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分别采用超声分散和机械搅拌两种方法预处理碱液中的微晶纤维素,再在1 200 bar压力下通过高压均质法制备了微纤化纤维素,并研究了两种预处理方法对微纤化纤维素结构与性能的影响.通过对扫描电子显微镜(SEM),傅里叶红外光谱(FT-IR),X射线衍射(XRD)和热性能的分析表明,所得到的微纤化纤维素仍保持微晶纤维素的基本化学结构和晶型,但长径比增大了,热降解活化能降低了.其中,超声辅助处理的微纤化纤维素(MFC-2)分散更均匀,结晶度最大,说明这种预处理方法更利于形成分子排列规整度较高的聚集态结构.

关键词: 微晶纤维素 , 超声分散 , 机械处理 , 高压均质 , 微纤化纤维素

甲醛交联对明胶/PVA膜结构及性能的影响

高喜平 , 刘捷 , 郑学晶 , 汤克勇 , 张玉清

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.05.011

采用流延成型法制备了明胶(gel)/聚乙烯醇(PVA)共混膜，用甲醛作为交联剂进行溶液交联制备了交联改性的gel/PVA复合膜，考察了交联剂用量对gel/PVA共混膜力学性能及溶解性能的影响，并采用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)、热重(TG)等对复合膜交联前后的结构及性能进行了表征。测试结果表明，随着甲醛用量的增加，复合膜的拉伸强度呈现逐渐增加的趋势，而断裂伸长率基本上呈现逐渐降低的趋势；FT-IR 光谱结果表明，甲醛不仅与明胶中-NH2反应，也与 PVA 发生了缩醛化反应；DSC、TG结果显示，交联后复合膜的热稳定性明显增加。

关键词: 明胶 , 聚乙烯醇 , 甲醛 , 表征 , 力学性能

聚甲基倍半硅氧烷/粘土纳米复合材料

任建辉 , 郑学晶 , 马军 , 阳明书 , 施良和 , 徐坚

高分子材料科学与工程

通过原位插层法制备了聚甲基倍半硅氧烷(PMSQ)/粘土插层型蚋米复合材料.X射线衍射测定层间距由聚合前的1.9 nm增大至3.4 nm.复合材料的层间距经过150℃×3 h热处理后无明显变化,经过300℃×3 h热处理后层间距明显变小,根据在蚋米受限空间内外的PMSQ化学结构对这一反常现象进行了分析.

关键词: 聚甲基倍半硅氧烷 , 粘土 , 纳米受限

胶原蛋白改性聚氨酯皮革涂饰剂

李伟 , 秦树法 , 郑学晶 , 汤克勇 , 王全杰

高分子材料科学与工程

通过胶原蛋白接枝改性聚氨酯皮革涂饰剂,探讨了接枝改性过程中反应温度、时间、成盐亲水物质量等因素对反应的影响.结果表明,在接枝反应中成盐亲水物质为单体质量分数的5.0%、反应温度80 ℃、反应时间2.5 h为最佳接枝反应条件.通过研究和对比改性前后聚氨酯涂饰剂成膜后试样的吸水性、力学性能及透水汽性能,发现改性后试样的断裂伸长率最高可达1401%,透水汽速率可达454.2 mg/10 cm2·24 h.获得最佳性能涂饰剂时,胶原蛋白用量为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)摩尔总量的15%～20%.

关键词: 胶原蛋白 , 聚氨酯 , 涂饰剂 , 接枝改性

剑麻纤维增强胶原基复合材料

郑学晶 , 秦树法 , 马力强 , 史令茹 , 汤克勇

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2008.03.003

用戊二醛作交联剂对皮革下脚料中提取的胶原水解物进行交联改性,采用溶胀度表征了材料的交联程度.探讨了戊二醛用量、胶原蛋白浓度和丙三醇含量对材料溶胀度的影响,并使用红外光谱对交联产物进行了表征.以改性胶原蛋白为基体、剑麻纤维为增强相,制备了剑麻纤维/胶原蛋白复合材料.用扫描电子显微镜对复合材料的形貌进行了表征,探讨了剑麻纤维的表面处理、纤维含量以及长度对复合材料力学性能的影响.结果表明,对剑麻纤维表面进行碱处理可以改善纤维的表面结构,增加纤维与基体的界面粘结,提高复合材料的力学性能.当剑麻纤维质量分数为15%、纤维长度为7～8 mm时,复合材料具有较好的力学性能.该复合材料可望在包装垫隔材料方面得以应用.

关键词: 胶原蛋白 , 剑麻纤维 , 复合材料 , 溶胀度 , 力学性能

LCP微球对LCP/尼龙6共混体系力学性能的影响

郑学晶 , 何嘉松

复合材料学报

制备了分散相呈球状微粒形貌的液晶聚合物/尼龙6(LCP/PA6)共混体系,选用离聚物磺化聚苯乙烯锌盐(Zn-SPS)和反应性嵌段共聚物苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)作为体系的增容剂,探讨了在相间相互作用得以改善时,利用LCP微球改善LCP/尼龙6共混体系韧性的可能性.试样受拉后的形貌观察表明,在增容体系中,LCP微球很好地镶嵌在尼龙6基体中,粒子脱落的空洞发生了较大的形变.力学性能测试结果表明,LCP的加入使材料的拉伸强度低于纯尼龙6,加入增容剂后共混材料拉伸强度有所提高,其中LCP/PA6(质量比10/90)共混体系增容后的拉伸强度与纯尼龙6相当.所研究的增容体系的拉伸断裂吸收能均比未增容体系有所增加.其中,当LCP的质量分数为4%时,Zn-SPS增容体系的拉伸断裂吸收能比未增容体系和纯尼龙6分别增加了12%和62%;当LCP的质量分数为10%时,SMA增容体系的拉伸断裂吸收能比未增容体系和纯尼龙6分别增加了46%和55%.表明在适当条件下,利用LCP微球可以在保持共混体系的拉伸强度的同时提高材料的韧性.

关键词: 尼龙6 , 液晶聚合物 , 共混物 , 增容 , 力学性能

剑麻微纤维/回收聚乙烯醇缩丁醛复合材料的制备与性能

郑学晶 , 王影霞 , 刘小凡 , 曹艳霞 , 刘捷 , 汤克勇

复合材料学报

我国每年产生大量的聚乙烯醇缩丁醛回收料(RPVB),对RPVB加以充分利用,不仅可降低生产成本,还能起到节能、环保和低碳等作用.本文将天然剑麻纤维经去蜡和碱处理后,用机械法将剑麻纤维微纤化,并制成剑麻微纤维(SMF)毡.以戊二醛(GTA)和硼砂(SB)对RPVB进行交联改性,用溶液浸渍法制备了SMF/改性RPVB复合材料.用SEM、FTIR、TG和力学性能测试表征了复合材料的结构与性能.结果表明:碱-机械处理可将直径为150～200 μm的天然剑麻纤维分离成直径为5～10 μm、长径比大于100的SMF;用GTA和SB对RPVB进行交联改性后,SMF/RPVB复合膜的断裂伸长率有所提高;RP VB与SMF间可形成良好的界面结合,但是,由于只有部分RPVB充分渗入纤维毡内部,导致复合材料的整体均匀性欠佳.由TG热重分析可知,SMF/RPVB复合材料的热稳定性介于RPVB与纯SMF之间.

关键词: 回收聚乙烯醇缩丁醛 , 剑麻微纤维 , 交联 , 复合材料 , 物理性能

皮胶原纤维吸附水分动力学

涂连梅 , 郑学晶 , 汤克勇

高分子材料科学与工程

研究了皮胶原纤维对水分的吸附行为.结果表明,皮胶原纤维吸附水分一般在9h后就基本达到平衡,环境湿度越大,达到吸附平衡所需的时间越长.采用Lagergren一级速率模型和二级速率模型分别拟合了皮胶原纤维吸附水分的实验数据,发现二级速率模型与实验数据比较吻合.颗粒内扩散模型的分析结果表明,皮胶原纤维吸附水分的过程包含三个相对独立的阶段,各阶段的吸附速率分别受不同因素的控制.

关键词: 皮胶原纤维 , 吸附 , 水分 , 动力学