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CaCl/HO引发木质素接枝天然橡胶的制备及其应用研究

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高分子学报 2023年

作者：胡洁冯振东段咏欣青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室

添加增容剂是改善极性木质素(LN)与非极性橡胶相容性差的有效措施之一，有助于提高LN补强效果.本文中采用CaCl2/H2O2作为自由基引发体系制备了LN接枝的天然橡胶(LGN)，并将其用于天然橡胶(NR)/LN复合材料的界面增容.研究表明，CaCl2/H2O... 详细信息

添加增容剂是改善极性木质素(LN)与非极性橡胶相容性差的有效措施之一，有助于提高LN补强效果.本文中采用CaCl2/H2O2作为自由基引发体系制备了LN接枝的天然橡胶(LGN)，并将其用于天然橡胶(NR)/LN复合材料的界面增容.研究表明，CaCl2/H2O2不但可以引发LN产生大分子自由基，而且会氧化NR双键断裂生成不饱和酮，使NR分子量降低.对接枝过程中加料顺序进行调控，采用CaCl2/H2O2先处理LN，不但可以有效地减轻NR的氧化降解，而且有助于LN产生更多的大分子自由基.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对LN,NR和LGN化学结构的表征表明LN接枝NR的机理为：LN的酚羟基自由基与NR的甲基反应形成C―O―C键.得益于LGN优异的界面增容作用，增容后的NR/LN复合材料的拉伸强度和撕裂强度较增容前分别提高了14.3%和7.5%.

关键词：木质素天然橡胶 CaCl /H O 接枝增容剂复合材料

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石墨烯/纤维素杂化材料的制备及应用

高分子通报 2024年第1期37卷 52-72页

作者：梁帅刘克杨帆胡洁段咏欣青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛266042

杂化材料是由两种或两种以上的组分在纳米或分子级别形成的具有新的功能或性能增强的多组分材料。基于二者的结构特点及存在的相互作用,石墨烯与纳米级纤维素可以杂化,形成具有优异性能的石墨烯/纤维素杂化材料。石墨烯/纤维素杂化材料... 详细信息

杂化材料是由两种或两种以上的组分在纳米或分子级别形成的具有新的功能或性能增强的多组分材料。基于二者的结构特点及存在的相互作用,石墨烯与纳米级纤维素可以杂化,形成具有优异性能的石墨烯/纤维素杂化材料。石墨烯/纤维素杂化材料兼具两组分的优点,如高比表面积、优良的导电性、热稳定性等,也可产生新的功能,如各向异性的导电、导热特性,与其他材料复合时更为优良的分散性等。基于其特性,石墨烯/纤维素杂化材料在能量存储、水处理及传感等领域具有巨大的应用潜力。本文对石墨烯/纤维素杂化材料的制备方法、杂化作用机理(氢键、静电作用及疏水相互作用等)及应用领域进行了介绍,并对石墨烯/纤维素杂化材料未来的发展方向进行了展望。

关键词：石墨烯纤维素杂化材料

原子转移自由基聚合可控制备聚合物刷及其最新应用进展

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功能材料 2022年第3期53卷 3074-3083,3091页

作者：袁玉卡刘玉冬华静青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室山东青岛266042

刷状聚合物是一类独特的聚合物分子,具有低粘度、高流变性、良好的溶解性及大量末端官能团等特性,在生物医学及先进材料设计等领域潜力巨大。原子转移自由基聚合(ATRP)作为一种温和、通用、强大的活性可控聚合技术,在合成聚合物刷中得... 详细信息

刷状聚合物是一类独特的聚合物分子,具有低粘度、高流变性、良好的溶解性及大量末端官能团等特性,在生物医学及先进材料设计等领域潜力巨大。原子转移自由基聚合(ATRP)作为一种温和、通用、强大的活性可控聚合技术,在合成聚合物刷中得到了非常广泛的应用。因此,通过ATRP技术对聚合物的分子结构进行设计,制备出结构明确、性能新颖的聚合物刷对于探索新型功能材料方面日益重要。综述了ATRP技术制备聚合物刷的最新研究进展及其在设计与制备结构可控的各种先进材料方面的应用,并对ATRP法制备聚合物刷的方法、聚合物刷的性能及应用做出了重点介绍。

关键词：原子转移自由基聚合聚合物刷可控制备分子设计结构与性能

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iPB-g-MAH反应挤出工艺及性能

塑料 2024年第1期53卷 81-85,118页

作者：辛超许广通马敏春成世杰陈骏逸赵永仙青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室山东青岛266042

采用反应挤出工艺制备聚丁烯-1接枝马来酸酐改性材料,研究了挤出机温度、螺杆转速及原料放置时间对引发剂过氧化二异丙苯(DCP)、共单体苯乙烯(St)、接枝单体马来酸酐(MAH)反应体系的影响,分析了接枝物iPB-g-MAH-co-St在挤出机工业化制... 详细信息

采用反应挤出工艺制备聚丁烯-1接枝马来酸酐改性材料,研究了挤出机温度、螺杆转速及原料放置时间对引发剂过氧化二异丙苯(DCP)、共单体苯乙烯(St)、接枝单体马来酸酐(MAH)反应体系的影响,分析了接枝物iPB-g-MAH-co-St在挤出机工业化制备中的适宜条件。结果表明,反应挤出温度对制备iPB-g-MAH的影响较大,在170~210℃区间内,接枝率最高可达3.05%,最低仅为1.29%,适宜的反应温度范围为180~200℃;螺杆转速对反应挤出制备iPB-g-MAH的接枝率影响较小,在60~140 r/min转速区间内,接枝率最大与最小值之间的差值低于40%,适宜的反应转速为120 r/min;配置好的原料放置时间过长导致过氧化二异丙苯(DCP)降解iPB-1,接枝物的接枝率与力学性能显著降低,在实际生产中需严格控制物料的放置时间。

关键词：反应挤出聚丁烯-1 马来酸酐挤出工艺放置时间

P-rGO/ENR复合材料的制备及其介电性能

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复合材料学报 2023年第11期40卷 6173-6181页

作者：李安琦袁莹欣刘洪福陆鹏林徐天怡观姗姗青岛科技大学高分子科学与工程学院青岛266042 青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛266042

高介电聚合物基复合材料因其介电性能优良、质轻、易加工等优点,在储能、传感和发电等领域具有广泛的应用前景。然而如何实现高介电常数和低介电损耗兼顾仍是目前该领域一项亟待解决的重要科学问题。为此,本文基于一种在填料与基体间“... 详细信息

高介电聚合物基复合材料因其介电性能优良、质轻、易加工等优点,在储能、传感和发电等领域具有广泛的应用前景。然而如何实现高介电常数和低介电损耗兼顾仍是目前该领域一项亟待解决的重要科学问题。为此,本文基于一种在填料与基体间“搭建桥梁”的策略,以氧化石墨烯(GO)为填料,环氧化天然橡胶(ENR)胶乳为基体,植酸(PA)为改性剂,通过乳液共混协同热压原位还原法制备了具有隔离结构的ENR基介电复合材料(P-rGO/ENR)。结果表明:PA作为“桥接”剂,分别与ENR和GO中的环氧基团发生了开环反应,大大增强了GO与ENR之间的界面作用。同时,在胶乳粒子的体积排斥效应下,GO纳米片自组装并包覆在ENR胶乳微球表面,最终GO相互连接并建立了良好的三维隔离网络。在100 Hz下,GO质量分数为2wt%时,P-rGO/ENR复合材料的介电常数高达569903,电导率也达到了10^(-4)S/cm,且介电损耗仍保持在较低水平(<5)。

关键词：介电性能氧化石墨烯环氧化天然橡胶胶乳植酸隔离结构

玄武岩短纤维-芳纶浆粕/氯丁橡胶复合材料的制备与性能

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复合材料学报 2019年第9期36卷 2002-2012页

作者：陈春花王洪振王建军辛振祥青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室

以氯丁橡胶(CR)为基体,改性玄武岩短纤维(BSF)和芳纶浆粕(AP)作为增强相,制备了高强度、高模量的BSF-AP/CR复合材料,系统地研究了BSF和AP对BSF-AP/CR复合材料基本物理性能、动态力学性能和动刚度的影响。采用超声波辅助γ-氨丙基三乙氧... 详细信息

以氯丁橡胶(CR)为基体,改性玄武岩短纤维(BSF)和芳纶浆粕(AP)作为增强相,制备了高强度、高模量的BSF-AP/CR复合材料,系统地研究了BSF和AP对BSF-AP/CR复合材料基本物理性能、动态力学性能和动刚度的影响。采用超声波辅助γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对BSF进行了改性,通过FTIR测试显示KH550与BSF表面基团发生了反应。通过SEM观察发现,改性BSF与CR界面相容性较好,易于分散和取向,而AP锚固在CR基体中,取向度不如BSF高;随着BSF与AP质量比值减小,BSF-AP/CR复合材料的拉伸强度、拉断伸长率和屈挠性能降低,耐撕裂性能和耐磨性能变好。采用弹性体材料测试系统(MTS)测试复合材料的动刚度。结果表明,BSF与AP质量比越小,BSF-AP/CR复合材料的动刚度越大,说明AP对BSF-AP/CR复合材料动刚度贡献大。动态力学性能显示,AP用量越多,BSF-AP/CR复合材料的储能模量(G′)越高,Payne效应越明显,而阻尼因子越小,说明AP有良好的模量-滞后平衡效应。当BSF与AP质量比为10∶10时,BSF-AP/CR复合材料的综合性能较好。

关键词：玄武岩短纤维芳纶浆粕氯丁橡胶复合材料动刚度 Payne效应

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异丁烯与对氯甲基苯乙烯正离子共聚合研究

高分子学报 2020年第4期51卷 355-365,I0003页

作者：杨科刘强文帅徐舒心施晨琦橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学青岛266042

以四氯化钛(TiCl4)、二氯乙基铝(AlEtCl2)、倍半铝(AlEt1.5Cl1.5)、三氯化铝(AlCl3)等路易斯酸为共引发剂,水或枯基醇(CumOH)为引发剂,在-80℃下的正己烷/二氯甲烷(V/V=6/4)的混合溶剂内,研究了异丁烯(IB)与对氯甲基苯乙烯(p-CMS)的正... 详细信息

以四氯化钛(TiCl4)、二氯乙基铝(AlEtCl2)、倍半铝(AlEt1.5Cl1.5)、三氯化铝(AlCl3)等路易斯酸为共引发剂,水或枯基醇(CumOH)为引发剂,在-80℃下的正己烷/二氯甲烷(V/V=6/4)的混合溶剂内,研究了异丁烯(IB)与对氯甲基苯乙烯(p-CMS)的正离子共聚合.利用示差凝胶渗透色谱仪(GPCRI)以及核磁氢谱(1H-NMR)对共聚物的表观分子量及分子量分布、共聚组成等进行分析,采用KelenTüd?s与Yezreielv-Brokhina-Roskin法计算了单体竞聚率,初步探讨了p-CMS与IB正离子共聚合的反应机理.结果表明,AlEtCl2、AlEt1.5Cl1.5、AlCl3均可催化大分子间的烷基化反应,产生凝胶;TiCl4作为共引发剂,可以得到无凝胶单峰分布共聚物;邻位氯甲基苯乙烯(o-CMS)不能参与共聚,p-CMS的共聚活性较低,IB与p-CMS的单体竞聚率为rIB=4.67,rp-CMS=0.70;随反应时间延长,共聚物中p-CMS的含量及共聚物分子量均逐渐增加;p-CMS单体自身几乎不参与引发,共聚到大分子链后,苄基氯缓慢参与引发,形成支化.提高共聚合温度至-60和-40℃,聚合速率降低,p-CMS的引发活性未发生明显变化.

关键词：异丁烯对氯甲基苯乙烯竞聚率正离子共聚合支化

环氧化天然橡胶改性石墨烯-炭黑/天然橡胶复合材料的制备及性能

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复合材料学报 2020年第7期37卷 1667-1674页

作者：段雯雯王建军辛振祥王洪振青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛266042

以环氧化天然橡胶(ENR)为界面改性剂,制备了石墨烯-炭黑/天然橡胶-ENR(GR-CB/NR-ENR)复合材料,研究了ENR用量对GR-CB/NR-ENR复合材料的加工性能、力学性能和动态力学性能的影响。结果表明,ENR的加入可以改善GR-CB/NR-ENR复合材料的加工... 详细信息

以环氧化天然橡胶(ENR)为界面改性剂,制备了石墨烯-炭黑/天然橡胶-ENR(GR-CB/NR-ENR)复合材料,研究了ENR用量对GR-CB/NR-ENR复合材料的加工性能、力学性能和动态力学性能的影响。结果表明,ENR的加入可以改善GR-CB/NR-ENR复合材料的加工性能及CB粒子在天然橡胶基体中的分散性,增加GR与NR的相容性,增强填料与NR基体间的界面相容性,同时改善GR-CB/NR-ENR硫化胶的动态力学性能、物理性能和耐老化性能。当ENR添加量为6 wt%时,GR-CB/NR-ENR复合材料撕裂强度和拉伸强度最高,硫化胶耐老化性最好。随着ENR含量的增加,GR-CB/NR-ENR复合材料的压缩疲劳温度先升高后降低;随着应变的不断增大,GR-CB/NR-ENR复合材料的储能模量G’不断减小,损耗因子tanδ先增大后减小;动态模量随着应变的增加急剧下降。

关键词：石墨烯环氧化天然橡胶复合材料天然橡胶微观结构

不同动态载荷模式下交联网络结构对丁苯橡胶疲劳行为的影响

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高分子材料科学与工程 2021年第10期37卷 112-118页

作者：杨鎏杜爱华青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室山东青岛266042

以非结晶型丁苯橡胶(SBR)为基体,改变过氧化二异丙苯(DCP)及硫磺(S)用量制备了不同交联键类型和交联密度的SBR硫化胶,分别考察其拉伸、屈挠和压缩3种载荷模式下材料的疲劳寿命和破坏方式,研究不同载荷模式对SBR疲劳行为的影响。结果表明... 详细信息

以非结晶型丁苯橡胶(SBR)为基体,改变过氧化二异丙苯(DCP)及硫磺(S)用量制备了不同交联键类型和交联密度的SBR硫化胶,分别考察其拉伸、屈挠和压缩3种载荷模式下材料的疲劳寿命和破坏方式,研究不同载荷模式对SBR疲劳行为的影响。结果表明,不同载荷模式下含不同交联键的硫化胶疲劳行为以及最终破坏方式存在差异,交联密度低,对延长拉伸疲劳寿命更为有利。同时发现,碳碳交联键硫化胶的拉伸和压缩疲劳寿命都相对更短,但其耐裂纹增长能力优异。

关键词：丁苯橡胶载荷模式疲劳行为表面形貌交联密度