聚丙烯酸丁酯接枝的纳米SiO2对聚甲醛的改性

采用原子转移自由基聚合法(ATRP)在纳米SiO2粒子表面接枝聚丙烯酸丁酯(PBA)制备了纳米复合粒子SiO2-g-PBA,并以此对聚甲醛(POM)进行改性. 通过红外光谱、热失重分析、透射电子显微镜及扫描电子显微镜等分析技术进行了表征. 结果,SiO2-g-PBA在POM中分散均匀,使POM/SiO2-g-PBA复合材料的缺口冲击强度明显高于POM及POM/ SiO2复合材料. 当SiO2-g-PBA纳米复合粒子的质量分数为2%时,POM/SiO2-g-PBA复合材料的冲击强度达71.2 kJ/m2,较纯POM提高了7倍多,同时拉伸强度也有一定的提高,达到68.1 MPa.     

ATRP法在纳米SiO2表面接枝PBA及其对POM的改性

本论文研究了原子转移自由基聚合法(ATRP)在纳米二氧化硅(SiO2)表面接枝聚丙烯酸丁酯(PBA)以及其对聚甲醛（POM）进行改性。红外光谱（FTIR）、透射电镜(TEM)及凝胶渗透色谱（GPC）等测试表明：采用ATRP法可制备均匀分散的SiO2-g-PBA纳米复合粒子。力学性能、扫描电子显微镜（SEM）及透射电子显微镜（TEM）等测试表明：纳米SiO2在POM中团聚明显,而SiO2-g-PBA纳米复合粒子POM中分散均匀,导致POM/SiO2-g-PBA纳米复合材料的缺口冲击强度明显高于POM及POM/SiO复合材料,当SiO2-g-PBA纳米复合粒子的质量分数为2%时,POM/SiO2-g-PBA复合材料的冲击强度是POM的8倍多,同时拉伸强度有一定的增加。     

高分散性SiO2/PMMA复合材料的制备与表征——接枝与交联

以硅烷偶联剂3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)改性SiO2/甲基丙烯酸甲酯(MMA)分散液为原料,通过原位本体聚合制得一系列具有不同SiO2含量和PMMA接枝率的高分散性SiO2/PMMA复合材料,索氏抽提分析复合材料的接枝和交联情况.发现抽提后体系中主要存在3部分物质:抽提液中含游离SiO2的PMMA溶液...     

超支化聚乙烯亚胺接枝二氧化硅的制备及在聚丙烯改性中的应用

首先利用3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(简称GPS)作为偶联剂,对纳米SiO2进行表面改性,获得表面含有环氧基的SiO2纳米粒子(SiO2-GPS).利用这些环氧基与超支化聚乙烯亚胺(HPEI)分子中的氨基进行反应,得到SiO2接枝超支化聚乙烯亚胺的纳米粒子(SiO2-GPS-g-HPEI).然后利用SiO2-GPS-g-HPEI与聚丙烯(PP)和PP接枝的马来酸酐(PP-g-MAH)共混、模压,制备PP/SiO2-GPS-g-HPEI/PP-g-MAH复合材料.红外光谱测试和热失重分析(TGA)测试结果表明,SiO2纳米粒子表面依次接枝了GPS和HPEI;扫描电子显微镜(SEM)的测试结果显示,SiO2-GPS-g-HPEI在聚丙烯基体中分散良好,其材料的冲击断裂为韧性断裂;复合材料共混时,扭矩的增加证明了共混物中分散相(SiO2-GPS-g-HPEI)与基体(PP/PP-g-MAH)界面之间存在一定的相互作用.少量SiO2-GPS-g-HPEI加入PP/PP-g-MAH中,冲击强度可增加96.3%,拉伸强度也有较大的提高.     

SiO2交联剂交联MMA聚合制备PMMA/SiO2纳米复合材料

用SiO2交联剂(SiO2HPA)交联甲基丙烯酸甲酯(MMA)自由基聚合制备PMMA SiO2纳米复合材料。采用两步法将可聚合乙烯基单体以化学键的形式键接到SiO2表面合成SiO2交联剂,首先利用过量的甲苯2,4二异氰酸酯(TDI)对SiO2纳米粒子表面进行化学修饰合成出表面带有高反应活性NCO基团的功能化SiO2粒子(SiO2TDI),SiO2TDI与丙烯酸羟丙酯(HPA)反应合成SiO2交联剂。系统研究了MMA单体与SiO2交联剂投料比及聚合时间对聚合反应的影响。此外,利用红外光谱(FT IR)、DSC、TGA、可见光光谱仪等实验手段对纳米复合材料进行了表征分析。结果表明,纳米SiO2粒子在复合材料中起着物理交联点和化学交联点作用,复合材料玻璃化转变温度(Tg)明显地高于其纯PMMA的玻璃化转变温度,随着纳米SiO2粒子含量的增加,复合材料玻璃化温度升高,而透明度明显降低。     

以PEO-b-PAN嵌段共聚物胶束作模板合成SiO_2-C纳米复合材料

通过阴离子聚合和活性自由基聚合相结合的方法,合成了聚环氧乙烷-聚丙烯腈两亲性嵌段共聚物(PEO-b-PAN).PEO-b-PAN嵌段共聚物在水溶液中自组装形成胶束正硅酸乙酯以胶束作模板进行溶胶-凝胶过程,形成SiO2/PEO-b-PAN复合材料.随后经300℃预氧化,1000℃高温炭化,得到SiO2-C纳米复合材料.用1HNMR、IR、GPC、TGA、TEM、SEM等技术对嵌段共聚物及SiO2-C纳米复合材料进行了表征,结果表明SiO2-C复合材料的结构为SiO2为壳C为核的纳米粒子,粒子的直径为(55±5)nm.     

微波处理和溶胶凝胶法共同改性废胶粉及其与天然橡胶复合材料性能的研究

采用微波处理打断废胶粉(WRP)的三维网状结构用来提高WRP在有机溶剂中的溶胀性,然后采用溶胶凝胶法,将微波改性后的WRP浸入正硅酸乙酯中,通过水解反应和缩合反应,在WRP表面原位生成SiO2网络,从而制得改性废胶粉(MWRP).将制得MWRP与天然橡胶(NR)共混,制备了NR/MWRP复合材料,研究了NR/MWRP复合材料的性能.通过热重分析仪、差示扫描量热仪和力学分析表明微波处理最佳时间是20 s.由于微波处理提高了NR与WRP的相容性,原位生成的SiO2粒子起到了补强作用,所以所制备的NR/MWRP复合材料拥有较好的力学性能;随着Si69的加入,抑制了SiO2粒子聚集,提高了SiO2粒子的分散性,从而进一步提高复合材料的力学性能并降低复合材料的Payne效应;在进行频率扫描时,硫化胶的储存模量随频率的增大而增大;硫化胶的温度扫描结果表明,随着温度的升高,复合材料中SiO2粒子聚集程度加剧并且复合材料出现老化的现象.为了提高复合材料的耐老化性能,N,N-间苯撑双马来酰亚胺(BMI)作为一种防老剂加入复合材料中,BMI利用Diels-Aider反应补偿橡胶在老化过程中所损失的交联键并提高NR与WRP的界面相容性,从而提高复合材料的耐老化性能.     

魔芋葡甘聚糖／SiO2纳米复合物的制备与表征

用纳米SiO2为原料,以魔芋葡甘聚糖(KGM)为基体,采用共混法制得KGM/SiO2纳米复合物。通过傅立叶红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、透射电镜(TEM)等手段对该体系进行了表征。结果表明:由于纳米SiO2粒子的引入,KGM分子FTIR的某些特征峰的波数发生明显变化;纳米SiO2在复合物中的分散性较好;复合材料的热稳定性高于KGM薄膜;此外,复合材料的力学性能有所提高。     

纳米SiO_2表面基团在MMA原位本体聚合中的阻缓聚作用

分别以3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)和辛基三甲氧基硅烷(OTMS)为活性和惰性硅烷的代表,对SiO2进行不同锚固密度的表面修饰,并以改性SiO2的甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体分散液为原料,通过原位本体聚合制得一系列SiO2含量不同的高分散性SiO2/PMMA复合材料.考察SiO2表面基团活性程度和SiO2含量对聚合反应动力学、基体聚合物分子量以及复合材料硬度的影响,探究修饰状态不同SiO2在本体自由基聚合中的作用机制.发现SiO2表面硅羟基及其锚固MPS的活性双键会对聚合反应起阻缓聚作用,进而会显著降低基体聚合物的分子量及复合材料的硬度.而惰性硅烷OTMS对SiO2表面的锚固则会消耗SiO2表面硅羟基、并屏蔽其影响,因而随着OTMS锚固密度的提高,基体分子量和复合材料硬度均会随之提高,特别是当表面修饰达到饱和状态时,SiO2的阻缓聚作用已可忽略.     

尼龙6/SiO_2纳米复合材料的制备及其力学性能和热稳定性

以表面含有氨基的可反应性纳米SiO2(RNS-A)和表面含有烷基碳链的可分散性纳米SiO2(DNS-3)作为填料,利用原位聚合法制备了尼龙6/SiO2纳米复合材料(相应的复合材料分别简记为RPA和DP3);采用透射电子显微镜观察了复合材料中纳米SiO2的表面形貌,并利用热失重分析仪测定了复合材料的热稳定性,进而考察了纳米SiO2表面功能基团对尼龙6力学性能和热稳定性的影响.结果显示,纳米SiO2能够很好地分散在尼龙6基体中,并使尼龙6的热分解温度提高10℃左右.与此同时,RPA的最大拉伸强度和冲击强度较纯尼龙6的分别提高34.5%和12.5%,DP3的最大拉伸强度和冲击强度分别提高18.2%和45.7%.这表明两种纳米SiO2均可以有效地提高尼龙6的力学性能和热稳定性;可以推测,纳米SiO2的增强效应与其在尼龙6基体材料中的分散和界面作用有关.     

Kinetics of phase separation at the early stage of spinodal decomposition in epoxy resin modified with PEI blends

The behavior at the early stage of spinodal decomposition (SD) for polyetherimide (PEI)/epoxy blends was investigated. It was found that the phase separation of PEI/epoxy blends took place by SD mechanism. The development of molar mass in the epoxy resin was gradual and then the three blends could still be considered as concentrated solutions of thermoplastic. The kinetics at the early stage of phase separation for these blends could be described by the Cahn–Hilliard–Cook linearized theory.     

Intractable high‐Tg thermoplastics processed with epoxy resin: Interfacial adhesion and mechanical properties of the cured blends

The intractable, high‐temperature‐resistant thermoplastics (TPs) polyphenylenether (PPE) and polyetherimide (PEI) were processed by dissolution into epoxy–amine precursors and a subsequent reaction of the precursors. Because the TP concentration was higher than the critical concentration, the phase separation produced a dispersion of crosslinked thermoset (TS) particles into a TP matrix. The morphology of the blends was examined with transmission electron microscopy and dynamic mechanical thermal spectroscopy, which showed completion of the phase separation. The interfacial adhesion at the TP‐matrix/TS‐particle interface was estimated on TP/TS bilayers to be 10 J/m² in PEI blends, whereas it was 70 J/m² in PPE blends, where there is strong evidence for in situ grafting between PPE phenolic chain ends and glycidyl functions of the reactive TS. Yielding in the compressive mode occurred at an intermediate yield stress between the components' values, and the anelastic deformation was separated from the plastic deformation. Fractures in the tensile mode occurred through debonding at the matrix/particle interfaces and coalescence of these defects, which led to microcrack formation and brittle failure. Mode I fracture toughness was, therefore, higher for PPE blends than for PEI blends, a result of the higher interfacial adhesion. However, a decrease from pure TP was observed. © 2000 John Wiley & Sons, Inc. J Polym Sci B: Polym Phys 39: 363–373, 2001     

SiO2粒子对PMMA/SAN共混体系相分离行为的影响

采用小角激光光散射(SALLS)并结合动态流变学方法,考察了气相法二氧化硅(SiO2)粒子的加入对聚甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯-丙烯腈无规共聚物(PMMA/SAN)共混体系相行为的影响,得到了添加SiO2粒子前后的相图,发现SiO2粒子对基体相行为的影响与基体的组成有关.对PMMA/SAN(60/40)体系,加入SiO2粒子后相分离温度上升,但并未改变相分离机理,仍为亚稳单相分解过程(spinodal decomposition,SD);而对于PMMA/SAN(30/70)体系,加入SiO2粒子后却降低了体系的相分离温度.该现象可能是SiO2粒子和基体组分界面间组成与PMMA/SAN共混物基体组成的差异造成的.     

聚醚型氨酯酰亚胺/二氧化硅杂化材料的合成与性能研究

利用Sol Gel共聚合反应制备出聚醚型氨酯酰亚胺 (PUI) /二氧化硅 (SiO2 )杂化材料 .利用NMR、FTIR、TG、DSC及SEM等测试手段对性能进行了基本表征 .FTIR研究结果发现在 10 0℃下能同时完成有机相PUI的亚胺化和无机相SiO2 凝胶网络的Sol Gel转变 .TG及SEM发现SiO2 含量为 9wt%时SiO2 聚集相粒径在 0 2～1 0 μm之间 ,耐热性明显提高并达到最佳 ;发现SiO2 含量的增加其颗粒粒径不断增大 ,并不断聚集成大粒径SiO2 相 ,有机和无机相分离明显 .DSC研究显示 ,SiO2 相的引入 ,对杂化材料聚醚软段富集相的Tg 不产生明显影响 .     

Phase separation during synthesis of polyetherimide/epoxy semi-IPNs

The phase separation behavior and the morphology of polyetherimide (PEI)-modified diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) epoxy resin were studied using scanning electron microscopy and light scattering. Reaction kinetics, cloud point and onset of gelation were determined by differential scanning calorimeter, optical microscope and physica rheometer, respectively. The mixture of partially cured epoxy and PEI showed bimodal upper critical solution temperature (UCST) behavior. For PEI content smaller than 10 wt%, the blends exhibited a sea-island morphology formed via nucleation and a growth mechanism. Above 25 wt% PEI content, the phase separation proceeded via a spinodal decomposition mechanism and a nodular structure was formed. With PEI content between 15 and 20 wt%, dual phase morphology was observed. This morphology was formed via primary spinodal decomposition and secondary phase separation within the dispersed phases and the matrix phases formed by the primary phase separation. This morphology was presumed to be formed in the reaction-induced phase separation mechanism with the mixture showing bimodal UCST behavior. The curing temperature had an effect on the final morphology, and the modulus of PEI-modified epoxy was influenced by the phase separation.     

甲基丙烯酸甲酯/纳米SiO_2粒子分散液的细乳化和细乳液聚合

对包含纳米SiO2粒子的甲基丙烯酸甲酯(MMA)的细乳化和细乳液聚合行为进行了研究.发现在超声细乳化过程中,90%以上的分散于MMA相的纳米SiO2粒子将从油相逃逸到水相.采用甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯(MPS)偶联剂处理SiO2粒子,可以增加其表面亲油性,抑止这种逃逸,经测定几乎全部SiO2粒子在超声细乳化后仍稳定停留在细乳化亚微液滴中.通过进一步细乳液聚合,得到了分散稳定、界面清晰的包裹有纳米SiO2粒子的聚甲基丙烯酸甲酯复合粒子乳液.     

Effect of sol–gel derived in situ silica on the morphology and mechanical behavior of natural rubber and acrylonitrile butadiene rubber blends

Silica particles were generated and grown in situ by sol–gel method into rubber blends comprised of natural rubber (NR) and acrylonitrile butadiene rubber (NBR) at various blend ratios. Silica formed into rubber matrix was amorphous in nature. Amount of in situ silica increased with increase in natural rubber proportion in the blends during the sol–gel process. Morphology studies showed that the generated in situ silica were nanoparticles of different shapes and sizes mostly grown into the NR phase of the blends. In situ silica filled NR/NBR blend composites showed improvement in the mechanical and dynamic mechanical behaviors in comparison to those of the unfilled and externally filled NR/NBR blend composites. For the NR/NBR blend at 40/60 composition, in particular, the improvement was appreciable where size and dispersion of the silica particles into the rubber matrix were found to be more uniform. Dynamic mechanical analysis revealed a strong rubber–in situ silica interaction as indicated by a positive shift of the glass transition temperature of both the rubber phases in the blends.     

热塑性聚醚酰亚胺改性四官能度环氧树脂的相分离研究──固化剂用量的影响

以DSC、TRLS和SEM等方法研究了固化剂DDS用量对苯端基聚醚酰亚胺(P-PEI)改性4,4'-二氨基二苯甲烷四缩水甘油环氧树脂(TGDDM)体系的固化速率及相结构的影响.结果表明,20phrP-PEI改性环氧体系在150℃固化时,随DDS量增加,固化反应速率增大,相分离时间提前,形成了不同的相结构,解释了DDS量对粘接剪切强度的影响.     

高分散性SiO_2/PMMA复合材料的制备与表征——稀释分散性

以高无机含量SiO2/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)接枝复合材料为预分散母料,与PMMA树脂进行熔融共混,制得低无机含量的SiO2/PMMA复合材料.通过切片透射电镜(TEM)观察熔融共混过程中预分散母料内堆积SiO2粒子分散状态的演化.发现预分散母料接枝状态对其影响最为显著,不经接枝修饰的SiO2粒子经熔融共混后,不可避免地会在熔体中产生大量亚微米级的立体团聚体;复杂接枝预分散母料内构成以SiO2粒子为交联点的立体交联结构,其中的堆积SiO2粒子不能在剪切场中得到有效解离和释放;只有在使用简单接枝预分散母料时,基体高分子链才能不断地渗透扩散进入预分散母料内,而预分散母料可被不断地溶胀和撕裂,因而其中的堆积SiO2才可不断地向基体相迁移和扩散,并最终在整个复合材料内实现初级粒子形式的高度均匀稳定分散.     

环氧树脂共混物相结构的调控方法研究

研究了环氧树脂(E51)/聚砜(PSF)共混物相结构的控制方法.通过抑制相分离、控制预固化的反应程度控制环氧树脂的分子量,固化后可获得不同的共混物相结构.依据红外测定的固化反应程度设定固化程序,可有效控制共混物的相结构.加入促进剂三氟化硼-乙基胺(BTF-EA)可提高固化反应速度,使相分离结构在早期被抑制,以获得小微区的相结构.