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热塑性聚氨酯/高乙烯基丁苯橡胶复合材料中纳米二氧化硅的分散状态及其摩擦性能研究

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高分子学报 2023年第3期54卷 390-397页

作者：李琬华郝振源刘昊北吴友平北京市先进弹性体工程技术研究中心、北京化工大学材料科学与工程学院北京100029 北京聚恒博联科技有限公司北京100097

热塑性聚氨酯(TPU)作为鞋底等材料最突出的问题是止滑性能不足,在湿环境和结冰环境下易打滑.纳米填料引起材料表面微观形貌、材料变形能力的变化对抗湿滑有重要影响.本研究将高乙烯基溶聚丁苯橡胶(HVSSBR)与TPU共混,探究了纳米二氧化硅(... 详细信息

热塑性聚氨酯(TPU)作为鞋底等材料最突出的问题是止滑性能不足,在湿环境和结冰环境下易打滑.纳米填料引起材料表面微观形貌、材料变形能力的变化对抗湿滑有重要影响.本研究将高乙烯基溶聚丁苯橡胶(HVSSBR)与TPU共混,探究了纳米二氧化硅(SiO2)填充的TPU/HVSSBR(70/30)复合材料中填料的选择性分散,并且采用LAT-100试验机测试了恒定面压下不同SiO_(2)用量填充的TPU/HVSSBR复合材料在干、湿摩擦表面以及不同冰面温度(−20,−10和−5℃)下的摩擦性能.结果表明,SiO_(2)在TPU/HVSSBR共物中易分散于HVSSBR橡胶相中,造成了材料表面粗糙度和变形能力的差异,使得干摩擦系数下降13.9%,湿摩擦系数提升8.7%;3种冰面温度(−20,−10和−5℃)下摩擦系数最大提升幅度分别为16.9%,17.5%,21.2%.SiO2的加入能提高材料在湿表面和冰表面上的摩擦系数,进一步改善了TPU止滑性能.

关键词：热塑性聚氨酯高乙烯基丁苯橡胶纳米二氧化硅干、湿摩擦冰面摩擦

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硅橡胶复合材料的制备及摩擦性能

合成橡胶工业 2022年第2期45卷 106-111页

作者：赵连想吴友平北京化工大学北京市先进弹性体工程技术研究中心/材料科学与工程学院北京100029

考察了白炭黑、羟基硅油对硅橡胶复合材料摩擦性能的影响,研究了硅橡胶复合材料在干、湿光滑玻璃表面摩擦系数的影响因素及摩擦机理。结果表明,硅橡胶复合材料在光滑玻璃表面的干摩擦系数(f_(D))与损耗因子(tanδ)/邵尔A硬度(H)、tanδ... 详细信息

考察了白炭黑、羟基硅油对硅橡胶复合材料摩擦性能的影响,研究了硅橡胶复合材料在干、湿光滑玻璃表面摩擦系数的影响因素及摩擦机理。结果表明,硅橡胶复合材料在光滑玻璃表面的干摩擦系数(f_(D))与损耗因子(tanδ)/邵尔A硬度(H)、tanδ/剪切储能模量(G′)均呈线性正相关,随白炭黑用量的增加,f_(D)降低。当增塑剂用量小于7.5份、H不小于34时,硅橡胶复合材料的f_(D)与tanδ/H、tanδ/G′均呈线性正相关。当增塑剂用量不小于7.5份、H小于34时,应变为42%时的tanδ与f_(D)呈线性正相关。在水润滑的光滑玻璃表面上,硅橡胶复合材料的湿摩擦系数与tanδ正相关。

关键词：硅橡胶干摩擦湿摩擦白炭黑羟基硅油剪切模量损耗因子

载荷、速率和滑移角对天然橡胶复合材料磨损行为的影响

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合成橡胶工业 2023年第3期46卷 234-240页

作者：郝振源李琬华吴友平北京化工大学北京市先进弹性体工程技术研究中心北京100029 北京化工大学材料科学与工程学院北京100029

使用LAT 100型磨耗试验机研究了载荷、速率和滑移角对天然橡胶复合材料的磨耗量和表面温度的影响,确定了磨损过程中能量损失与磨耗量、侧向力和磨损表面形貌的关系。结果表明,随着载荷、速率和滑移角的增加,天然橡胶复合材料的磨耗量均... 详细信息

使用LAT 100型磨耗试验机研究了载荷、速率和滑移角对天然橡胶复合材料的磨耗量和表面温度的影响,确定了磨损过程中能量损失与磨耗量、侧向力和磨损表面形貌的关系。结果表明,随着载荷、速率和滑移角的增加,天然橡胶复合材料的磨耗量均增大,表面温度均升高;滑移角对天然橡胶复合材料的磨耗量和表面温度的影响最大,速率对天然橡胶复合材料磨耗量的影响最小,载荷对天然橡胶复合材料表面温度的影响最小;摩擦力对天然橡胶复合材料磨耗量的影响远小于侧向力,天然橡胶复合材料的磨耗量与磨损过程中的能量损失呈指数关系,指数约为2;天然橡胶复合材料表面滑移区域的磨损最为严重,其面积由侧向力在接触区域的分布决定。

关键词：载荷速率滑移角天然橡胶复合材料磨耗量表面温度能量损失磨损表面形貌

分子模拟研究纳米填料对弹性体复合材料疲劳性能的影响

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弹性体 2023年第2期33卷 65-71页

作者：厉珂李子巍刘军温世鹏北京化工大学北京市先进弹性体工程技术研究中心北京100029 桂林理工大学材料科学与工程学院广西桂林541004

通过分子动力学模拟建立纳米颗粒/弹性体复合材料的粗粒度模型,深入探讨了纳米填料的粒径、填充量对复合材料疲劳性能的影响。结果表明,填料粒径的减小及填充量的适当增加都会增强复合材料的疲劳性能,具体表现在体系总断键数目的减少和... 详细信息

通过分子动力学模拟建立纳米颗粒/弹性体复合材料的粗粒度模型,深入探讨了纳米填料的粒径、填充量对复合材料疲劳性能的影响。结果表明,填料粒径的减小及填充量的适当增加都会增强复合材料的疲劳性能,具体表现在体系总断键数目的减少和循环疲劳拉伸应力的增加。过高的填充量会在应变时抑制交联网络的破坏,但会促使交联点间基体键的断裂,不利于疲劳性能。

关键词：弹性体纳米填料复合材料分子动力学模拟

三维石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料的制备及其性能

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材料工程 2022年第1期50卷 117-124页

作者：王牧曾夏茂苗霞魏浩光周仕明冯岸超中石化石油工程技术研究院固井所北京100101 中石化西南石油工程有限公司固井分公司成都610000 北京化工大学材料科学与工程学院先进弹性体材料研究中心北京100029

通过三步法及真空辅助浸渍的方法制备了石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料,该复合材料质轻并且内部的多孔石墨烯-吡咯气凝胶具有较为均一的三维结构,在与环氧树脂复合之后,这种三维结构也能很好地保留。石墨烯的三维网络为电子传导提... 详细信息

通过三步法及真空辅助浸渍的方法制备了石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料,该复合材料质轻并且内部的多孔石墨烯-吡咯气凝胶具有较为均一的三维结构,在与环氧树脂复合之后,这种三维结构也能很好地保留。石墨烯的三维网络为电子传导提供了快速通道,使材料的导电性能显著提高,仅有0.23%(质量分数)填料含量的石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料(1G-1%P,1300℃)的电导率可以达到67.1 S/m。石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料(1G-1%P,1300℃)的电磁屏蔽性能在8~12 GHz可以达到33 dB,更重要的是石墨烯-吡咯气凝胶骨架还起到了增强环氧树脂基体力学性能的作用,弯曲强度和弯曲模量与环氧树脂基体相比分别提高了60.93%和25.98%(10G-5%P,180℃),石墨烯-吡咯气凝胶的三维结构可以有效地改善材料整体的电磁屏蔽性能以及力学性能。

关键词：石墨烯气凝胶环氧树脂电磁屏蔽性能结构与性能关系

计算机模拟聚合物纳米复合材料导电导热的研究进展

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北京化工大学学报（自然科学版） 2018年第5期45卷 40-45页

作者：高洋洋胡凤燕张立群北京化工大学材料科学与工程学院北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室北京100029 北京化工大学材料科学与工程学院北京市先进弹性体工程技术研究中心北京100029

总结了作者课题组采用分子动力学模拟方法,在聚合物纳米复合材料导电导热方面取得的研究进展。研究结果表明,高的聚合物导电填料相互作用能、中等的分子链功能化改性度、中等的导电填料表面接枝分子链数目、中等的本体交联密度以及中等... 详细信息

总结了作者课题组采用分子动力学模拟方法,在聚合物纳米复合材料导电导热方面取得的研究进展。研究结果表明,高的聚合物导电填料相互作用能、中等的分子链功能化改性度、中等的导电填料表面接枝分子链数目、中等的本体交联密度以及中等比率的聚合物共混有利于导电填料网络的形成,进而得到高的材料电导率。另外,外加剪切场和电场会显著地致使导电填料沿着外场方向取向,进而获得导电各向异性材料。当外加剪切场和电场撤去后,导电网络会逐渐地回复到初始值,这个回复过程可以用一个模型来描绘。对于导热性能,聚合物填料界面热导率与填料接枝密度成正比;随着接枝长度的增加,聚合物填料界面热导率先上升后逐渐趋于恒定;然而填料热导率随着接枝密度的上升而显著下降,最终在中等接枝密度下材料的热导率达到最大值。此外,填料间热阻可以用一个热环流模型来描绘。最后,分子链接枝填料末端会显著提高材料的热导率。这些基础问题的探讨将为制备高导电高导热的聚合物纳米复合材料提供重要的科学依据与理论指导。

关键词：聚合物纳米复合材料导电导热分子动力学模拟

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导热橡胶研究进展

高分子通报 2018年第4期 15-26页

作者：董梦杰张继川刘力范聪袁重阳王晓燕侯冠一温世鹏王博伦北京化工大学材料科学与工程学院先进弹性体研究中心北京100029 弹性体材料节能和资源化教育部工程研究中心北京100029 北京市先进弹性体工程技术研究中心北京100029 北京大学口腔医院北京100081

橡胶是热的不良导体,但在实际应用中,许多领域需要橡胶具备一定的导热性能,以满足使用要求。因此,人们对于橡胶导热的研究越来越重视。本文概述了导热填料种类、形状、粒径、界面结合状态以及填料在橡胶基体中的分散性等因素对橡胶复合... 详细信息

橡胶是热的不良导体,但在实际应用中,许多领域需要橡胶具备一定的导热性能,以满足使用要求。因此,人们对于橡胶导热的研究越来越重视。本文概述了导热填料种类、形状、粒径、界面结合状态以及填料在橡胶基体中的分散性等因素对橡胶复合材料导热性能的影响,从实验角度分析了填充型导热橡胶的导热机理,阐述了目前研究中人们所建立的各种物理和数学模型,浅析了这些模型的优缺点及适用范围,并将其应用于橡胶材料导热性能的预测,最后介绍了导热橡胶的应用领域,以及导热橡胶未来的发展方向。

关键词：导热橡胶导热机理导热模型导热性能

基于植物多酚/多胺的芳纶帘线绿色环保浸胶体系及其界面粘合机理研究

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橡胶工业 2022年第9期69卷 643-651页

作者：张博王文才田明张立群北京化工大学材料科学与工程学院/北京市先进弹性体工程技术研究中心北京100029

研究了一种基于植物多酚/多胺的芳纶帘线绿色环保浸胶体系(PTA浸胶液),并对比PTA浸胶液与间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)浸胶液浸渍处理的芳纶帘线与橡胶的粘合性能。衰减全反射傅里叶转换红外光谱和X射线光电子能谱分析结果表明,经PTA浸胶液... 详细信息

研究了一种基于植物多酚/多胺的芳纶帘线绿色环保浸胶体系(PTA浸胶液),并对比PTA浸胶液与间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)浸胶液浸渍处理的芳纶帘线与橡胶的粘合性能。衰减全反射傅里叶转换红外光谱和X射线光电子能谱分析结果表明,经PTA浸胶液浸渍后,丁吡胶乳包覆在芳纶帘线表面,其含有能参与橡胶硫化的C=C键,帘线的浸渍效果良好;与RFL浸胶液浸渍的芳纶帘线相比,PTA浸胶液浸渍的芳纶帘线的原始及热老化后H抽出力稍高,室温停放后H抽出力保持率提高;扫描电子显微镜分析表明,PTA浸胶液浸渍的芳纶帘线与橡胶基体的界面粘合良好。

关键词：芳纶帘线植物多酚多胺环保浸胶体系橡胶界面粘合机理

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石墨烯/弹性体纳米复合材料研究进展

北京化工大学学报（自然科学版） 2015年第6期42卷 1-14页

作者：温世鹏柳东海许宗超黎研彭同凯张立群刘力北京化工大学材料科学与工程学院北京市先进弹性体工程技术研究中心北京100029 北京化工大学材料科学与工程学院化工资源有效利用国家重点实验室北京100029

石墨烯材料由于其超薄的纳米片层结构,优良的导热、导电功能特性,在弹性体复合材料领域已经取得了众多的应用,并赋予了橡胶复合材料更强的动静态力学性能以及导电导热等功能性。本文从石墨烯的制备开始,重点综述了石墨烯的制备及表面修... 详细信息

石墨烯材料由于其超薄的纳米片层结构,优良的导热、导电功能特性,在弹性体复合材料领域已经取得了众多的应用,并赋予了橡胶复合材料更强的动静态力学性能以及导电导热等功能性。本文从石墨烯的制备开始,重点综述了石墨烯的制备及表面修饰,石墨烯/弹性体制备方法,以及复合材料的各项性能,并阐述了三者之间的相互关联。最后提出了石墨烯/弹性体纳米复合材料领域未来应关注的科学和技术问题。

关键词：弹性体石墨烯复合材料力学性能导电导热