环氧树脂类玻璃高分子研究进展

类玻璃高分子(Vitrimer)是一类具有可逆共价交联网络的高分子,其能够在维持交联结构的同时实现交联网络的重构,兼具热固性高分子和热塑性高分子的双重优势.基于通用热固性树脂形成的Vitrimer材料不仅能具有良好的力学性能和耐溶剂性等,还能表现出类似热塑性树脂的流动性和重复加工性能,为从源头上实现交联树脂的回收和再利...     

填充橡胶本构模型研究进展

填充橡胶材料是由纳米粒子增强的复合多相材料。由于橡胶交联网络和填充粒子所形成的二级网络并存,填充橡胶呈现出复杂的力学行为,如大变形黏超弹性、动态应力软化效应,自生热效应等。如何构建合理的本构模型准确描述其力学行为一直是橡胶材料研究的热点和难点。而近年来数值仿真技术的发展对填充橡胶本构关系的可靠性,准确性和数值稳定性提出了更高的要求。本文综合前人工作,总结了填充橡胶超弹性、黏弹性、流变本构研究的进展。特别从本构关系与有限元分析相容性的角度,分析了各常用模型的精度、使用范围和参数化性能,为橡胶力学仿真提供指导,并指出了目前橡胶本构模型研究中所存在的问题,探讨了改进的方向。     

高分子材料支化结构与流变性的联系串讲北大核心CSCD

高分子链结构为直链型或支化型以及高分子支链的形态、多寡和长度对材料的剪切黏度、黏流活化能、熔体破裂现象等流变性能有显著影响,且与高分子材料成型加工行为密不可分。本文以串讲方式讨论了高分子材料支化结构与流变性能之间的联系。理解、串并、归纳和总结高分子支化结构与流变性之间的联系有利于使学生更加深刻领会《聚合物流变学》课程中高分子材料结构与性能间的关系,串联高分子物理、聚合物流变学、高分子材料成型加工系列专业课程知识。     

高分子材料支化结构与流变性的联系串讲

高分子链结构为直链型或支化型以及高分子支链的形态、多寡和长度对材料的剪切黏度、黏流活化能、熔体破裂现象等流变性能有显著影响,且与高分子材料成型加工行为密不可分。本文以串讲方式讨论了高分子材料支化结构与流变性能之间的联系。理解、串并、归纳和总结高分子支化结构与流变性之间的联系有利于使学生更加深刻领会《聚合物流变学》课程中高分子材料结构与性能间的关系,串联高分子物理、聚合物流变学、高分子材料成型加工系列专业课程知识。     

高分子复杂体系的结构与流变行为

流变学测试对非均相体系的结构变化具有敏感响应,被认为是表征多相/多组分聚合物体系结构与性能极为有效的方法.本文主要依据作者及其合作者的工作,对近年来围绕非均相体系形态结构与流变响应所开展研究的最新结果进行了总结和评述,涉及LCST型高分子共混体系的相形态与黏弹松弛、嵌段共聚物的微结构与线性/非线性黏弹行为、聚烯烃剪切诱导结晶时间尺度与流变响应、填充聚合物体系的结构性能和流变行为.对多相/多组分高分子共混体系形态结构演变的特征流变响应的充分认识,将有助于优化非均相体系的形态结构与最终力学性能.     

生物基类玻璃高分子材料的研究进展

高分子材料在人类生活中应用广泛,它给人类带来便利的同时也存在2个急需解决的问题.其一,使用后产生的塑料垃圾正在破坏人类赖以生存的环境,尤其是热固性塑料,受到交联网络的限制,材料一旦成型就难以被再次加工.通过引入"类玻璃(vitrimer)"高分子概念,能够使损坏的热固性塑料得到修复,延长其使用寿命并减少塑料垃圾.其二,高分子材料的制备往往需要消耗不可再生的化石资源.面对化石资源的减少及其造成的污染问题,使用可再生的生物质资源制备高分子材料成为有效的解决办法.本文以交联高分子材料为主线,综述了近年来关于使用可再生生物质资源制备类玻璃高分子材料的研究进展,其内容主要包括两方面.第一个方面综述了类玻璃高分子材料的发展史和特点,着重强调了动态共价键往往同时具有重排和分解2种机理;第二个方面综述了生物基类玻璃高分子材料的研究进展,其中涉及的动态共价键种类包括羟基-酯、席夫碱、二硫键和羟基-氨酯,涉及的生物质原料主要包括植物油、木质素、纤维素、天然橡胶、松香及香草醛等.本综述旨在推动解决塑料污染治理及绿色材料的研究和应用.     

“高分子物理学”中的基础理论介绍

"高分子物理学"是高分子科学中重要的组成部分,为高分子的合成工艺提供理论基础,其中包含的基础理论部分内容抽象。本文从高分子长链结构出发,依次介绍橡胶弹性理论、高分子溶液理论、玻璃化转变理论、聚合物黏弹性理论和聚合物材料的断裂理论五方面的主要观点;同时分析理解高分子溶液、玻璃-橡胶转变、黏弹特性及聚合物材料断裂的相关内容,目的是使学生掌握"高分子物理学"中关键基础理论的指导思想内涵,系统化学习这门课程。     

流变技术在高分子表征中的应用：拉伸流变测试

流变测试是与高分子加工和应用相关的重要表征手段.尤其在纺丝、发泡、吹膜、吹塑等以拉伸流场占主导的高分子加工工艺中，高分子的拉伸流变行为对材料聚集态结构的形成起了决定性的作用，进而影响了产品最终的使役性能.本综述第一部分介绍了拉伸流场的定义、拉伸流场的分类以及各自的特征；第二部分概述了目前商业拉伸流变仪的种类，并围绕其基本原理、测试技巧以及优缺点等内容展开讲解；第三部分介绍了拉伸流变的测试模式，并举例说明了各个模式的优势；第四部分列出了在拉伸测试中存在的常见问题，并给出了相应的解决方案和建议；最后对拉伸流变与其他表征联用技术的发展趋势进行了总结和展望.     

高分子材料动态加工新技术

介绍了振动力场作用下高分子材料动态挤出成型、动态注射成型以及动态混炼成型的技术及装备,简要阐述了动态挤出中动态固体输送、动态熔融塑化、动态熔体输送过程的机理及实验研究成果,分析了脉动压力对注射过程的影响以及动态混炼过程中强制混炼、强制分散的原理,对各种动态成型技术辅以相应的制品性能测试.研究结果表明振动力场的引入在产量相同并保证甚至改善制品综合性能的同时,可有效缩短成型历程,降低功率消耗,因此高分子材料动态成型加工方法是一种新型的低能耗成型加工技术.     

可多次塑型、易修复及耐低温的三维动态高分子结构

三维动态高分子结构可在外界刺激下发生可逆的形状改变,但仅采用通常的平面高分子材料,其形成的三维动态结构形成后难以更改,损坏后不易修复,低温下无法使用.最近,将碳纳米管与液晶型类玻璃高分子结合,制备了新型的纳米复合材料薄膜,通过光照对平面材料进行加工,不仅可实现三维动态结构的灵活设计和简易制备,而且结构可多次改变和修复,在低至零下130℃的条件下仍可以使用.     

类玻璃高分子的再加工

类玻璃高分子(vitrimer)是一类含有动态共价键的共价交联聚合物网络, 结合了热固性聚合物和热塑性聚合物的优点. 在外界刺激作用下, 类玻璃高分子的动态共价键能够可逆断裂及形成, 而交联密度不会发生变化, 这种独特的性质使其能在保持三维交联网络结构的同时, 实现再加工、回收再利用、焊接和愈合等功能. 因此, 类玻璃高分子有望解决传统热固性聚合物无法进行再加工和回收再利用等问题, 推进资源的循环利用和社会可持续发展. 重点介绍了类玻璃高分子不同的再加工方式, 包括热加工、光热加工、电热加工和小分子辅助加工, 并对各个加工方式的原理、特点和应用进行总结. 最后, 对类玻璃高分子再加工的发展进行了展望.     

HDPE/石墨复合体系动态粘弹行为与Mooney方程改进

由于小应变条件下,动态流变行为的测定不会对材料本身的结构造成影响或破坏,动态流变研究被认为是表征填充类聚合物体系填料颗粒的分散状态的有效方法[1～3].众所周知,窄分子量分布的均相聚合物体系在低频率(ω)区域的粘弹行为满足线性粘弹关系,而填充类聚合物基复合材料的流变行为表现出特殊的粘弹特征[4～8],即在低ω区域显示出非线性粘弹行为的特殊响应.特别是所谓的"第二平台(second plateau)"现象,被认为与体系形态结构密切相关[9].     

面向可持续发展的高分子科学教学实验设计：含席夫碱型动态共价键的可修复热固性材料的制备与表征

可自修复、可重复利用的热固性材料的设计与开发，是近年高分子材料的研究热点之一。本着为高分子教学实验探索更多可能性的初衷，本工作采用对苯二甲醛、双官能度聚醚胺和三官能度聚醚胺为原料，构建了席夫碱型的交联网络结构，成功制备了一种可自修复、可重塑的热固性材料。由于材料中含有大量的亚胺键（■），在中温（80～100℃）下发生快速且可逆的亚胺网络重排反应，材料表现出良好的自修复和重塑行为。实验条件温和且操作简便，适合作为材料类教学实验和中学生科普实验进行推广。     

纳米粒子交联类玻璃高分子材料的动力学行为和流变行为研究

研究了纳米粒子动态交联端羧基聚丁二烯的动力学行为.除了利用传统的熔融重塑以及应力松弛行为来研究其动态行为和可加工性,着重通过线性和非线性动态流变学,研究揭示了粒子交联类玻璃高分子材料与分子交联类玻璃高分子、粒子填充高分子复合材料的差异.与分子交联体系相比,粒子交联体系末端区的松弛主要来源于粒子的扩散运动,可逆共价网络对模量的贡献较弱,但减慢了粒子扩散的速度.与粒子填充体系相比,在粒子交联体系中,粒子需要在动态共价键解离之后才能从粒子笼中逃出.     

高分子多尺度结构与动力学的固体NMR研究

高分子材料中的微观结构和动力学特征决定了材料的最终物理化学性能,并具有典型的时间和空间上的多尺度特性。在不同时空尺度上表征凝聚态下高分子中多尺度的结构、动力学及其动态演变等问题,进而阐明其结构-性能间的关系一直是高分子科学研究中的挑战性课题。目前,固体NMR技术已成为从原子至100nm的空间和10-9～10s的时间尺度上研究固态高聚物体系中多层次结构和复杂运动并阐明其结构与性能关系的有力工具。本文将综述我们近年来系统构建的多尺度固体NMR实验技术,及其在阐明高分子链结构、链间相容性和相互作用、界面相结构及相区尺寸、以及从高频到超慢链运动等问题中的应用。     

抗冲共聚聚丙烯及其级分的流变学研究

比较了抗冲共聚聚丙烯(IPC)和等规聚丙烯(iPP)熔体的动态流变行为, 确定了IPC的乙丙无规共聚物(EPR)、乙丙嵌段共聚物(EbP)和丙烯均聚物(HPP)3种级分的熔体动态流变行为. 研究发现, IPC在低频区域表现出偏离经典线性黏弹性理论的行为, 即出现了"第二平台". 经过二甲苯完全溶解的IPC试样的熔体流变行为研究结果表明, IPC分散相的团聚会提高熔体的模量. 对IPC 3种级分的动态流变行为的研究结果表明, 各级分间的动态储能模量(G')及黏度存在明显差异, 这主要是由于分子量和分子链链长的不同所致. EPR和HPP级分在低频区域的流变行为符合经典线性黏弹性理论, 为均相体系特征, 而EbP级分则出现"第二平台", 表现出非均相体系的特征. 对IPC中HPP/EPR共混物的流变行为的进一步研究发现, 当HPP/EPR质量比达到IPC中的比例时即可在低频区域产生"第二平台"; 当将EPR的比例增加至EPR和EbP组分之和时, EPR产生的平台要比IPC更为明显, 表明IPC中HPP与EPR存在的相分离足以使IPC产生"第二平台"现象.     

新型刺激响应性纤维素基含能凝胶的流变性能

研究了以不同基团含量的羧甲基纤维素硝酸酯(CMCN)为胶凝剂的含能凝胶细微结构与流变行为的关系.探讨了凝胶的形成机理,并采用线性的流变学方法研究了凝胶的屈服性、触变性、蠕变性及温敏性等动态黏弹性质,分别利用Herschel-Bulkley模型、Burger模型及Carreau-Yasuda模型对凝胶的流动曲线、蠕变曲线和频率曲线进行了数据拟合.研究发现,CMCN凝胶是由其分子结构上两亲性基团通过分子链间氢键及疏水键等非共价键相互作用形成的一种结构均匀的物理交联网络型凝胶.凝胶的非牛顿系数n均小于0.5.随着亲水性羧酸基团含量的增加,凝胶的屈服应力逐渐增大,触变恢复性逐渐增强,弹性与黏性柔量均减小,但其比值增加,蠕变的黏性响应性逐渐减弱而弹性响应性逐渐增强.凝胶的温敏性变化有一个力学松弛转变区,随着羧酸基团含量的增加,松弛转变区愈发明显,凝胶的温敏性也逐渐增强.     

高聚物黏弹性力学模型计算中容易被忽视的基本问题(Ⅱ)——有关Voigt-Kelvin模型和四元件模型的计算

以高分子物理教学中的几道典型习题及解析为例,阐述了在应用黏弹性力学模型模拟高聚物力学松弛现象时,不能忽视的一些基本问题.     

高分子材料加工在线检测研究进展

在线检测是在加工生产线上实现对材料连续检测的技术,而且不对加工过程产生干扰.快速有效的在线检测技术可以减少原料的浪费.提高制品性能.提升市场竞争力,因此,高分子材料加工的在线检测与控制技术成为近年来研究的热点.本文介绍了流变学、光学和声学等技术在线检测高分子材料加工中的流变行为、材料结构的变化、熔体在加工设备中停留时间...     

光散射技术在研究高分子溶液和凝胶方面的应用

从溶液中的高分子、凝胶粒子及微乳胶粒子形态结构的表征和凝胶化过程、微乳液聚合及大分子缔合等动态过程的跟踪等方面的研究综述了近十几年来光散射技术在高分子溶液和凝胶领域的应用,并简单介绍了光散射技术的基本原理、发展简史和仪器及使用方法。