碳纳米管改性苯乙烯-丙烯腈共聚物/聚脲纳米复合泡沫北大核心CSCD

聚合物纳米复合泡沫通常具有优于常规泡沫的综合性能。通过“增塑-发泡-增强”策略与多壁碳纳米管(MWCNTs)复合改性相结合的方法,制备出了MWCNTs改性的苯乙烯-丙烯腈共聚物/聚脲(SAN/PUA)纳米复合泡沫,并对加入MWCNTs后SAN/聚脲交联单体(SAN/CMs)共混体系的粘弹性和发泡性能以及对所制备的SAN/PUA纳米复合泡沫的耐热性能、导电性能和电磁屏蔽性能等进行了研究。结果表明,MWCNTs的加入可以有效减小SAN/PUA复合泡沫的最终泡孔尺寸,但不影响CMs对SAN的增塑效果;MWCNTs改性的SAN/PUA纳米复合泡沫比纯SAN(116.4℃)泡沫具有更好的耐热性能(128.1~139.3℃)。随着MWCNTs质量分数的增加,泡沫的储能模量增大,且导电性能和电磁屏蔽性能也增强;当MWCNTs质量分数为15%时,SAN/PUA纳米复合泡沫的电磁屏蔽性能达到30.7 dB。另外,研究发现,随着MWCNTs质量分数的增加,泡沫的电磁屏蔽能力将由吸收主导转变为反射主导。     

聚丙烯/无机纳米粒子复合材料的发泡行为

利用型腔体积可控注塑发泡装备制备聚丙烯/无机纳米粒子微发泡复合材料,通过复合材料的流变行为和结晶行为,分析了无机纳米粒子对聚丙烯发泡行为的影响。结果表明:无机纳米粒子有促进气泡异相成核作用,同时无机纳米粒子引入可以提高聚丙烯黏弹响应和降温结晶起始温度,起到了抑制泡孔结构恶化的作用,显著改善了聚丙烯的泡孔结构;在聚丙烯材料中添加纳米CaCO3、纳米OMMT、纳米SiO2进行发泡,以PP/OMMT发泡材料的发泡质量最理想,其泡孔密度和尺寸分别为2×106个/cm3和24.2μm。     

PP/HDPE 共混物及其纳米复合材料超临界流体微孔发泡

通过间歇法制备了聚丙烯(PP)/高密度聚乙烯(HDPE)共混物及其纳米复合材料的微孔塑料.用扫描电镜对发泡样品的泡孔结构进行表征,研究了纳米粒子的类型和含量对泡孔结构的影响.结果表明:在PP中加入25%的HDPE可改善泡孔结构;在 PP/HDPE 共混物中加入纳米粒子可使泡孔的直径减小、密度增加、泡孔分布更均匀;泡孔直径随着纳米粒子含量的增加会出现先减小后增加的趋势.     

微孔发泡机理研究进展

微孔发泡塑料是一种泡孔直径在微米级的新型发泡材料。本文对微孔发泡机理的研究进展进行了综述,分别介绍了微孔发泡过程中聚合物-气体均相体系形成、气泡成核、气泡增长以及定型3个关键步骤机理的研究进展,阐述了其中的基本理论和模型,最后提出了机理研究中亟待解决的问题,并对微孔发泡机理今后的研究进行了展望。     

乙烯-乙烯醇共聚物/碳纳米管复合发泡材料的电磁屏蔽性能研究

选用高机械强度和耐气候性乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)作为基体,添加高效导电填料多壁碳纳米管(MWCNTs),同时为了进一步提高材料性能,添加了聚醚多元醇(EOPO)与4,4’-二苯基甲烷二异氰酸(MDI)的共聚物.采用绿色环保的超临界二氧化碳发泡法制备EVOH/MDI-g-EOPO/MWCNTs纳米复合发泡材料,结果表明在EVOH/MDI-g-EOPO/MWCNTs复合材料中引入多孔结构,利用多层界面反射-吸收电磁波,比电磁屏蔽性能提升270%.通过调控MWCNTs体积含量与泡孔结构,当MWCNTs体积含量达到2.7 wt%时,EVOH/MDI-g-EOPO/MWCNTs复合发泡材料在X波段(9～12 GHz)表现出优异的比电磁屏蔽效能(41.76 dB·cm³/g).     

具有双峰泡孔结构的聚合物微发泡材料研究进展

聚合物发泡材料因其多孔结构及轻量化、冲击韧性好、隔热、吸音等性能而广泛应用于包装、建筑、隔热、吸音、组织支架、吸油等领域。相比于含单峰泡孔结构的发泡材料,具有双峰泡孔结构的聚合物微发泡材料因小泡孔可以提供良好的力学性能、隔热性能等,而大泡孔能够降低材料的表观密度,表现出更优异的性能。近年来,含双峰泡孔的微发泡材料备受关注。本文综述了具有双峰泡孔结构的聚合物微发泡材料的最新研究进展,包括双峰泡孔结构的制备方法、性能及其在力学、吸声、隔热以及组织工程等领域的应用,以及值得深入研究的问题和未来发展前景。     

热塑性聚氨酯微孔发泡材料的表观密度与其力学性能的关系

用高压CO2流体通过升温发泡法制备了一系列不同表观密度的热塑性聚氨酯(TPU)微孔发泡材料,探究了TPU发泡材料的表观密度与其力学性能的关系.微孔发泡材料的泡孔结构和表皮结构由扫描电子显微镜表征;不同表观密度材料的力学性能利用万能材料试验机和旋转流变仪表征.研究发现:TPU微孔发泡材料的表观密度主要是由材料皮层厚度占比和泡孔层密度决定的,皮层厚度占比越小和泡孔面积占有率越高,泡沫的表观密度越小;微孔发泡材料在线性应变区的压缩模量E与材料表观密度ρ的关系为:E∝ρ1.7,符合泡沫材料压缩模量与表观密度呈指数关系的基本结论;循环压缩实验中,随微孔发泡材料表观密度减小,损耗百分比增大,残余应变减小;流变实验中,微孔发泡材料的模量随表观密度变化没有明显的变化,阻尼因子tanδ随泡沫表观密度变化不呈单一的规律性.同时,阐明了微孔发泡材料的压缩模量E和损耗百分比随表观密度变化的机理.     

超临界CO_2技术制备微孔聚合物中的基本问题

微发泡聚合物材料以环境友好的超临界CO2为发泡剂,具有优异的材料性能.本文对本课题组的研究工作做了归纳总结,对聚合物微发泡中CO2的传质、微发泡过程中泡孔结构参数的变化以及多相/多组分聚合物体系的微发泡行为等内容做了针对性的综述.结合对聚合物微发泡过程理论模拟研究工作的评述,展望了超临界CO2微发泡技术未来的发展方向.     

开孔型聚合物微发泡材料制备技术

微发泡塑料是上世纪 80年代以后出现的一种新型材料 ,其特点是孔径小 (一般在 1 0 μm以下 ) ,分布均匀 ,泡孔密度非常高 (一般大于 1 0 9个 /cm3 )。目前微发泡塑料制备技术已经比较成熟 ,也得到了不同类型的商业化制品。聚合物微孔材料是一种功能性材料 ,相互连通的微观孔洞结构使其具有相当广泛的应用。本文介绍了目前几种微孔材料成型的主要方法 ,讨论了微发泡成型技术用于制备开孔型微发泡材料的必要性。对几种关于开孔型聚合物微发泡材料制备技术及研究方法进行了探讨 ,其分别是不相容聚合物共混、泡孔合并模型、熔融挤出发泡、开孔剂法和气体浓度阈 (值 )等方法。这些方法的微孔成型机理各不相同 ,所制备的材料微观结构也各有特点。文献分析表明微发泡方法用于开孔型微孔材料的制备是一种非常有前景的技术。     

超临界流体制备微发泡聚合物材料的研究进展

以超临界流体为物理发泡剂制备的微发泡聚合物材料具有小的泡孔尺寸和高的泡孔密度,从而赋予材料优异的性能.本文首先阐述了微发泡聚合物材料的制备原理,以及聚合物微发泡过程中泡孔形成的四个阶段;基于这些认识,针对微发泡聚合物材料泡孔形态的改善,即增加泡孔密度、减小泡孔尺寸以及均化泡孔尺寸分布,从加强泡孔成核、控制泡孔增长的角度综述了近年来的研究进展;最后对如何有效控制泡孔形态提出了建议,并对微发泡聚合物材料的应用前景进行了展望.     

聚吡咯及其复合热电材料研究进展

聚吡咯(PPy)以其环境稳定性好、低毒、可调的导电性等优点,在热电材料研究方面日益受到人们的关注。采用纳米结构导电聚合物或将有机导电聚合物材料与高导电性的碳纳米粒子进行复合制备聚合物/碳纳米粒子复合材料,可以有效地改善其热电性能。本文结合该领域近年来的研究进展,重点讨论了PPy及其复合热电材料的研究结果,对一维纳米结构PPy的制备也进行了论述。     

KOH添加方式对煤基活性泡沫炭电化学性能的影响

以强黏性炼焦煤为原料,经常压自发泡法制得的煤基泡沫炭(NCF)为碳基底,KOH为活化剂,采用机械混合、水溶液浸渍、乙醇浸渍三种不同的方式制备煤基活性泡沫炭(HPCs),并将其用作双电层电容器的电极材料,研究了KOH添加方式对其微观结构和电化学性能的影响。结果表明,KOH分散度和附着性对煤基活性泡沫炭孔隙结构的生成、晶体结构、表面化学性质以及电化学性能有显著影响。煤基泡沫炭本身具有三维连通泡孔结构,有利于活化剂(KOH)深入材料的泡孔内部并为其提供大量附着位点,增大活化剂与碳基体的接触面积进而发生高效的活化。KOH水溶液的流动性较好,可以使K⁺更有效地穿插在NCF的泡孔结构中,在活化过程中作用于缺陷部位,在碳基体内部基质上产生更多的微孔以及介孔结构,有效地放大了活化效果。KOH水溶液浸渍泡沫炭材料制得的ACF-W样品拥有最高的比表面积(3098.35 m²/g)、总孔体积(1.68 cm³/g)、介孔体积比(59.13%),将其用作电极材料表现出优异的比电容(310 F/g)以及循环稳定性。     

粒子-聚合物相互作用与粒子-粒子相互作用对聚合物基纳米复合物力学性能的影响

聚合物基纳米复合物(PNCs)具有比传统高分子材料更加优异的光学、力学、热力学等性能,广泛应用于各个工程领域.而纳米粒子(NPs)对材料性能提高的机理则是当前聚合物纳米复合物领域研究的重要问题,聚合物纳米复合体系相互作用的影响因素众多,至今尚未明确并完整建立复合体系相互作用与性能增强之间的关系.本文总结了近年来关于纳米粒子填充聚合物基体力学性能的研究,从粒子-聚合物相互作用和粒子-粒子相互作用角度阐述了聚合物纳米复合体系力学性能的增强机理,并根据体系中不同的结构关系分别总结了聚合物/未改性纳米粒子复合体系和聚合物/聚合物接枝纳米粒子复合体系中影响力学性能的因素.该部分内容具有重要的理论和实践意义,有助于构建复合体系微观结构与宏观性能之间的关系,进而对微观层面调控PNCs的力学性能提供指导.     

碳系填料填充聚合物基电磁屏蔽材料研究进展北大核心CSCD

电子电器设备的大量应用,使得电磁环境越来越复杂,对电磁屏蔽材料的需求也不断增长。与传统的金属填料相比,碳系填料具有品种多、质量轻、电导率高、来源广、耐腐蚀等独特优势,在聚合物基电磁屏蔽领域有着广阔的应用前景。本文主要介绍了炭黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维等碳系填料的结构与性能特点,并从填料形状,表面处理,复合技术等角度综述了近年来碳系填料填充改性制备聚合物基电磁屏蔽材料方面的研究进展。     

碳系填料填充聚合物基电磁屏蔽材料研究进展

电子电器设备的大量应用,使得电磁环境越来越复杂,对电磁屏蔽材料的需求也不断增长。与传统的金属填料相比,碳系填料具有品种多、质量轻、电导率高、来源广、耐腐蚀等独特优势,在聚合物基电磁屏蔽领域有着广阔的应用前景。本文主要介绍了炭黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维等碳系填料的结构与性能特点,并从填料形状,表面处理,复合技术等角度综述了近年来碳系填料填充改性制备聚合物基电磁屏蔽材料方面的研究进展。     

无机纳米粒子在复合聚合物电解质中作用的研究进展

聚合物电解质材料已经成为当前锂离子电池研究领域的热点之一。复合化是有效提高聚合物电解质材料性能的有效手段。本文从纳米粒子掺杂的角度,综述了近年来无机纳米粒子对复合聚合物电解质(CPE)体系的离子电导率、锂离子迁移数的影响,并介绍了四种初步解释了无机纳米粒子在复合聚合物电解质中的作用的机理;讨论了无机纳米粒子对CPE体系/电极界面稳定及相容性的影响;提出了无机纳米粒子掺杂的复合聚合物电解质研究的三个热点方向。     

超临界CO_2发泡法制备PLGA多孔组织工程支架

利用超临界CO2(SC-CO2)发泡法制备了一系列聚(乳酸-乙醇酸)共聚物(PLGA)多孔支架材料,研究了PLGA分子量和组成、发泡过程温度、压力以及泄压速率等对泡孔尺寸及形态的影响.结果表明,随着PLGA组成中乳酸含量的增加,泡孔平均孔径增大且连通性增强;提高过程压力易形成孔径小且泡孔密度大的微孔结构材料;降低泄压速率,泡孔易合并形成大孔.聚合物处于高弹态时,较低的发泡温度易导致特殊的多面体结构大孔的形成;而当温度较高时,泡孔塌缩形成球形微孔结构,且泡孔尺寸随着温度升高而增大.SC-CO2发泡法能有效地去除有机溶剂,避免在高温条件下操作,可以实现5～500μm范围内孔径可控的PLGA多孔支架材料的制备.     

热塑弹性体超临界流体间歇发泡过程中的基本问题

超临界流体间歇发泡的体系黏弹性易于调节、加工参数易于控制、加工装备便于设计和实现,是热塑弹性体物理发泡领域中最受关注的技术路线.本文首先综述了热塑弹性体物理发泡相关文献、研发历程和应用现状;阐明间歇发泡技术的相关概念、技术特点以及热塑弹性体与超临界流体的相互作用,重点讨论热塑弹性体间歇发泡的“高弹态发泡”特征以及处于高弹态状态下的泡孔成核、泡孔生长、泡孔结构定型、泡沫收缩机制及其调控策略.其次,综述了热塑弹性体发泡薄膜的制备方法、热塑弹性体发泡珠粒水蒸气成型过程、珠粒界面黏结强度和分子链界面扩散机制.此外,还从分子链化学结构、泡孔结构、材料宏观结构等角度总结了热塑弹性体发泡材料弹性性能,揭示热塑弹性体发泡材料的结构—弹性性能关系.最后对热塑弹性体超临界流体间歇发泡技术进行了展望.     

用超临界CO_2制备微孔聚苯乙烯/热致液晶聚合物原位复合材料

微孔聚合物是80年代初发明的一种新型多孔材料,其特征为:泡孔直径1～10 μm,泡孔密度109～1012cells/cm3,相对密度0.05～0.95.具有缺口冲击强度高、韧性高、比强度高、疲劳寿命长、热稳定性高、介电常数低和导热系数低等优异性能.同时,制备微孔聚合物使用无公害、易回收的CO2和N2替代对臭氧层有害的氯氟烃(氟利昂)和易燃的碳氢化合物等作为发泡剂,是一种新型绿色材料[1].在微孔聚合物中使用超临界流体是90年代初提出的新方法[2～4],可缩短加工时间,同时制得泡孔直径更小、泡孔密度更大的微孔材料.目前研究中,对聚合物多相体系的研究报道很少,只有HIPS[5]、PE/iPP[6]和PVC/木纤维复合材料[7]等少数体系的报道,而聚合物多相体系的研究是材料科学的主要研究领域.可以预见,加入少量第二组分的共混物为基体的微孔材料可以达到更为优异的性能.本工作选择聚苯乙烯与热致液晶聚合物的原位复合材料为研究对象,采用超临界CO2快速降压法[3]制备微孔材料.在前期工作中,报道了该材料是一种综合了液晶聚合物的高强度和聚苯乙烯微孔材料轻质、高抗冲、保温隔音性能的具有仿生结构的新型复合材料[8].本文在此基础上,进一步研究热致液晶聚合物的加入对微孔结构的影响以及界面相容剂在微孔成型中的作用.     

超临界CO2技术制备微孔聚合物中的基本问题

微发泡聚合物材料以环境友好的超临界CO₂为发泡剂, 具有优异的材料性能. 本文对本课题组的研究工作做了归纳总结, 对聚合物微发泡中CO₂的传质、微发泡过程中泡孔结构参数的变化以及多相/多组分聚合物体系的微发泡行为等内容做了针对性的综述. 结合对聚合物微发泡过程理论模拟研究工作的评述, 展望了超临界CO₂微发泡技术未来的发展方向.