含酰胺结构超低膨胀聚酰亚胺薄膜的热膨胀行为

采用联苯二酐与3种含酰胺结构二胺制备了具有不同取代基团的聚酰胺-酰亚胺薄膜,考察了酰胺结构对薄膜力学、耐热及尺寸稳定性的影响,研究了聚集态结构与薄膜热膨胀行为的关系和规律.该系列薄膜具有超高强度和优异的耐热性能,拉伸强度高达280. 5 MPa,玻璃化转变温度在389～409℃,并在30～300℃温度范围内表现出超低负膨胀,热膨胀系数(CTE,ppm/℃,即106cm·cm-1·℃-1)在-3. 05～-1. 74ppm/℃之间.聚集态分析结果表明,酰胺结构使分子链间形成了强氢键相互作用,分子链在薄膜面内方向高度有序取向,并在膜厚方向堆积更为紧密,使薄膜表现出热收缩现象.通过不同体积大小的取代基团进一步调控分子链间相互作用及排列堆积,可实现薄膜在高温下近乎零尺寸形变,为设计制备超低膨胀聚合物基板材料提供了新思路.     

无外接电源富集装置-手持式XRF现场分析水体中重金属

水体中重金属污染越来越受到人们的关注与重视,急需开发高效低耗、利于推广的便携式的水质检测技术,帮助地质及环境领域的工作者现场获取实验数据,对污染区域及时做出准确的水体环境评价,有助于水体污染的预防与治理工作。采用无外接电源的富集装置,在pH 4的条件下以S-930螯合树脂捕集水体中的重金属,经抽滤制得均匀薄膜样,再使用手持式XRF现场分析水体中Mn,Fe,Ni,Cu,Zn和Pb等6种重金属元素。各元素标准曲线的相关性r>0.992,方法检出限为5.8~18.6 μg·L-1,精确度基本控制在15% RSD以内。方法应用于我国东北某矿区周边采集的20余个地表/下水样品的现场分析,检测结果与实验室ICP-MS结果进行了对比：两种方法的Pb,Ni和Cu一致性良好;Zn和Mn含量高的样品,ICP-MS结果高于现场XRF结果,可能因溶液中存在细微悬浮颗粒引起,但总体趋势一致;两种方法对水质类型的总体判断结果一致。本法使用的富集和测量装置体积小、重量轻、便于携带,不使用外接电源,可在12 h内现场完成10个水体样品的采集、前处理操作、结果获取及数据处理等工作,避免实验室分析方法检测工作中存在的交通运输、测试周期长、测试成本高等问题,基本具备了在偏远地区现场分析水体中六种重金属元素、评定水质的能力,具有较好的推广应用前景。     

含硅氧烷结构聚酰亚胺树脂的耐热稳定性及高温结构演变

基于含硅芳香二胺双(4-氨基苯氧基)二甲基硅烷(APDS)设计制备了系列苯乙炔基封端的含硅氧烷结构聚酰亚胺树脂预聚物(PEPA-PIS), 考察了硅氧烷含量对树脂固化物耐热稳定性的影响规律. 利用非反应性苯酐基团封端的模型预聚物(PA-PIS)证明了温度对于硅氧烷结构演变的影响. 通过对树脂固化物高温固化处理后耐热稳定性与微观结构和表面形貌的关系进行深入研究, 发现在高温下硅氧烷结构发生氧化交联反应, 并在树脂表面形成具有无机特性的二氧化硅结构, 这种有机/无机杂化特性可显著提高聚酰亚胺树脂的耐热稳定性.     

Diffusion behavior of hydrogen isotopes in tungsten revisited by molecular dynamics simulations

Molecular dynamics simulations were performed to study the diffusion behavior of hydrogen isotopes in single-crystal tungsten in the temperature range of 300–2000 K. The simulations show that the diffusion coefficient of H isotopes exhibits non-Arrhenius behavior, though this deviation from Arrhenius behavior is slight. Many-body and anharmonic effects of the potential surface may induce slight isotope-dependence by the activation energy; however, the dependence of the pre-factor of the diffusion coefficient on the isotope mass is diminished. The simulation results for H-atom migration near W surfaces suggest that no trap mutations occur for H atoms diffusing near either W{100} or W{111} surfaces, in contrast to the findings for He diffusion near W surfaces. Based on the H behavior obtained by our MD simulations, the time evolution of the concentration distribution of interstitial H atoms in a semi-infinite W single crystal irradiated by energetic H projectiles was calculated. The effect of H concentration on H diffusion is discussed, and the applicability of the diffusion coefficients obtained for dilute H in W is assessed.     

共聚结构和分子量对热塑性聚酰亚胺树脂熔融与耐热性能的影响

基于具有刚性主链结构的4,4'-(六氟亚异丙基)双邻苯二甲酸酐/对苯二胺(6FDA/p-PDA)树脂体系, 通过共聚引入间苯二胺(m-PDA)、 4,4'-二氨基-2,2'-双三氟甲基联苯(TFDB)和9,9'-双(4-氨基苯基)芴(BAFL)等主链刚性且兼具大自由体积特性的芳香二胺, 以非反应性封端剂邻苯二甲酸酐(PA)对分子量进行调控, 设计制备了系列分子量可控的热塑性聚酰亚胺(TPI)树脂. 系统研究了共聚结构和分子量对TPI树脂熔融性能和耐热性能的影响, 构建了聚合物的聚集态结构与树脂熔融性能的对应关系, 并对树脂的室温和高温力学性能进行了评价. 研究结果表明, 大自由体积的芳香二胺共聚结构的引入可有效降低分子链堆砌密度, 增大聚合物的自由体积, 从而赋予树脂良好的熔融性能. 降低设计分子量可进一步改善树脂的熔融加工性. 这类具有刚性主链结构的TPI树脂兼具优异的耐热性能和力学性能, 树脂的玻璃化转变温度在308~338 ℃之间, 以TFDB和BAFL共聚制备的TPI-C-25K和TPI-D-25K树脂表现出高强高韧的特性, 拉伸和弯曲强度分别超过120 MPa和190 MPa, 断裂伸长率大于8.2%, 并且在250 ℃高温下表现出良好的耐热稳定性.