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聚二甲基硅氧烷-水性聚氨酯的合成与性能

高分子材料科学与工程 2018年第7期34卷 41-47页

作者：张凡军张玲玉贺媛媛罗锋李洁华谭鸿四川大学高分子科学与工程学院高分子材料工程国家重点实验室(四川大学) 四川成都610065

为了提高水性聚氨酯的耐水性和耐候性,文中以羟烷基聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)为混合软段,间苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)和1,4-丁二醇(BDO)、二羟甲基丙酸(DMPA)为硬段,采用二步本体法合成一系列的聚二甲基硅氧烷... 详细信息

为了提高水性聚氨酯的耐水性和耐候性,文中以羟烷基聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)为混合软段,间苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)和1,4-丁二醇(BDO)、二羟甲基丙酸(DMPA)为硬段,采用二步本体法合成一系列的聚二甲基硅氧烷-水性聚氨酯(Si-XWPUs),研究了PDMS在软段中的含量对水性聚氨酯的表面性能、力学性能和耐水性的影响。研究发现,随着PDMS在软段中的含量从0%到20%逐渐增加,Si-XWPUs的微相分离程度略有提高,拉伸强度均达到10 MPa以上,作为涂层材料均具有较好的力学性能。同时,随PDMS在软段中比例的升高,Si-XWPUs薄膜表面Si元素的百分比呈增加趋势,并且表面的Si/C含量远远高于本体中理论Si/C含量,最高的迁移率达24倍,表现出良好的疏水性,同时吸水率降低。

关键词：水性聚氨酯聚二甲基硅氧烷耐水性

聚二甲基硅氧烷与聚四氢呋喃三嵌段共聚物的合成表征与性能

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高分子学报 2018年第9期28卷 1202-1211页

作者：章琦魏梦娟邓金睿吴一弦北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室生物医用材料北京实验室北京100029

通过可控/活性正离子开环聚合设计合成一系列不同分子量的聚四氢呋喃活性链,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)的双端胺基与反应制备PDMS与聚四氢呋喃(PTHF)的新型三嵌段共聚物(PTHF-b-PDMS-b-PTHF).通过FTIR与1H-NMR表征产物化学结构及共聚组成... 详细信息

通过可控/活性正离子开环聚合设计合成一系列不同分子量的聚四氢呋喃活性链,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)的双端胺基与反应制备PDMS与聚四氢呋喃(PTHF)的新型三嵌段共聚物(PTHF-b-PDMS-b-PTHF).通过FTIR与1H-NMR表征产物化学结构及共聚组成,由TGA、DSC及DMA研究嵌段共聚物热性能与动态力学性能,采用TEM和in situ POM观察嵌段共聚物的微观形态与结晶形态.常温下表征共聚物材料自修复性能及37°C下表征其抗菌性能.结果表明:采用体系引发四氢呋喃可控/活性正离子开环聚合制备预期分子量的,进一步与双端胺基官能化PDMS反应,反应效率可达95%左右,设计合成出一系列不同共聚组成的PTHF-b-PDMS-b-PTHF三嵌段共聚物.该共聚物呈现双连续微观相分离结构和结晶现象,随着PTHF链段的增长,结晶速率加快;与相同分子量均聚PDMS和PTHF相比,所制备的三嵌段共聚物的热稳定性明显提高;三嵌段共聚物链中存在2个―NH―基团,在分子链间形成氢键导致产生物理交联及聚合物网络,使材料具有较好的弹性、柔韧性和强度,同时具有自修复特性,将材料完全切开,常温下24 h后断面发生良好愈合,在应力作用下可被拉伸至原长的1.5倍;原位制备的三嵌段共聚物/银纳米复合材料对大肠杆菌表现出良好的抗菌性能.基于可控/活性正离子开环聚合方法合成的PTHF-b-PDMS-b-PTHF三嵌段共聚物/银纳米复合材料兼具PTHF、PDMS及纳米银的优良性能,在生物医用材料领域具有应用前景.

关键词：聚四氢呋喃聚二甲基硅氧烷聚合物网络自修复抗菌

聚二甲基硅氧烷纤维的制备及其用作柔性光电材料的应用研究

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聚二甲基硅氧烷纤维的制备及其用作柔性光电材料的应用研究

作者：李中西安工业大学

学位级别：硕士

随着材料科学与技术的进步,柔性功能材料、可穿戴器件、仿生工程、生物医药等领域进入高速发展阶段,具有光导性或导电性的柔性光电材料成为未来柔性可穿戴材料发展的趋势。聚合物功能纤维因其出色的可变形性,包括可弯曲性、可拉伸性和... 详细信息

随着材料科学与技术的进步,柔性功能材料、可穿戴器件、仿生工程、生物医药等领域进入高速发展阶段,具有光导性或导电性的柔性光电材料成为未来柔性可穿戴材料发展的趋势。聚合物功能纤维因其出色的可变形性,包括可弯曲性、可拉伸性和可扭转性,在可穿戴应用中引起了极大的关注,成为柔性光电材料领域的理想备选材料之一。然而,现有的聚合物纤维制备方法对聚合物选择上有着较高的要求,在制备不具有热塑性和快速化学交联能力的聚合物时面临着难以量产、连续且可控制备的难题,限制了一些具有优良性能的聚合物材料的纤维材料制备,及其面向柔性光电领域的推广和应用。本论文围绕具有优良力学和光学性能的聚二甲基硅氧烷(PDMS),针对其纤维材料难以可控且批量制备的难题,建立了一种基于同轴针头的微流控纺丝技术,能够将PDMS及一类与其具有类似性质的聚合物加工成纤维材料,并进一步研究了这些纤维的性能与应用潜力。成功制备了不同型号PDMS及一些与其具有类似交联行为的聚合物纤维材料,这些纤维具有超长长度、形貌尺寸可控且力学性能优异等优点。揭示了微流控针头的设计搭配和液体流速对纤维形态的影响规律,通过导电添加剂对PDMS纤维进行了导电改良以实现柔性电子材料的制备,并对高透光PDMS纤维的光学性能进行评估,系统的研究了PDMS纤维在电阻式力学传感器、光学应变传感器中的应用。论文主要内容如下:(1)开发了一种基于同轴针头的微流控方法,以PDMS或其他慢交联聚合物为内芯,海藻酸钠水凝胶为外壳辅助进行微流控同轴纺丝。该方法能制备具有可控形态和超长长度的PDMS纤维。将该方法应用于Sylgard184和Sylgard SE1700两种PDMS预聚体的纺丝,通过控制海藻酸钠流速和PDMS流速,制备了均匀、超长且形态可控的柔性纤维,验证了微流控同轴纺丝法的可行性。另外,通过其他聚合物(Ecoflex、单组分玻璃胶、双组份聚氨酯、单组份聚氨酯)的拓展研究,验证了该方法对其他一些类似聚合物预聚体的普适性。(2)采用Sylgard184 PDMS混合碳纳米管(CNT)导电添加剂的策略,通过同轴针头的微流控纺丝方法,制得了一种具有导电性、超长长度和高拉伸性(135%)的碳纳米CNT/PDMS复合导电硅胶纤维。对影响CNT/PDMS导电硅胶纤维性能的因素进行了研究,调控和优化了CNT/PDMS导电硅胶纤维的尺寸和性能。以CNT/PDMS导电硅胶纤维构建的柔性力学传感器灵敏度高(GF=2.009),响应快速(270 ms),且耐久性强(超过10000次循环拉伸),并验证了其用于监测人体关节运动行为的能力。(3)基于微流控同轴纺丝方法,制备得到了不同尺寸的Sylgard184 PDMS纤维,该纤维具有高透光性、导光性和高拉伸性(195%)。对影响PDMS光学纤维性能的因素进行研究,调控和优化了PDMS光学纤维的尺寸和性能。以PDMS纤维构筑的光学应变传感器感器灵敏度高、响应速度快(160 ms)且稳定性和耐用性高(大于10000次循环拉伸),并且验证了其用于检测触摸压力和脉搏跳动等人体力学信号的能力。

关键词：聚二甲基硅氧烷微流控纺丝导电纤维光纤力学传感器

聚二甲基硅氧烷对煤泥浮选泡沫的强制消泡研究

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洁净煤技术 2021年第6期27卷 212-217页

作者：赵辉崔广文陕西能源职业技术学院陕西咸阳712000 山东科技大学化学与环境工程学院山东青岛266590

浮选精煤泡沫过于稳定是造成选煤厂浮选精矿桶容积不足和浮选精煤脱水效率低的重要原因,向浮选精煤泡沫中添加消泡剂是一种有效的化学消泡方法。将聚二甲基硅氧烷作为消泡剂用于煤泥浮选泡沫,通过测量三相泡沫稳定性、矿浆黏度、溶液表... 详细信息

浮选精煤泡沫过于稳定是造成选煤厂浮选精矿桶容积不足和浮选精煤脱水效率低的重要原因,向浮选精煤泡沫中添加消泡剂是一种有效的化学消泡方法。将聚二甲基硅氧烷作为消泡剂用于煤泥浮选泡沫,通过测量三相泡沫稳定性、矿浆黏度、溶液表面张力等方法研究了聚二甲基硅氧烷在不同水质硬度条件下对煤泥浮选泡沫的消泡效果。三相泡沫稳定性测试结果表明,随着消泡剂用量的升高(0~0.5 g/L),三相泡沫稳定性先降低而后略有升高,并且在水质硬度较低的情况下消泡效果更加显著。矿浆黏度测试结果表明,有机硅消泡剂可大幅降低矿浆的黏度,同样在低水质硬度的条件下效果更显著。表面张力测试结果表明,消泡剂单独存在时,具有与起泡剂类似的作用,会降低溶液的表面张力,但消泡剂和起泡剂共同存在时,消泡剂能够提高溶液的表面张力,从而促进气泡兼并和破裂,降低泡沫稳定性。聚二甲基硅氧烷可以作为煤泥浮选泡沫的消泡剂,可在低用量的情况下(0.1 g/L)使浮选精煤泡沫快速消泡,从而提高浮选精煤的脱水效率。

关键词：聚二甲基硅氧烷消泡剂煤泥浮选泡沫

聚二甲基硅氧烷/苯基MDQ硅树脂杂化体系的流变特性

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高分子材料科学与工程 2015年第2期31卷 103-107页

作者：黄计锋葛建芳梁伟杰张发爱仲恺农业工程学院化学化工学院广东广州510225 桂林理工大学材料科学与工程学院广西桂林541004

采用哈克旋转流变仪对聚二甲基硅氧烷(PDMS)和苯基MDQ/PDMS杂化体系的流变性能进行研究,结果表明,在低剪切速率,PDMS和苯基MDQ/PDMS杂化体系均表现出牛顿流体行为,当剪切速率增加至某临界值γc时,PDMS和苯基MDQ/PDMS杂化体系均表现出剪... 详细信息

采用哈克旋转流变仪对聚二甲基硅氧烷(PDMS)和苯基MDQ/PDMS杂化体系的流变性能进行研究,结果表明,在低剪切速率,PDMS和苯基MDQ/PDMS杂化体系均表现出牛顿流体行为,当剪切速率增加至某临界值γc时,PDMS和苯基MDQ/PDMS杂化体系均表现出剪切变稀现象;增加苯基MDQ硅树脂含量会导致γc值减小,升高温度则使γc值增大;PDMS和苯基MDQ/PDMS杂化体系的黏度与温度之间的关系可用Arrhenius方程进行描述,计算结果显示,与PDMS相比,杂化体系具有更高的流动活化能。

关键词：聚二甲基硅氧烷苯基MDQ硅树脂杂化流变特性剪切变稀

热诱导熔接聚氨酯/聚二甲基硅氧烷防水透湿膜的制备及其性能优化

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纺织学报 2023年第3期44卷 28-35页

作者：杨广鑫张庆乐李小超李思瑜陈辉程璐夏鑫新疆大学纺织与服装学院新疆乌鲁木齐830046 新疆际华七五五五职业装有限公司新疆昌吉831100

为提高纳米纤维膜的防水、透湿和力学性能,在聚氨酯(PU)纺丝液中添加无氟疏水剂聚二甲基硅氧烷(PDMS),采用静电纺丝法制备静电纺PU/PDMS防水透湿膜,并在此基材上采用静电喷雾法沉积PU/PDMS微球制备静电喷雾PU/PDMS防水透湿膜;利用热诱... 详细信息

为提高纳米纤维膜的防水、透湿和力学性能,在聚氨酯(PU)纺丝液中添加无氟疏水剂聚二甲基硅氧烷(PDMS),采用静电纺丝法制备静电纺PU/PDMS防水透湿膜,并在此基材上采用静电喷雾法沉积PU/PDMS微球制备静电喷雾PU/PDMS防水透湿膜;利用热诱导工艺分别对静电纺PU/PDMS和静电喷雾PU/PDMS防水透湿膜进行热处理改性,研究了热处理温度和时间对其形貌、孔径分布、防水性能、透气透湿性能及力学性能的影响,并对其影响机制进行分析。结果表明:静电喷雾PU/PDMS防水透湿膜的防水透湿性能优于静电纺PU/PDMS防水透湿膜,但经热处理后由于膜内部产生更多粘连,导致孔隙率降低,防水透湿性能出现下降;热处理后静电纺PU/PDMS防水透湿膜的孔径大大降低,并使其串珠结构向蛛网结构转化,防水性能和力学性能显著提升,当加热温度为100℃,加热时间为90 min时,其水接触角达到144.7°,透湿率为5666.7 g/(m^(2)·d),透气率为9.91 mm/s,断裂强度为17.9 MPa,断裂伸长率为210.7%。

关键词：聚二甲基硅氧烷聚氨酯纳米纤维膜防水透湿静电纺丝静电喷雾

聚二甲基硅氧烷复合纳米纤维膜的制备与摩擦电性能研究

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聚二甲基硅氧烷复合纳米纤维膜的制备与摩擦电性能研究

作者：张肖楠哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

摩擦纳米发电机(TENG)作为一种新型的能量收集技术,能将环境中存在的各式各样的机械能转化为电能。纤维基TENG作为纳米发电机的发展趋势之一,在可穿戴自驱动传感器领域有良好的应用前景;其中基于静电纺丝法所制备的纤维基TENG,受到了广... 详细信息

摩擦纳米发电机(TENG)作为一种新型的能量收集技术,能将环境中存在的各式各样的机械能转化为电能。纤维基TENG作为纳米发电机的发展趋势之一,在可穿戴自驱动传感器领域有良好的应用前景;其中基于静电纺丝法所制备的纤维基TENG,受到了广泛的关注与研究。聚二甲基硅氧烷(PDMS)因其优异的摩擦电性能,是TENG领域的理想候选材料。实现PDMS的纤维化,有利于制备可穿戴设备用纤维基TENG;但由于其需加热促进固化、分子量较小等因素,采用静电纺丝法,尚难以直接合成PDMS纳米纤维进而制备PDMS纤维基TENG器件。本课题以PDMS为研究对象,通过引入聚偏二氟乙烯(PVDF)高分子材料,选用二甲基甲酰胺(DMF)与乙酸乙酯作为溶剂,与PDMS预聚物配制成混合溶液进行静电纺丝。PVDF的引入不仅增加了静电纺丝溶液的粘度,而且可以作为PDMS纤维化的载体。通过调节静电纺丝参数,PDMS依附PVDF纳米纤维骨架成型,从而实现了PDMS的纳米纤维化。基于此PDMS/PVDF纳米纤维膜的单电极TENG输出性能优异,随着纳米纤维中PDMS与PVDF组分的质量比增加,其断路电压、短路电流、单位面积输出功率也逐渐增大;其中质量为1:1时摩擦输出性能良好,分别可达160 V、10μA和0.46 W/m。PDMS的交联固化反应,使得纳米纤维之间相互粘连牢固,提升了薄膜的耐用性;在10,000次循环后仍可拥有良好的摩擦电输出性能。同时该薄膜防水透气,接触角达137.5°;在6小时电纺时所对应的纤维膜透气量为6.77 mm/s,满足可穿戴材料的基本需求。在合成PDMS/PVDF纳米纤维膜的基础上,复合TiO颗粒,不仅可以提升该薄膜的摩擦电性能,而且可以使该薄膜具有优异的抗紫外辐射性能,进一步满足了健康、多功能化的可穿戴需求。本课题采用电纺-电喷联合法,实现了TiO与PDMS/PVDF纳米纤维的复合。TiO颗粒尺寸约为1～2μm,均匀分布于PDMS/PVDF纳米纤维之间。由于薄膜介电常数的增加,基于PDMS/PVDF/TiO纳米纤维膜的单电极TENG输出性能在复合TiO薄膜后,性能得到了进一步提升,断路电压最大可达185 V,单位面积输出功率达0.53W/m,相比于未复合TiO的PDMS/PVDF纳米纤维膜分别提升了15.6%、15.2%。同时,薄膜对紫外线的透过率大大减小,从而具有良好的抗紫外辐射性能。基于该薄膜的单电极TENG具有良好的应用前景:如作为小型电子设备供电源驱动商用LED灯、温度计等设备;也可用于自驱动传感器以收集人体活动能量转换为电信号;此外,利用其摩擦电压对压力的敏感性,可以用作产生二进制信号,以实现信息传输。

关键词：聚二甲基硅氧烷摩擦纳米发电机静电纺丝自驱动传感器

聚酰亚胺纤维增强聚二甲基硅氧烷柔性复合膜的热力学性能

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纺织学报 2022年第6期43卷 22-28页

作者：黄耀丽陆诚蒋金华陈南梁邵慧奇东华大学产业用纺织品教育部工程研究中心上海201620 东华大学纺织学院上海201620 东华大学纺织科技创新中心上海201620

针对纤维增强柔性膜在服役过程中的热形变规律和可能出现的热力学问题,以聚酰亚胺(PI)纤维为增强体、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基体通过刮刀涂层的方法制备PI纤维增强PDMS柔性复合膜。利用热重分析仪研究了复合膜的热稳定性能,采用万能材... 详细信息

针对纤维增强柔性膜在服役过程中的热形变规律和可能出现的热力学问题,以聚酰亚胺(PI)纤维为增强体、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基体通过刮刀涂层的方法制备PI纤维增强PDMS柔性复合膜。利用热重分析仪研究了复合膜的热稳定性能,采用万能材料试验仪和热机械分析仪讨论了取向增强纤维线密度和铺层密度对复合膜力学性能和热膨胀系数的影响;采用COMSOL软件模拟分析了纤维取向增强复合膜的热膨胀变形机制。结果表明,复合膜在300℃时质量损失率仅为1.22%,表明其在低于300℃的环境中较稳定;随纤维铺层密度和线密度的增大,断裂强度和弹性模量逐渐增大;热膨胀系数逐渐降低,且均呈现负膨胀特点,这说明聚酰亚胺纤维取向增强可有效调节复合膜的尺寸稳定性。模拟与实验结果具有较好一致性,模型可用于预测优化PI纤维增强复合膜的热膨胀系数。

关键词：聚酰亚胺纤维热稳定性能热膨胀系数力学性能有限元模拟复合材料聚二甲基硅氧烷

微米级氧化镓铟合金微滴填充聚二甲基硅氧烷柔性介电材料的性能及仿真

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高分子材料科学与工程 2022年第1期38卷 146-152页

作者：冯路沙金陈欣吉华建谢林生马玉录绿色高效过程装备与节能教育部工程研究中心华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

具有高介电性和柔性的复合材料越来越多的应用在触觉传感器领域中,复合材料的介电性能和柔性对于提高触觉传感器灵敏度和实现柔性功能至关重要。目前提高复合材料介电性能主要的方法是向聚二甲基硅氧烷(PDMS)基质中填充少量的导电刚性颗... 详细信息

具有高介电性和柔性的复合材料越来越多的应用在触觉传感器领域中,复合材料的介电性能和柔性对于提高触觉传感器灵敏度和实现柔性功能至关重要。目前提高复合材料介电性能主要的方法是向聚二甲基硅氧烷(PDMS)基质中填充少量的导电刚性颗粒,但是该方法降低了复合材料的柔性,引起了复合材料力学性能的下降,限制了触觉传感器的应用。在聚二甲基硅氧烷(PDMS)基质里填充经6-丙烯酰氨基己酸(6-AHA)氧化的微米级液态金属镓铟合金(EGaIn)微滴制备了PDMS/EGaIn复合材料,分析了PDMS/EGaIn复合材料中EGaIn微滴的微观形貌,研究了PDMS/EGaIn复合材料的力学性能和介电性能,对PDMS/EGaIn复合材料应用在触觉传感器上的性能进行了仿真与分析。结果表明,在PDMS基质中填充微米级液态金属EGaIn微滴可以有效提高PDMS/EGaIn复合材料的介电性能。相较于纯PDMS,PDMS/EGaIn复合材料的力学性能不会明显降低,同时实现了较高的柔性。在一定范围内,PDMS/EGaIn复合材料中EGaIn含量增加可以提高传感器输出电容的响应能力,同时PDMS/EGaIn复合材料相对厚度增大并不会使传感器输出电容响应能力持续增加,相对厚度在0.4~0.6之间是一个合理值。

关键词：聚二甲基硅氧烷微米级镓铟合金液滴复合材料触觉传感器介电层