高分子合金成膜材料的原位制備基本信息

本項(xiàng)研究從浮選、電化學(xué)、數(shù)學(xué)模型、機(jī)算機(jī)控制方面對(duì)課題進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究。研究成果有一項(xiàng)于一九九八年受理為國(guó)家發(fā)明專利。論文發(fā)表三篇，培養(yǎng)碩士研究生二名。主要的創(chuàng)新和成果有：1在浮選工藝研究及工業(yè)過(guò)程控制的電化學(xué)電位測(cè)試方面有突破性進(jìn)展。國(guó)家發(fā)明專利一項(xiàng)，自行研制出電化學(xué)控制浮選用多通道電位測(cè)儀。2研究發(fā)現(xiàn)了鉛、銅、鉬硫化礦、銅鎳硫化礦等浮選體系中硫化礦物表面氧化程度與可浮性之間的密切關(guān)系，捕收劑與礦物表面發(fā)生吸附與否與電化學(xué)氣氛密切相關(guān)。3研制成功針對(duì)電化學(xué)傳感器信號(hào)的多通道機(jī)算機(jī)采集與分析軟硬件成套儀器設(shè)備，為浮選領(lǐng)域中進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試與研究提供了必要手段，對(duì)開(kāi)發(fā)電化學(xué)控制浮選有重要意義。

考察了納米SiO₂/PMMA復(fù)合體系的耐磨損性。采用原位本體聚合方法制備納米SiO₂/PMMA復(fù)合板，使用掃描電鏡和光學(xué)顯微鏡對(duì)納米SiO₂及其復(fù)合物進(jìn)行觀察，采用砝碼質(zhì)量法測(cè)試復(fù)合物的耐磨損性。電鏡觀察結(jié)果表明：納米SiO₂較為均勻地分散在PMMA基體中，并被PMMA所包覆，包覆物的粒徑介于30～100nm之間。耐磨損性測(cè)試結(jié)果表明：納米SiO₂的加入可提高PMMA復(fù)合物的耐磨損性和耐劃痕性；當(dāng)納米SiO₂用量為1.0%時(shí)，復(fù)合物的耐磨損性能提升39.7%.

耐磨損性納米SiO2含量對(duì)耐磨損性的影響

采用砝碼質(zhì)量法對(duì)不同納米SiO₂含量的試樣耐磨損進(jìn)行測(cè)試，可見(jiàn)，純PMMA板的砝碼質(zhì)量為63g；隨著納米SiO₂含量的增加，PMMA板耐磨損性能提高；在約1.0%處達(dá)到最大值：砝碼質(zhì)量88g,耐磨損性能提升了39.7%.此后，耐磨損性略有降低。

耐磨損性納米復(fù)合材料的耐磨損性和耐劃痕性

依據(jù)物理化學(xué)作用增強(qiáng)增韌機(jī)理，由于納米材料具有小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，納米 SiO2可以通過(guò)物理作用或化學(xué)作用，改善與PMMA基體之間的相容性。因而提升了納米SiO₂/PMMA復(fù)合材料的耐磨損性和耐劃痕性。依據(jù)微裂紋化增強(qiáng)增韌機(jī)理，當(dāng)納米SiO₂含量適中時(shí)，在PMMA基體中無(wú)機(jī)相團(tuán)聚的機(jī)會(huì)相對(duì)較少，并且PMMA玻璃化轉(zhuǎn)變對(duì)無(wú)機(jī)相成長(zhǎng)的抑制作用較強(qiáng)，從而使納米SiO₂趨向均勻分散在PMMA基體中。在這種情況下，當(dāng)基體受到外力作用時(shí)，由于剛性無(wú)機(jī)粒子的存在，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中效應(yīng)，容易激發(fā)周圍樹(shù)脂基體產(chǎn)生微裂紋 (或銀紋 ),吸收一定形變功，同時(shí)納米粒子之間的基體會(huì)產(chǎn)生屈服和塑性形變，吸收一部分能量。此外，由于剛性無(wú)機(jī)粒子的存在會(huì)使基體樹(shù)脂裂紋擴(kuò)展受阻、鈍化，阻礙了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的大面積破壞，從而提升材料的耐磨損性、耐劃痕性。

依據(jù)裂紋與銀紋相互轉(zhuǎn)化增強(qiáng)增韌機(jī)理，由于納米粒子的粒徑小、比表面積大，使其可與聚合物基體充分的吸附鍵合，增強(qiáng)了SiO₂粒子與基體間的界面粘接力，從而提升復(fù)合物的性能。但是，當(dāng)SiO₂粒子含量高于一定比例后，粒子間的團(tuán) 聚機(jī)會(huì)增加，PMMA玻璃化轉(zhuǎn)變帶來(lái)的對(duì)無(wú)機(jī)相成長(zhǎng)的抑制作用減弱，SiO₂粒子在基體中 發(fā)生團(tuán)聚，團(tuán)聚體會(huì)在基體中形成了大量的缺陷。由于這些缺陷的存在，基體在外力的作用下會(huì)產(chǎn)生更大、更多的銀紋或塑形形變，微裂紋會(huì)發(fā)展成為宏觀開(kāi)裂，導(dǎo)致體系性能變差，因此隨著納米SiO₂含量的繼續(xù)增加，PMMA復(fù)合材料的耐磨損性和耐劃痕性反而降低。 2100433B

本項(xiàng)目擬瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，使用有機(jī)高分子和天然生物質(zhì)兩類前驅(qū)體，選取靜電紡絲和溶劑提取兩條途徑，采用原位裂解、原位碳化、原位石墨化以及原位納米管化等原位技術(shù)，制備一系列骨架保持的、具有等級(jí)孔網(wǎng)的、線織微納米碳網(wǎng)絡(luò)超結(jié)構(gòu)材料。對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，對(duì)其性能進(jìn)行研究，對(duì)其形成機(jī)理進(jìn)行探索。它不僅能構(gòu)建出具有潛在應(yīng)用價(jià)值的新物質(zhì)、新結(jié)構(gòu)、新材料，而且在復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)的原位合成方面具有方法學(xué)上的意義，因而將會(huì)對(duì)科學(xué)、技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展作出突出貢獻(xiàn)。

高分子合金技術(shù)使得高分子材料功能化和高性能化，相容劑是高分子合金技術(shù)的關(guān)鍵。讓熱力學(xué)不相容的不同高分子材料各自優(yōu)越的性能進(jìn)行疊加，這是高分子材料合金化的目的。高分子材料完全不容將失去使用價(jià)值，完全互容各項(xiàng)性能平均同樣降低材料的使用價(jià)值。