蓖麻油交联改性对室温自愈合聚氨酯性能的影响

以蓖麻油(CTO)或三羟甲基丙烷(TMP)作为交联剂,合成了一系列自愈合聚氨酯弹性体(PU)。借助核磁共振仪和红外光谱仪分析了产物结构,通过电子拉力试验机研究了交联剂添加量对PU的力学性能以及自愈合性能的影响。结果表明:CTO和TMP均能提高PU的拉伸强度,但是断裂伸长率会降低。随着交联剂用量的增加,PU内部交联度提升,自愈合性能下降。当PPG与TMP的物质的量之比为6∶4时,自愈合能力消失。在交联剂用量相同的情况下,CTO交联PU的自愈合性能保留效果比TMP交联PU更好。随着CTO用量的增加,断裂后愈合PU的拉伸强度先增加后减小。当聚丙二醇(PPG)与CTO的物质的量之比为7∶3时,总体性能最佳,在提高样品拉伸强度的同时,其自愈合后的拉伸强度恢复率为80.95%。     

基于聚丙交酯的光固化型可生物降解聚氨酯丙烯酸酯的合成和表征

基于聚醚酯的聚氨酯丙烯酸酯具有应用于组织工程支架材料及相关生物医用材料的潜力,研究其可生物降解性及影响因素非常重要.聚醚酯是由PEG(Mw=400)引发L-丙交酯开环聚合而得到的PLLA-PEGPLLA(PLEL)嵌段共聚物.它与二异氰酸酯(异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯)反应,并用甲基丙烯酸羟乙酯封端,得到聚氨酯丙烯酸酯低聚物,然后通过紫外固化得到聚氨酯丙烯酸酯材料(PUA).用NMR和GPC对PLEL二醇和预聚物进行了组成和分子量表征,用DSC和DMA对PUA进行了结构和物理性能表征以及用接触角、吸水率和质量分析方法对材料的亲水性和降解性能进行了表征.结果发现,随着PLLA疏水链段变长,PLEL软段分子量增大,材料的亲水性降低,交联度和降解速率变小.相同的软段,基于硬段HDIHEMA的PUA材料比IPDI-HEMA的PUA有较低的T_g,较高的亲水性和降解速率.因为IPDI有环状结构,降低了PUA与水的相互作用.在3种不同降解条件下,氧化降解速率最高,酶解的速率高于水解.PUA材料的氧化降解速率取决于软段中PEG的含量,PLEL1000-HDI中PEG含量最高,其氧化降解最快,13周内失重率达到82.6%.     

解析聚氨酯复合材料在生物医学领域的应用

聚氨酯(Polyurethane)作为一种性能优异的有机高分子合成材料,是目前使用范围最广且具有粘弹性和可生物降解性的聚合物之一。因其优异的力学特性、耐磨性、可加工性及柔韧性,在表面材料、涂料、包装材料、建筑物的室内地板、人造皮革及生物医学领域有广泛应用。其中,最具前瞻性的是其作为功能材料在生物医学领域的应用,如人工器官、组织工程支架、伤口敷料、医用分离膜、三维细胞培养基质。因此,本文综述了国内外聚氨酯在生物医学领域的研究进展和先进应用,并展望了其未来发展方向。     

TPU增韧MABS的研究

利用双螺杆挤出机制备聚氨酯和甲基丙烯酸甲酯—丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂熔融共混物(合金)。研究TPU的类型以及含量对TPU/MABS合金的透光率、力学性能和缺口冲击强度影响。结果表明:TPU/MABS合金可以保持较好透明性,随TPU含量的增加,合金材料的拉伸强度和弯曲模量逐渐降低,但是合金材料的冲击强度得到明显提高。扫描电镜观察表明,随TPU含量的增加,TPU与MABS界面分离现象逐渐明显。同时发现聚醚型TPU与MABS相容性和增韧效果要优于聚酯型TPU。     

生物可降解医用聚氨酯及其应用

生物可降解医用聚氨酯由于其优良的生物相容性、降解性、功能化修饰和力学性能可调控等优点,逐渐引起研究者的关注,尤其在药物传递和组织工程支架等方面可望具有广阔的应用前景。结合本课题组开展的工作,本文综述了生物可降解医用聚氨酯材料在结构、功能化设计及医学应用上的研究进展,并展望了其在医学材料中的发展前景。     

微波调控石墨烯-碳纳米管协同增强聚氨酯损伤自修复研究

首先采用溶液共混法制备出石墨烯-碳纳米管(G-CNT)/聚氨酯(TPU)复合材料,然后通过拉伸实验及扫描电子显微镜(SEM)表征来考察该材料的拉伸强度和微波自修复特性,并从力学及材料与微波之间的相互作用等角度对其拉伸强度增强和微波修复机理进行研究.结果表明:在拉伸强度方面,与单一的石墨烯或CNT增强TPU相比,G-CNT之间形成的协同效应使TPU拉伸强度得到进一步提高,当石墨烯和CNT的质量比为3∶1时,G-CNT/TPU抗拉强度较纯TPU提高了67%,较G/TPU提高了18%,较CNT/TPU提高了25%;在材料裂纹的微波修复方面,石墨烯和CNT之间的协同效应使TPU材料自修复效果得到有效提高,当石墨烯和CNT的质量比为3∶1时,G-CNT/TPU修复效果达到最高值117%.     

羧甲基纤维素钠修饰的聚氨酯泡沫制备磁性吸油材料

采用聚氨酯泡沫为模板,依次修饰羧甲基纤维素钠(CMC)、Fe~(3+),在惰性气氛中高温热处理反应,制备多孔结构的磁性吸油材料.用光学显微镜、扫描电子显微镜、红外吸收光谱、X-射线衍射、接触角等技术对材料进行表征.详细考察了加热反应温度、CMC浓度和Fe~(3+)浓度对材料吸油性能和磁性的影响规律.实验表明,当加热反应温度选择230°C,CMC浓度为0.3 wt%,FeCl_3浓度为0.1 mol/L时,材料吸油性能最佳,对正己烷、二甲苯、环己烷、甲苯、乙酸乙酯、氯仿、机油、原油等有机溶剂和油类分子的吸附容量为10倍左右.磁性多孔材料具有明显的亲油、疏水特性,水的接触角达115.9°,同时材料密度只有0.036g/cm~3,能够漂浮于水面,实现对水面有机溶剂的快速吸附.吸附后的材料在外界磁场控制下,能够通过磁分离方式从水面快速分离.该材料具有良好的循环利用性能,可重复使用20次以上,吸油性能仍然保持良好.     

聚吡咯/多壁碳纳米管及其聚氨酯导电复合材料的制备和性能

以羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs)做模版剂,采用化学氧化法将吡咯(Py)在羧基化MWCNTs表面聚合制备PPy/MWCNTs导电材料,将其添加到溶剂型聚氨酯(PU)溶液中制备了PPy/MWCNTs/PU导电复合材料,研究了Py用量对PPy/MWCNTs及其PU复合材料性能的影响.研究表明,随Py用量的增加,PPy/MWCNTs的长度不变,管径增大,sp~2和sp~3杂化C含量先提高后减少,N的掺杂梯度降低,PPy/MWCNTs的导电率高于羧基化MWCNTs和PPy.当Py用量为羧基化MWCNTs的20%时,其导电率最大.PPy/MWCNTs中N元素的掺杂程度及其管径变化是引起PPy/MWCNTs/PU复合材料的性能不同的主要原因.增加Py用量,MWCNTs中亲水的羧基因对PPy掺杂而消耗,相同导电材料用量时纳米导电粒子数目相对减少,PPy/MWCNTs/PU复合材料的耐水性能提高,定向应力、储能模量和玻璃化温度降低,导电率先增加后减小.当Py用量为羧基化MWCNTs的15%时,导电率最大.     

复合材料柔软性对倒金字塔微结构阵列传感器性能的影响

采用模压成型方法制备了2种柔软性不同的热塑性聚氨酯/短切碳纤维/碳纳米管(TPU/SCF-CNT)复合材料复制物, 其表面上具有倒金字塔微结构阵列, 内部有SCF与CNT共同构成的导电通路. 将复合材料复制物和相应的复合材料平整片封装成柔性传感器. 结果表明, 压力作用下传感器内复制物和平整片之间的接触电阻因倒金字塔底棱的形变而显著降低. 对使用柔软性较高的复合材料封装的传感器, 虽然其相对迟滞稍大, 但压力作用下倒金字塔底棱形变量较大, 且复制物和平整片内导电通路增加量较大, 因此其在0~2.5 kPa的线性区内具有较高的灵敏度(0.32 kPa^?1). 制备的2种传感器均具有快速响应特性, 且能在500 s(约1580次)的循环压缩/释放测试(峰值压力约3 kPa)中保持较稳定的电阻响应. 研究表明, 利用模压成型的表面倒金字塔结构复合材料复制物封装成的柔性压力传感器具有良好的传感性能.