碳纳米管填充PTFE的制备及平头型小冲杆测试研究

采用冷压烧结法制备了经过不同表面处理和不同含量多壁碳纳米管(MWCNTs)改性的聚四氟乙烯(PTFE)材料,探索采用平头型小冲杆测试方法对材料进行性能测试。得到了材料的载荷 位移曲线,发现不同的表面处理和不同含量的MWCNTs对聚四氟乙烯复合材料性能具有不同的增强效果。通过对填充材料的扫描电镜（SEM）分析,认为MWCNTs可以导致PTFE材料纤维韧性强化的倾向。     

碳纳米管改性聚四氟乙烯材料的滚动磨损性能

在16 ℃和32 ℃下,采用不同表面处理、不同质量分数的多壁碳纳米管（MWCNTs）填充聚四氟乙烯（PTFE）复合材料,在ISO 9352标准滚动磨损试验机上测定其钢轮滚动磨损率、连续滚动磨损钢轮表面温升变化和模拟磨粒磨损值。结果发现,在相同负载下,不同表面处理MWCNTs/PTFE复合材料的钢轮滚动磨损率比纯PTFE下明显减小,且MWCNTs/PTFE转移膜呈小面积点状形状,磨屑形态也有不同形态。通过观察磨屑照片、体视显微镜和扫描电镜(SEM)对MWCNTs/PTFE材料的钢轮滚动摩擦磨损和模拟磨粒磨损机理分析,推测MWCNTs填充后改变了材料的微观结构,从而导致了不同表面处理的MWCNTs/PTFE材料之间性能的差异。     

改性氧化铝对HDPE/PA6复合材料导热性能的影响

使用硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）对氧化铝（Al₂O₃）进行表面改性,通过傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、热重分析仪（TG）对改性Al₂O₃（m-Al₂O₃）进行了表征。将Al₂O₃和m-Al₂O₃分别填充到高密度聚乙烯/尼龙6（HDPE/PA6）共混物中制备复合材料,以提高材料的导热性。利用导热系数仪、维卡软化点测试仪、万能试验机、扫描电子显微镜对复合材料的导热性能、耐热性能、拉伸性能和微观形貌进行了分析和研究。结果表明,复合材料的导热性随着Al₂O₃含量的增加而逐渐提高,与基体相比,材料的耐热性能、杨氏模量也得到了提高。经过硅烷偶联剂处理后,m-Al₂O₃能进一步提高复合材料的导热性能、耐热性能和杨氏模量。     

聚丙烯/ZnO复合材料的力学性能及热性能

研究了ZnO体积分数和界面对复合材料力学性能和热性能的影响规律,为导热复合材料制备过程中基体与填料配比的选择、合适的填料表面处理方法以及实现力学性能与热性能的兼顾提供了指导依据。研究结果表明：当φ(ZnO)<20%时,填料的加入有利于全面提高复合材料的力学性能和热性能;NDZ-132偶联剂的加入有助于改善聚丙烯/ZnO复合材料的热性能与力学性能,但是界面强度过大会使材料呈现脆性,冲击性能略有下降。加入大分子偶联剂相当于在填料表面增加一个柔性层,有利于提高材料的冲击性能,但是不利于热能在材料内部传递。随着NDZ-132偶联剂质量分数的增加,复合材料的导热性能、拉伸及弯曲性能都呈现出先增加后降低的趋势;当偶联剂质量分数约为1.5％时,复合材料性能达到最佳值     

聚己内酯-天然骨粉生物医用复合材料的制备和性能

采用熔融共混法制备了不同天然骨粉含量的聚己内酯天然骨粉（PCLBP）生物医用复合材料,并通过力学实验、表面亲水性分析、差示扫描量热分析和热重分析对复合材料的性能进行了表征。结果表明：随着天然骨粉含量的增加,复合材料的拉伸和弯曲强度先增加后降低,其表面亲水性得以改善。此外,复合材料的结晶温度升高,熔融焓降低,热稳定性变差。     

环柱形催化剂当量直径及传热参数的测定

实验测定了一种新型的环柱形催化剂活性组分在其内、外表面上不均匀分布的乙烯基乙酸酯合成反应器的床层压降和该催化剂填充床的二维温度分布;以压降实验数据代入Ergun公式计算了环柱形催化剂的当量直径ds和填充床的传热参数,采用正交配置的方法对拟均相二维传热模型进行求解,得到床层的径向有效导热系数和壁给热系数。     

比较不同长度及表面修饰的多壁碳纳米管的细胞毒性和遗传毒性

目的：比较不同长度和表面修饰的多壁碳纳米管（multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs）对人肺泡Ⅱ型上皮细胞（A549细胞）的细胞毒性和遗传毒性的影响。方法：选取长（5~15 μm）、短（350~700 nm）两种不同长度的MWCNTs,及羧基（carboxyl,COOH-）、氨基（amino,NH_2-）和牛磺酸（taurine,Tau-）3种不同表面修饰的MWCNTs分别进行实验研究,其中短的MWCNTs作为未修饰的MWCNTs（Pristine-MWCNTs）与表面修饰的MWCNTs进行比较。细胞毒性实验采用cell counting kit-8（CCK-8）法,染毒浓度为 2、8、32 mg/L,染毒时间分别为12、24、36、48 h;遗传毒性采用单细胞凝胶电泳实验检测DNA链断裂,染毒剂量为8 mg/L,染毒时间24 h。结果：两种长度的MWCNTs在所观察的12~48 h染毒时间内,均表现出剂量依赖的细胞毒性;其中在24~48 h处理时间组,MWCNTs的细胞毒性随长度增加而增大。经过表面修饰的3种MWCNTs与未修饰的MWCNTs相比,表面修饰过的MWCNTs在染毒时间12 h、染毒浓度为32 mg/L时相对细胞活性：COOH-MWCNTs为（86.55±1.80）%、NH_2-MWCNTs 为（84.67±1.32）%、Tau-MWCNTs为（80.15±3.53）%,均高于未修饰MWCNTs的细胞活性（71.44±5.58）%,差异具有统计学意义（P＜0.05）;在染毒时间24 h、染毒浓度为8 mg/L时修饰过的MWCNTs相对细胞活性：COOH MWCNTs 为（96.74±1.00）%、NH_2-MWCNTs为（96.74±3.35）%、Tau-MWCNTs为（106.39±3.83）%,均高于未修饰MWCNTs的细胞活性（91.02±2.53）%,差异具有统计学意义（P＜0.05）;在染毒时间24 h、染毒浓度为32 mg/L时修饰过的MWCNTs相对细胞活性：COOH-MWCNTs为（80.88±2.67）%、NH_2-MWCNTs 为(82.90±3.25)%、Tau-MWCNTs为 (82.55±3.32）%,均高于未修饰MWCNTs的细胞活性（76.08±4.27）%,差异具有统计学意义（P＜0.05）;在染毒时间36 h、染毒浓度为8 mg/L时修饰过的MWCNTs相对细胞活性：COOH-MWCNTs为（96.87±1.05）%、NH_2-MWCNTs为（96.66±4.76）%、Tau-MWCNTs为（100.23±2.84）%,均高于未修饰MWCNTs的细胞活性（89.61±3.78）%,差异具有统计学意义（P＜0.05）。在其他观察时间和染毒浓度下,经过表面修饰的MWCNTs与未修饰MWCNTs的细胞活性相比,差异无统计学意义（P＞0.05）。经过表面修饰的3种MWCNTs DNA链断裂损伤情况：Olive尾距COOH-MWCNTs为1.56±0.22、NH_2-MWCNTs为2.25±1.62、Tau-MWCNTs为2.23±0.94,尾部DNA含量COOH-MWCNTs为（3.96±0.60）%、NH_2-MWCNTs为（6.16±4.68）%、Tau-MWCNTs为（6.05±2.31）%,均在不同程度上低于未修饰的MWCNTs［Olive尾距为3.00±0.64,尾部DNA含量为（8.23±2.27）%］,差异具有统计学意义（P＜0.05）,其中COOH-MWCNTs所致DNA链断裂损伤最小。结论：上述材料在所观察时间和染毒剂量下,均引起了A549细胞不同程度的细胞毒性和DNA链断裂,相同染毒浓度下,不同长度的MWCNTs所致细胞毒性及DNA 链断裂程度有所差别;表面修饰可在一定程度上降低MWCNTs对A549细胞的细胞毒性和DNA链断裂损伤。     

感冒退热颗粒提取液热物性参数的测定及模型的建立

目的测定感冒退热颗粒提取液在不同温度、不同浓度下的导热系数以及不同浓度下的比热容,建立提取液的导热系数-温度、导热系数-浓度、导热系数-温度-浓度及比热容-浓度的数学模型。方法采用瞬时双热线法导热系数仪、电热法比热容测定仪测定导热系数λ和比热容cp。运用Excel、1stOpt、MATLAB等数据处理软件对实验数据进行分析。结果初步确定中药提取液导热系数与温度、浓度的关系均为线性负相关(λ=a-b T,λ=a-b C),且温度、浓度对导热系数的影响存在一定作用,λ=a-b C-c T-d CT可以作为温度、浓度对导热系数的综合作用模型。初步确定中药提取液的比热容与浓度呈线性负相关,可表示为cp=a-b C。结论本文以感冒退热颗粒提取液为考察对象,表明中药提取液在不同温度、浓度条件下的导热系数和比热容差异较大。感冒退热颗粒提取液热特性的考察及相关模型的建立,为中药及天然药物提取液在热物性参数方面研究提供了数据支持及理论指导,对中成药生产设备的选型和设计、生产过程控制等具有指导意义,对中药生产关键技术的研究提供数据支持。     

PDLLA-PCL共混材料的制备与性能

以聚乳酸（PDLLA）和聚己内酯（PCL）为原材料,采用熔融共混法制备PDLLA-PCL共混物。采用拉伸试验机、差示扫描量热仪（DSC）、毛细管流变仪和原子力显微镜分别对共混材料的力学性能、热力学性能、流变性能和表面微观形貌进行了分析与表征。研究表明：随着PCL含量增加,共混物的柔韧性提高,拉伸强度逐渐降低,熔融峰向高温方向移动,熔融热焓和结晶热焓增加,表观黏度增大;PDLLA-PCL共混物制备的薄膜表面平整度优于PDLLA薄膜,当w(PCL)=30%时达到最好。     

癸酸-硬脂酸分子合金的热性能

用施罗德公式计算癸酸和硬脂酸分子合金的最低共熔点,并在此基础上采用熔融搅拌法制备一系列不同配比的二元体系。用差示扫描量热计（DSC）、冷却 熔融实验、导热系数仪、热失重分析（TG）和冷热循环实验分析二元体系的热性能和热稳定性,并绘制相图。结果表明：癸酸与硬脂酸二元体系没有一个确定的共熔点,而只是一个范围;当癸酸质量分数为85%、90%时,体系熔融温度相对较低,分别为30.5 ℃和30.8 ℃,对应熔融潜热分别为155.5 J/g和161.0 J/g;循环1 000次后,癸酸质量分数为90%的二元体系相变温度和相变潜热变化很小,具有良好的稳定性。     

取向性生物导电型材料的制备及对神经再生的影响*

目的：通过不同方法研制出取向性静电纺丝复合材料,确定材料与神经再生之间的构效关系,为理想的神经再生植入装置的设计提供扎实的理论基础,为周围神经缺损的修复提供更有效的方法。方法：本实验通过切片法结合静电纺丝及3D打印等技术制备具有取向性的丝素（silk fibroin,SF）/石墨烯（Graphene,Gr）复合材料。显微镜观察材料表面结构形貌。电化学分析提供复合材料的电活性表征。细胞共培养观察该复合材料对神经细胞的影响。结果：不同方法制备的不同取向性复合材料具有不同的导电性,其中3D打印生成取向性的静电纺丝复合材料具有良好的导电性,并且通过体外细胞实验表明其支持培养的施万细胞的存活和生长,揭示其具有良好的生物相容性。结论：结果均表明3D打印取向性复合材料结合了优秀的导电性能与良好的生物相容性等性质,很好地模拟了神经发育的天然神经细胞微环境。     

回收聚酯基合金同质复合材料的微结构与性能

由低温固相挤出工艺制备了连续废弃涤纶纺织品/回收聚对苯二甲酸乙二醇酯（r-PET）/高密度聚乙烯（HDPE）同质复合材料。采用扫描电子显微镜（SEM）、动态热机械分析仪（DMA）、差示扫描量热仪（DSC）、热重分析仪（TGA）、毛细管流变仪及万能电子拉力机等对含有不同编织结构的废弃涤纶纺织品复合材料微观结构和性能进行了研究。研究结果表明,线圈结构的废弃涤纶纺织品（F₂）对复合材料结构与性能影响最显著。F₂明显改善了HDPE在r-PET中的分散性,提高了复合材料的表观黏度、刚性以及热稳定性,并使得复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别提高了13.3%、28%和24%。     

炭黑表面含氧量对HDPE-CB复合物导电性能的影响

通过硝酸氧化处理炭黑(CB),使其表面含氧量(氧元素与碳元素的摩尔百分比)由1.0%(CB1)提高到7.0%(CB2)。分别以CB1和CB2为填料,以高密度聚乙烯(HDPE)为基体,制备了两种导电复合材料。与碳粒子填充极性聚合物相反,表面含氧量高的CB2填充HDPE复合物的渗流阈值低。采用SEM、动态电渗流效应和Payne效应分析了两种炭黑在HDPE中的分散和凝聚特征。结果表明：CB2在HDPE中分散更不均匀,更容易凝聚形成网络。炭黑在非极性HDPE中凝聚形成导电网络的能力随炭黑表面含氧量的增加而提高。     

长度和化学修饰在多壁碳纳米管诱导内皮细胞活化中的作用

目的: 研究比较不同长度和化学修饰的多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs)对内皮细胞的活化作用,并探讨核苷酸结合寡聚结构域样受体家族含pyrin结构域蛋白3(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor family pyrin domain containing 3,NLRP3)炎性小体的相关机制。方法: 采用动态光散射法对MWCNTs悬液进行表征,将不同长度[短MWCNT(short MWCNT, S-MWCNT) 0.5~2.0 μm或长MWCNT(long MWCNT, L-MWCNT) 10~30 μm]或相同长度(10~30 μm)下不同化学修饰的MWCNTs[未修饰(L-MWCNT)、羧基修饰(L-MWCNT-COOH)、氨基修饰(L-MWCNT-NH₂)和羟基修饰(L-MWCNT-OH)]作用于小鼠脑微血管内皮细胞系b.End3。分别采用细胞增殖检测(cell counting kit,CCK)-8试验和乳酸脱氢酶释放试验评价MWCNTs的细胞毒性,通过酶联免疫吸附试验测定胞外血管细胞黏附分子-1(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)含量并进一步使用人单核细胞系THP-1进行黏附力试验,评价不同种类MWCNTs的内皮细胞活化效应。进一步选择S-MWCNT、L-MWCNT和L-MWCNT-COOH探讨内皮细胞活化的炎症机制,采用免疫蛋白印迹法检测MWCNTs作用后细胞炎性小体蛋白NLRP3的表达水平。结果: 在较高浓度(125 μg/cm²)下作用24 h,不同种类的MWCNTs均可显著抑制b.End3的细胞活性并影响细胞膜完整性。在无明显细胞毒性的浓度下(6.25 μg/cm²),不同种类的MWCNTs作用12 h均可显著诱导b.End3细胞内皮细胞活化,表现为VCAM-1释放水平增加,以及b.End3对THP-1的黏附水平增强。相同浓度下,L-MWCNT诱导细胞内皮细胞活化的效应显著强于S-MWCNT;相同长度下,L-MWCNT和L-MWCNT-COOH对细胞内皮细胞活化的效应差异无统计学意义。在6.25 μg/cm²浓度下,S-MWCNT、L-MWCNT、L-MWCNT-COOH可时间依赖性地上调b.End3细胞的NLRP3蛋白表达水平。与相同浓度的S-MWCNT相比,L-MWCNT可显著上调细胞NLRP3的蛋白表达水平;在相同长度下,L-MWCNT和L-MWCNT-COOH作用后细胞的NLRP3蛋白表达差异无统计学意义。结论: 与化学修饰作用相比,MWCNTs长度增加更易诱导内皮细胞活化,其中间机制可能与NLRP3炎性小体的激活有关。MWCNTs的安全性评价应关注其理化特性对血管内皮生物效应的影响。     

挤出循环对玻纤增强PA66复合材料流变性能和力学性能的影响

通过双螺杆挤出机对w=35%玻纤增强尼龙66（PA66/GF35）复合材料进行循环加工,研究了挤出循环次数对PA66/GF35的流变性能、热性能、玻纤长度和力学性能的影响。结果表明：随挤出循环次数的增加,PA66/GF35复合材料的熔体体积流动速率逐渐增加,表观黏度显著下降;多次挤出加工使PA66基体发生热氧降解,特性黏度逐渐减小,熔点、结晶温度、结晶度略有降低;玻纤断裂,玻纤保留长度变短。PA66/GF35复合材料的力学性能随挤出循环次数的增加逐渐下降,经4次挤出循环后其拉伸强度、弯曲模量和冲击强度分别下降了38.41%、21.73%和67.33%。     

聚丙烯/多孔聚四氟乙烯/聚丙烯复合驻极体的储电性能

目的:考察聚丙烯(PP)/多孔聚四氟乙烯(PTFE)/PP复合驻极体的储电性能。方法:利用热融法将多孔PTFE、聚乙烯(PE)和PP制备成PP/多孔PTFE/PP复合膜驻极体,利用等效表面电位衰减和开路热刺激放电(TSD)电流谱方法研究PP/多孔PTFE/PP驻极体的电荷储存稳定性及其输运规律。结果:(1)热融过程改变了空间电荷在PP/多孔PTFE/PP驻极体内部各能阱中的分布比例,使PP/多孔PTFE/PP复合驻极体的电荷储存稳定性优于常温注极的PP驻极体;(2)PP/多孔PTFE/PP驻极体在高湿环境下仍具有良好的电荷储存稳定性。结论:PP/多孔PTFE/PP复合膜驻极体具有良好的电荷储电稳定性,可作为激励源用于促药物透皮吸收制剂的研制。     

PANI-PBOPy复合材料的制备及介电性能

采用甲基磺酸（MSA）掺杂聚苯胺（PANI）,并以MSA为溶剂,将其与聚（2,6-亚吡啶基）苯并二噁唑（PBOPy）采用溶液共混法制备 了不同PANI质量分数的PANI-PBOPy复合材料。采用红外光谱、WXRD、UV-Vis、TGA以及SEM对复合材料的结构和性能进行了表征。研究了PANI 的质量分数、温度、频率等因素对PANI-PBOPy复合材料导电性能和介电性能的影响。研究表明：当PANI的质量分数达到20%时,复合材料的电 导率增大了10个数量级;复合材料的介电常数和介电损耗则随着PANI质量分数的增加呈现先增大后减小的趋势,随着频率的升高先迅速降低而 后趋于稳定,并且随温度升高而增大,40 °C时PANI质量分数为15%的复合材料的介电常数约为230。     

聚丙烯/碳纳米管复合材料的结构与导电性能:注塑工艺与膨胀石墨的影响

获得高性能碳纳米管（MWCNT）增强聚合物复合材料的关键在于控制碳纳米管在聚合物基体中的分布与取向。传统的注塑成型工艺下,碳纳米管容易发生取向,其表面电阻率远远大于模压成型时的电阻率。本文通过调整注塑工艺改变剪切场实现对碳纳米管在基体中分布与取向的控制。结果表明：在低熔体温度和高注射速度下,碳纳米管局部取向,导电性能下降;而在高熔体温度和低注射速度下,碳纳米管分散良好,导电网络优良,聚丙烯/碳纳米管（PP/MWCNT）注塑制品的导电性能得到有效提升,其表面电阻率下降了约5个数量级。加入膨胀石墨（EG）有增强导电网络的作用,使PP/MWCNT/EG复合材料的导电网络更为完善,其导电性能进一步提高,尤其在低熔体温度和高注射速度下最为明显;随着EG含量的增加,PP/MWCNT/EG的表面电阻率下降了3个数量级。     

牙胶类根管充填材料导热性对根尖封闭的影响

目的：研究不同牙胶类根管充填材料的导热性及其对根尖封闭的影响。方法： 采用差重法分别测量BP、DP、DPP和VP这4种牙胶类根管充填材料的成分,并使用导热系数测定仪测量其导热系数,每种牙胶随机选取20支,其中10支使用System B（200 ℃）距尖端4 mm无压力加热,使用红外热成像仪实时记录牙胶尖的温度变化;另10支用透明根管模型进行热牙胶根管充填,24 h后在体视显微镜（× 40）下观察距加热端1 mm外和3 mm处的牙胶充填面积比例,使用单因素方差分析（one-way ANOVA）进行比较。结果： DP中无机填料比例（80.90%±1.14%）及导热系数（2.247±0.002）均显著高于BP（79.28%±3.88%;1.179±0.003）、DPP（68.46%±5.09%;0.604±0.001）和VP（78.86%±1.87%;1.150±0.001）（P<0.05）。在200 ℃下无压力加热牙胶尖,DP可在1 mm外达到65 ℃,而BP、DPP、VP仅能在加热端1 mm内测得65 ℃。热牙胶垂直加压充填后,3组的牙胶充填面积比均有提高,距工作长度3 mm(WL 3)处DP的牙胶充填面积比（96.89%±0.03%）高于BP（95.47%±0.06%）、DPP（95.21%±0.03%）和VP（95.15%±0.03 %）, 差异有统计学意义（P< 0.05）。结论： 4种牙胶类根管充填材料中,DP无机填料多,其导热性好,WL 3处根尖封闭性优于其他种类牙胶。     

木塑复合材料表面性能对力学性能的影响

目的研究水曲柳木粉和聚丙烯(PP)的表面性能对PP/木粉复合材料力学性能的影响。方法以马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)为相容剂,对PP进行改性,测定PP表面自由能与复合材料的非极性值增加明显,力学性能随之下降。结果添加少量的MAPP,PP表面极性值增加显著,复合材料的力学性能有了很大的提高;随着MAPP添加量的增加,PP表面,结论PP的表面性能对复合材料的力学性能有影响。