流变和光学法研究PAN/DMSO/H_2O体系的凝胶化和相分离行为

碳纤维是非常重要的增强材料,在军工以及高档民用产品中用途广泛。因为聚丙烯腈原丝的结构会"遗传"到最终的碳纤维结构中,因此原丝结构对碳纤维的性能影响很大。原丝的结构是纺丝液在凝固浴中的相分离和凝胶化两个过程决定的,因此研究这两个过程的规律并进一步控制它们的进程,达到调控原丝结构的目的是非常重要的。本文介绍了本课题组利用流变学及光学的方法研究PAN/DMSO/H2O体系凝胶化及相分离行为的最新研究成果,主要探索了PAN/DMSO/H2O浓溶液中凝胶化行为,发现了二次自相似结构的形成并对其机理进行了分析,并对PAN/DMSO/H2O亚浓溶液中凝胶化与相分离的耦合过程进行了研究,分析了最终凝胶的结构特性及Winter-Chambon模型在此过程中的适用性。最后,对PAN/DMSO/H2O体系凝胶化及相分离行为的下一步研究进行了展望。     

相分离丙烯酸树脂/SiO2复合超疏水薄膜的制备及其性能

基于溶剂诱导相分离法,将丙烯酸树脂薄膜在含有二氧化硅和异氰酸酯三聚体交联剂的乙酸乙酯(良溶剂)和乙醇(不良溶剂)的混合溶剂中浸渍提拉,获得具有多孔结构的超疏水薄膜。分别用红外光谱、扫描电镜表征了超疏水薄膜的结构和形貌,并测试了其疏水性、自清洁性及耐磨性。当混合溶剂中乙酸乙酯与乙醇的体积比为6∶4、SiO_2的质量浓度为0.025g/mL时,超疏水薄膜的水接触角可达158°±3°,且经历35个周期的砂纸磨损(100g载重)后仍保持超疏水性,具备良好的自清洁性与耐磨性。     

聚甲基丙烯酸甲酯/聚醋酸乙烯酯/纳米二氧化硅体系的相分离行为研究

研究了聚甲基丙烯酸甲酯/聚醋酸乙烯酯/纳米二氧化硅(PMMA/PVAc/silica)体系的相分离行为.通过傅里叶变换红外光谱和链缠结行为的研究发现PMMA和PVAc间存在较强的分子间相互作用,加入纳米二氧化硅导致2种聚合物在纳米粒子表面吸附,从而改变了分子间相互作用.体系中复杂的分子间相互作用以及纳米粒子-聚合物相互作用使得时温叠加严重失效,因此提出用归一化Cole-Cole图分析该体系的相分离过程.纳米粒子对不同组成体系相分离行为的影响不同,近临界组成中纳米粒子促进相分离并最终分布于两相界面,远临界组成中纳米粒子起成核作用并始终分布于海岛相中,这种由相分离机理决定的纳米粒子选择性分布为调控纳米粒子在聚合物中的组装结构提供了新的思路.     

新型三通分配器中环状流相分离预测

实验三通型分配器主管侧壁均匀分布8个直径为3.5 mm小孔,主管中的气液混合物不是直接进入侧支管,而是通过安装在主管外壁上的环室进入侧支管.在水平管空气一水实验台上进行了实验,发现与传统三通型分配器分配特性不同,液相会优先进入侧支管,从而侧支管干度小于主管.建立了相分离预测模型,认为对于环状流,液相主要来自于穿过小孔上方的液膜,而气相根据小孔两侧阻力进行分配.模型预测值与实验结果吻合得很好,最大误差为7.24%.     

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.     

聚乳酸组织工程支架结构的精密调控

采用糖球模板法结合热致相分离技术,制备了孔径尺寸、内连通度及孔隙率高度可控的左旋聚乳酸(PLLA)支架材料,并通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)以及示差扫描量热法(DSC)对其空间结构及性能进行了系统研究.支架材料孔径从50μm到800μm及内连通孔径从10μm到200μm连续可调,微观孔壁结构根据不同溶剂可形成各异的微纳米结构.支架的制备对PLLA化学结构无显著影响,但相分离过程会不同程度地降低PLLA的结晶度.     

差示扫描量热法(DSC)研究聚苯乙烯-聚异戊二烯二嵌段共聚物的微相分离行为

本文采用 DSC技术,系统地研究了具有不同形态结构的聚苯乙烯-聚异戊二烯二嵌段共聚物的玻璃化转变及其微相分离行为。研究表明:PI相的玻璃化转变温度T_(g1)高于纯PI的T_g,并随PI嵌段子量的降低而略有升高;由PS组成基体(PS含量高)的嵌段共聚物的T_(g1)低于由PI组成基体(PS含量低)的嵌段共聚物的T_(g1),PS相的玻璃化转变温度T_(g2)低于纯PS的T_g,并随 PS嵌段分子量的降低而显著下降;由PS组成基体(PS含量高)的嵌段共聚物的T_(g2)高于白PI组成基体(PS含量低)的嵌段共聚物的T_(g2)。以上实验事实均可由在分相界面区内以化学链相连的PS与PI链段间的相互作用及其对PS与PI链段运动的影响予以解释。     

热致相分离法制备食道组织工程用支架的研究

合适的支架是进行组织工程研究必需的条件之一．运用自制的具有较好弹性的无规聚合物聚（L-乳酸-co-己内酯，PLLC），并采用热致相分离法（TIPS）制备了具有不对称孔径的食道组织工程用三维支架．经过对不同成孔条件（包括粗化温度、粗化时间以及聚合物溶液浓度等）的比较和研究，使此支架上表面具有孔径〈10μm，而本体具有50～100μm，甚至〉100gm的不对称多孔支架．并模拟正常食道粘膜层构造，将提取自猪食道的原代上皮细胞和成纤维细胞分别种植于此支架的二面，经HE常规染色，发现在体外培养时间（14d）内，在支架上表面已形成一连续层的上皮细胞层，某些部位甚至多于一层，这与正常食道的上皮细胞层相似．对于成纤维细胞而言，在与上皮细胞层同一视野内所见成纤维细胞较少，因为如果细胞生长在支架内部就很难用常规方法观察得到．但从这些结果可以看到用PLLC制备的多孔支架对细胞没有毒性，且具有一定的支持细胞生长的作用．     

Direct Measurement of the Metastable Liquid Miscibility Gap in Fe-Co-Cu Ternary Alloy System

The metastable liquid-liquid phase separation in undercooled Fe-Co-Cu ternary alloy melts (Xcu=0.10-0.84;Xco:XFe=1:3, 1:1 and 3:1) is investigated by differential thermal analysis in combination with glass fluxing technique. In almost every case, the undercooling of the homogeneous alloy melt was sufficient to reach the boundary line of the submerged miscibility gap. The differential~thermal-analysis signals indicate that this separation into a (Fe, Co)-rich liquid phase L1 and a Cu-rich liquid L2 is exothermic and proceeds until the rapid solidification of the L1 phase occurs.