材料改性的案例
納米技術在高分子材料改性中的應用
其結果使納米材料具有高度光學非線性、特異性催化和光催化性質等。
總之,納米材料能在低溫下繼續保持順磁性,對光有強烈的吸收能力,能大量的吸收紫外線,對紅外線亦有強烈的吸收能力;在高溫下,仍具有高強、高韌性、優良的穩定性等,其應用前景十分廣闊,在高分子材料改性中的研究也將出現一個新的發展。
1·2納米材料的表面改性
納米材料粒徑小,表面能大,易于團聚,在制備納米材料/聚合物復合材料時,用通常的共混法難以得到納米結構的復合材料。為了增加納米材料與聚合物的界面結合力,提高納米微粒的分散能力,需對納米材料的表面進行改性。主要是降低粒子的表面能態,消除粒子的表面電荷,提高納米粒子有機相的親和力,減弱納米粒子的表面極性等。
一般來說,納米材料的表面改性可大致分為以下幾點:
(1)表面覆蓋改性。利用表面活性劑覆蓋于納米粒子表面,賦予粒子表面新的性質。常用的表面改性劑有硅烷偶聯劑、鈦酸酯類偶聯劑、硬脂酸、有機硅等; (2)機械化學改性。運用粉碎、摩擦等方法,利用機械應力作用對納米粒子表面進行激活,以改變表面晶體結構和物理化學結構。這種方法使分子晶格發生位移,內能增大,在外力的作用下活性的粉末表面與其它物質發生反應、附著,達到表面改性的目的;
(3)外膜層改性。在納米粒子表面均勻地包覆一層其它物質的膜,使粒子表面性質發生變化;
(4)局部活性改性。利用化學反應在納米粒子表面接枝帶有不同功能基團的聚合物,使之具有新的功能;
(5)高能量表面改性。利用高能電暈放電、紫外線、等離子射線等對納米粒子表面改性;
(6)利用沉淀反應進行表面改性。利用有機物或無機物在納米粒子表面沉淀一層包覆物以改變其表面性質。
在以上方法中,最簡單和最常用的方法是添加界面改性劑,即分散劑、偶聯劑等。
展開 東華大學纖維材料改性國家重點實驗室創辦的 Adv. Fiber Mater.入選ESCI數據庫
近日，由纖維材料改性國家重點實驗室（東華大學）創辦的期刊Advanced Fiber Materials（《先進纖維材料》）入選科睿唯安（Clarivate Analytics）的Emerging Sources Citation Index（ESCI）數據庫。此次入選意味著《先進纖維材料》的學術質量和影響力進一步獲得國際認可，標志著期刊發展的又一里程碑。
ESCI是科睿唯安（原湯森路透知識產權與科技事業部）旗下數據庫Web of Science核心合集中的子集之一，主要收錄新興科技領域已產生較大影響力的高質量、同行評審出版物，進入ESCI的期刊將接受Web of Science的定期評估，表現優秀的期刊可直接進入SCIE數據庫。
（期刊往期封面）
《先進纖維材料》雜志于2019年9月創刊，由纖維材料改性國家重點實驗室（東華大學）發起，東華大學和中國材料研究學會共同主辦，由世界著名出版集團Springer Nature發行，旨在發表纖維材料和纖維基器件/應用領域的高水平論文，力爭成為高質量先進纖維材料領域的國際學術期刊。中國科學院院士、發展中國家科學院院士、纖維材料改性國家重點實驗室（東華大學）主任朱美芳教授擔任該刊主編，日本東京工業大學Takeshi Kikutan教授、東華大學/江南大學劉天西教授、德國亥姆霍茲柏林能源與材料研究院陸琰教授、新加坡國立大學Seeram Ramakrishna教授、華中科技大學陶光明教授和美國北卡羅萊納州立大學張向武教授擔任副主編。期刊還邀請了33位國際著名科學家擔任編委和顧問編委，40位年輕科學家擔任青年編委。
展開 PC材料的幾種改性方法及應用!
PC材料具有重量輕、透明度高、抗沖性能好、尺寸穩定性好、耐候、電氣絕緣特性佳、易加工成型的特點，通常有增韌、增強、阻燃等幾種改性方法。改性之后的PC材料性能更優，應用更為廣泛，應用于汽車零部件、OA產品、電子電器等領域。
PC材料的幾種改性方法
PC材料主要有阻燃、增強、增韌等幾種改性方法。
阻燃PC材料：材料阻燃性能符合行業UL94 V0/1.5mm，可通過美國UL認證，落球沖擊可承受1.3m/500g鋼球自由落體撞擊，焊接可通過自由跌落測試，環保性能可達到ROHS、REACH等行業法規，熱變形溫度(1.82MPa/3.20mm)達到127℃。主要應用于高端充電器、燈頭、開關面板、OA設備等電子電器產品。
高流動阻燃PC材料：材料流動性好，易于成型，成型收縮率小，韌性較佳，可噴涂，可鐳雕，阻燃性好，可達UL V0/1.5等級。主要應用于三防手機、平板后殼、一體機電腦后蓋等。
增強PC材料：材料具有低浮纖、耐化學性好、噴油良率高、良好剛韌性平衡的特點，可應用于手機中框、打印機、復印機、照相機、學習機、光學器材外殼等。
增韌PC材料：材料具有良好的耐沖擊性能，沖擊性能可調節，成型收縮率小，尺寸穩定，具有良好的耐候性，低溫沖擊較高，可噴涂。主要應用于薄壁制品、汽車配件、手機等電子電器產品。
光擴散PC材料：材料具有高透光、高霧度、阻燃的特點，主要應用于LED燈用擠出燈管、光擴散板、LED燈用注塑球泡、燈罩等。
聚賽龍改性PC材料有阻燃PC材料、高流動阻燃PC材料、增強PC材料、增韌PC材料、光擴散PC材料等。
改性PC材料在各領域的應用
光學照明領域：PC材料用于LED照明領域、大型燈罩、防護視窗等。
電子電器領域：PC材料是優良的絕緣材料，用于制造絕緣接插件、線圈框架、管座、絕緣套管、電話機殼體及零件、礦燈的電池殼等。
展開 西工大Composites Part B：ZrC納米線改性C/C復合材料的研究
圖8 力學性能表征
(a) C/C復合材料和ZrCNWs-C/C復合材料的彎曲應力應變曲線；
(b) C/C復合材料和ZrCNWs-C/C復合材料的XRD圖譜。
【小結】
本文報道了通過前驅體熱解技術在碳纖維布上成功地原位生長出ZrC納米線。具有單晶結構且縱橫比高達100的ZrCNW均勻分布在碳布上，其主要生長方向為[111]晶向。此外，與未改性的C/C復合材料相比，ZrCNWs改性C/C復合材料的彎強度提高了163.2％。 微觀結構的研究表明，改性后最明顯的變化是基體內聚力顯著增強，PyC的晶粒尺寸變大，結晶度進一步提高。
文獻鏈接：In-situ homogeneous growth of ZrC nanowires on carbon cloth and their effects on flexural properties of carbon/carbon composites (Composites Part B, 7 August, 2018 , DOI: 10.1016/j.compositesb.2018.08.021)
來源：材料人
展開 
四川大學王云兵教授/羅日方副研究員Biomaterials：微創介入式生物瓣膜材料改性實現長效抗凝及內皮化增強的新策略
抗凝血和促內皮化改性是提高生物瓣膜長效性的有效策略，然而由于瓣膜周圍微環境的復雜性，單一目的的表面改性策略難以滿足生物瓣膜的功能需要。此外，單一的抗凝改性可能造成內皮化延遲而單一的促內皮策略也可能引起蛋白吸附和血栓形成。瓣膜植入體內后，凝血與炎癥反應及細胞的遷移增殖等宿主反應具有時間尺度上的順序性。初期蛋白質的異常吸附會促進炎癥和凝血級聯反應，并導致功能涂層失效。因此，基于宿主應答的順序性前提，將抗凝血和促內皮化功能有機結合，是瓣膜改性中亟需解決的問題。
本工作中，王云兵教授團隊提出一種結合長效抗凝和增強促內皮功能的模塊化多功能表面改性策略，改性涂層具有前期抗凝抗粘附、中后期抗凝促內皮的階段性功能，從而匹配宿主反應進程。其中，負載抗凝藥利伐沙班的納米凝膠和可脫落的聚乙二醇作為主要功能模塊，這兩種抗凝血策略通過葡萄糖氧化酶連接。在葡萄糖氧化酶催化體內葡萄糖氧化的過程中，會產生過氧化氫和局部的酸性環境。產生的過氧化氫能夠刺激納米凝膠釋放抗凝藥物，從而實現長效的抗凝功能。同時，通過pH敏感鍵附著在涂層表面的聚乙二醇，在材料/血液接觸的初始階段，通過抵抗血清蛋白和血小板的粘附來防止血栓形成。隨后，抗粘附的聚乙二醇在局部弱酸性環境下逐漸脫落，實現增強的細胞親和力。這種順應宿主反應的多功能改性策略有效提高了生物瓣膜的長期抗凝血性能和促內皮化能力，進而改善了瓣膜的組織親和力，降低了鈣化和炎癥反應。其實現的植入后材料和組織之間的反應順序匹配的潛力，為心血管植入材料的表面改性提供了一種新的功能整合思路。
圖1.葡萄糖觸發的具有長期抗血栓性和增強內皮化作用的多功能涂層的制備過程和功能模型。
圖2.
展開 改性聚合物復合材料讓安全事故無處遁形
紅眼兔技術專欄（第二期）
7月30日下午，位于泰州泰興開發區的江蘇泰特爾新材料科技有限公司一新建車間發生火災，火勢兇猛，現場濃煙滾滾。
整個廠區彌漫在濃煙中，有工廠員工攙扶著兩名受傷人員正往廠門口跑，從視頻看，兩名受傷員工滿臉焦黑，身上有燒傷痕跡。據現場目擊者稱，下午4點30分左右，他聽到廠區內傳來悶響，緊接著就濃煙四起，不少工廠員工開始往外跑。
很快，當地消防趕到現場進行撲救，將明火撲滅。
晚上7點左右，泰興市安全生產監督管理局發布情況通報:江蘇泰特爾新材料科技有限公司新建三車間在設備清洗過程中發生一起火災事故造成2人受傷。
最近天氣燥熱，而化工車間多易燃原料，導致事故頻發，清洗設備都能夠引火燒身，真的是防火防燥不如材料可靠。
為了解決行業的這一弊端，讓同仁們在夏季高溫作業中始終能夠泰然處之，科研工作者們可謂費苦心，華東理工大學李春忠教授攜其項目組歷經多年的探索，終于開發出了綠色、環保、防火、阻燃的改性聚合物復合材料。
當前材料領域的科技創新日新月異，超導材料、碳纖維以及陶瓷基、樹脂基復合材料等等讓大眾應接不暇，“材料”正向智能化、微納化、可設計化方向發展。華東理工大學李春忠教授項目組在聚合物復合材料領域鉆研多年，通過多種材料間的優勢互補，研發出多種“改性聚合物復合材料”，這些“改性”材料中，既具有介電或阻燃等功能特性的環保聚氯乙烯，也有力學性能優異的聚丙烯、聚酰胺、聚對苯二甲酸丁二醇酯等復合材料，未來，電梯、無線基站、汽車，都會用到這種聚合物復合材料。
展開 汽車進氣管用TPEE改性材料的流變性能和熔體強度研究
圖5 不同改性樣品熔體應力應變曲線
04
結論
(1)旋轉流變測試中，樣品在低頻段下的復數粘度及儲能模量均隨擴鏈劑加入量提高而提高，說明支化結構隨擴鏈劑的添加而提高
(2)當擴鏈劑添加量大于0.7時，TPEE有明顯的應變硬化，而當添加量達到1.5時，熔體的應力應變曲線與Hyt-4275基本一致。
川大《JMST》：一種簡便改性方法同時提高復合材料散熱和摩擦性能
聚合物自潤滑復合材料因其具有可調整的摩擦磨損性能、重量輕、加工性能和切削加工性好以及良好的耐腐蝕性等優良特性而受到摩擦學領域的廣泛關注。對功能性填料和增強填料降低材料的摩擦磨損性能已經進行了大量研究。然而由于試樣與摩擦副之間的持續滑動，接觸表面會積累摩擦熱，可能導致嚴重的塑性變形，因此散熱對提高自潤滑聚合物復合材料的摩擦學性能至關重要，在提高導熱系數方面，構建三維(3D)填充網絡和降低界面熱阻被認為是有效的方法。PPS是一種高性能熱塑性工程聚合物，廣泛應用于電子、航空航天等工程領域。但PPS具有較高的摩擦系數和比磨損率，嚴重限制了應用范圍，這是現階段急需解決的問題。
四川大學的研究人員提出了一種簡便的改性方法，通過DA的自聚合(導致PDA的形成)和PDA與聚乙烯亞胺(PEI)的共聚合來幫助碳納米管和SiC在
PPS
粉末表面進行沉積。從而構建基于PPS的強化結構。通過構建分離填充網絡，可以同時增強PPS基復合材料的導熱性和摩擦學性能。
展開 南林大研發生物質“改性塑形”新材料 10分鐘秸稈“變身”不用膠人造板
近日，由南京林業大學周小凡教授研發的秸稈“改性塑形”生物質新材料，能替代傳統人造板工藝中的木塑材料，并能有效提高人造板彎曲強度等基本屬性，避免使用了膠黏劑等對環境污染的化學物質，還能運用到個性家具等領域。
目前，傳統的人造板制造工藝需要膠黏劑，且膠合板、刨花板、纖維板等人造板中經常運用的木質塑料在熱解過程中容易“變形”，不能保證彎曲和拉伸強度，吸水性能差，且對環境污染和人體健康存在危害，如被棄用，像苯和甲醛等揮發性化學物易被排放到大氣中，產生臭氧，影響生物的生長和人類的健康，甚至有致癌性。
走進周小凡辦公室，便看到他辦公室上擺放著三種形態的新材料“模型”，首先是一小袋像麥粒形態的塑料顆粒映入眼簾，據了解，這就是“升級變形”前的基礎材料。據周小凡介紹，傳統的玉米秸稈是一種天然的高分子材料，但由于其熱分解溫度比較低，在280℃開始熱分解，沒有辦法利用熱塑再加工利用。新型的生物質塑料粒子溫度只需保持在120—150度之間，就可以制備出新型的生物質秸稈制品。
據了解，周小凡教授采取農忙后廢棄的棉花秸稈以及混合板皮、鋸末和木粉等木材加工剩余物，采用特殊的制備工藝，使農作物秸桿塑化，只需10分鐘，就可以研制出一款新型的生物質“改性”材料，且具有“自塑化”、“不用膠”，彎曲性能強，吸水性能高，抗霉變、無甲醛等生態環保的性能，制備無甲醛無膠黏劑高密度人造板。
現場還有一堆硬度很強、防水性能高、類似地板的“升級”木材和一張薄薄的像葉片形狀的塑料形態薄膜。
展開 幾種改性生物基塑料在汽車上的應用
PBS具有優異的可降解性?良好的加工性?染色性,但也存在熔體強度低?力學性能和耐熱性能差等問題。通過共聚?共混?與納米材料復合等方法改性,可以大幅提升PBS的綜合性能,拓寬應用領域,甚至可以替代聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯[21]。
目前,可降解塑料的降解性能不可控,在汽車上的使用壽命不長是限制其推廣應用的瓶頸。鄭州大學席克會[22]采用調整分子端基團的方法對PBS改性,以馬來酸酐(MA)和環氧氯丙烷(ECH)為封端劑,在PBS聚合過程中加入不同比例的封端劑,在擠出機中密煉擠出時與不同的封端劑發生化學反應制備了改性PBS材料,研究了改性前后產物的降解性能?熱降解過程和機理,結果表明,PBS的降解速率受聚合物的相對分子質量?封端基團?加工工藝等因素影響較大。
湖南工業大學文濤[23]制備了PLA/PBS/氧化鋅(ZnO)納米復合材料,采用超臨界CO2發泡法制備了高性能低密度PLA/PBS/ZnO微孔塑料,分析測試了復合材料的力學性能?降解性能和流變性能,該材料在汽車輕量化領域具有廣泛的應用前景。
利用天然纖維增強PBS制備復合材料并應用于汽車行業也是一個熱門領域。許小玲等[24]研究了竹纖維酰基化改性PBS復合材料的多項性能,結果顯示優化比例的共混改性材料,各組分間相容性良好,有利于復合材料結晶,提高復合材料耐熱性能和物理性能。佛吉亞公司和三菱化學公司合作,采用天然纖維/PBS復合技術,推出了一種PBS材料,應用于汽車門飾條?儀表板?導氣管?控制臺及車門鑲板嵌件等內飾件中[25]。目前PBS在汽車上的應用還比較少,但改性研究很多,納米材料改性?阻燃改性等將進一步拓展其在汽車行業的應用。
4 結語
生物基可降解塑料以其綠色環保?來源豐富的特性,具有非常廣闊的應用前景,但也存在一些不足。
展開 北京化工大學張勝教授課題組CEJ：一種新型阻燃，耐紫外且可快速土壤中降解聚乳酸復合材料的制備
第一作者：李雨純，邱爽
通訊作者：任亞靜，孫軍，張勝
通訊單位：北京化工大學
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/cej.2021.131979
課題組介紹
北京化工大學材料科學與工程學院教授，博士生導師，火安全材料研究中心主任。1988年于華中科技大學獲得學士學位；1990-1993年石油大學學習并獲得碩士學位；1993-1996年在北京理工大學獲得博士學位；1996年起擔任北京市工程塑料合金重點實驗室副主任；1998-2006年在應該博爾頓大學歷任訪問學者、博士后、高級研究員、高級講師等。課題組研究方向包括聚合物結構-性能關系、高分子材料阻燃制備技術、納米復合材料改性和功能化、紡織品阻燃、聚合物熱行為/降解及燃燒機理、可循環利用高分子材料改性加工、文物保護等主要從事阻燃高分子，阻燃織物和阻燃劑設計合成等方面的研究，并承擔了多項英國EPSRC、DTI和英國國防部以及多項國家自然基金、科工委軍工項目等課題。發表了學術論文280余篇，申請專利50多項。所在中心有教師9名，研究生50多名。現任英國皇家化學學會會員、英國火科學協會會員、中國消防協會學術委員會委員、中國阻燃學會常務理事、中國石化協會標準委員會委員、中國建筑學會結構與建材防火專業委員會技術委員會副主任委員等。
課題組主頁：
zhangshengfrml.polymer.cn
展開 
eSUN 易生多種絲綢PLA 3D打印材料上新顏色
使用絲綢PLA打印的模型具備獨特的絲綢光澤質感，且表面光滑不顯層紋；支撐相比其他材料，更容易從模型表面剝離，接觸面光滑平整。絲綢PLA與PLA+等耗材一樣，也是基于PLA材料改性而來，具備PLA易打印的優勢特點。
eSUN易生絲綢系列3D打印耗材面市后，受到了行業用戶的熱烈歡迎。
為了持續給用戶提供更好的產品和服務，近日，eSUN易生絲綢PLA仿金屬色系列又推出了兩款新色——玫瑰金和青銅色，為大家的3D打印創作提供更多可能性！
△玫瑰金模型作品
△青銅色模型作品
玫瑰金雅致溫柔，青銅色沉穩大氣，都非常適合用于各類玩具、裝飾件的打印，青銅色更是適合近年掀起的文物熱潮，可用于一些文物模型打印。
豐富的3D打印材料為3D打印創作提供了更大的創作空間和更多的創作可能性。那么，大家對于兩款新色耗材有什么創作想法呢？歡迎在留言區交流或攜打印作品@eSUN3D打印微博，優秀作品將有機會獲得由eSUN易生提供的精美禮品哦~
目前，此兩款產品已上架易生天貓旗艦店。
展開 《ACS Nano》東華大學張耀鵬、吳榮亮：迄今最薄的“納米絲帶”
絲素納米纖維帶通過自組裝或者有序構建，可用作增強成分或者直接構建單元，有望制備性能優異或功能性的絲素蛋白基材料，比如骨組織工程支架、手術縫合線、超薄柔性自支撐透明膜等，有望應用于生物醫學、生物電子接口、過濾、光學、成像等領域。
此工作得到了中國國家自然科學基金、國家重點研發計劃、先進纖維與低維材料國際聯合實驗室、曙光計劃、111引智基地、美國國家自然科學基金等項目的資助。部分工作完成于上海同步輻射光源BL16B線站。范蘇娜博士、彭慶法博士、魯麗博士生和張慧慧副教授為共同作者。
來源：高分子科學前沿
食鹽在熱固性材料3D打印中的妙用
熱固性材料由于其出色的力學性能、熱穩定性和耐化學性被廣泛地應用于航空航天、汽車、船舶和能源等各種產業中。然而熱固性材料的加工成型相對困難，大大限制了其應用。3D打印技術是近年來新興的先進加工手段，因其可快速高效地制造精細復雜的立體結構，方便個性化定制的特點，在諸多領域均展示出了良好的應用前景。如果能夠3D打印熱固性材料必將大大擴寬其應用。但是大多數熱固性材料的成型都需要一個較長的交聯過程，難以匹配3D打印連續化的制造方式。因此目前熱固性材料的3D打印主要限于光敏樹脂，對于大多數的熱固性材料尚不能進行有效的3D打印。
▲3D打印熱固性材料策略的設計理念及多樣化應用
東華大學纖維材料改性重點國家實驗室的游正偉教授團隊提出了一種新穎的策略，有效地解決了這一難題。相關成果以《一種3D打印熱固性材料的通用策略及其多樣化應用》(“A general strategy of 3D printing thermosets for diverse applications”)為題，發表于材料學領域著名學術期刊《Materials Horizons》。
該策略的核心是大家再熟悉不過的鹽，他們巧妙地將鹽粒和熱固性材料預聚物結合為復合打印墨水。在打印過程中鹽粒起到增稠劑的作用，保證順利打印成型；同時在熱固化過程中，鹽粒起到增強劑的作用，實現打印的三維立體結構在高溫高真空交聯過程中保形；固化成型后，鹽粒可以方便地被水溶解除去，從而又作為致孔劑獲得了多孔的結構。該策略具有良好的通用性，可以實現多種熱固性材料例如交聯聚酯、聚氨酯、環氧樹脂的直接擠出式3D打印，打印出來的結構還具有常規3D打印難以獲得的微孔。
以熱固性彈性體為例，開展了應用研究。利用打印彈性體對溶劑的大尺寸溶脹效應和微孔結構高效吸附與解吸作用，構建了可反復循環響應的氣體傳感器。
展開 天津大學汪懷遠教授團隊CEJ：具有高抗氧氣腐蝕能力的石墨烯水性涂料
水性防腐涂料由于綠色環保、含揮發性有機化合物（VOCs）少，對環境友好，對人體無害，因此受到越來越多的關注。然而，目前水性防腐涂料中殘留的親水基團和表面活性劑會形成極性通道，有利于腐蝕介質的滲透，導致涂層對腐蝕性介質的屏蔽能力較差，尤其是在高壓氧腐蝕環境中。
基于上述研發需求，天津大學汪懷遠教授團隊通過經濟高效的方法制備了功能化納米材料改性分散石墨烯（Gr），可使石墨烯在水中穩定分散90天以上，解決了石墨烯水分散和兼容性問題。此外自主設計了一種旋涂取向法，可使功能化石墨烯N-CQDs@Gr在水性涂層中平行于金屬基板表面排布。這種涂層結構不僅抑制了石墨烯因團聚和導電引發的金屬微電偶腐蝕，而且最大化了石墨烯的阻隔性能。
圖1 (a) N-CQDs、(b) N-CQDs@Gr粒子以及 (c) N-CQDs@Gr涂層的制備示意圖。
圖2 (a1, a2) WEP、(b1, b2) Gr/WEP、(c1, c2) N-CQDs/WEP和 (d1, d2) N-CQDs@Gr/WEP涂層的SEM截面圖。
電化學測試表明，在3.5 wt.% NaCl溶液中浸泡90天后，水性功能涂層的阻抗值比WEP水性涂層高2個數量級左右，并且浸泡260天后水性功能涂層的阻抗值仍保持在109 ohm cm2 以上，尤其在3 MPa 純O2和3.5 wt.% NaCl溶液耦合的苛刻環境中浸泡10天后，水性功能涂層的阻抗值仍保持在1010 ohm cm2 以上，比WEP水性涂層高將近3個數量級。研究揭示了功能納米材料對涂層防腐能力提升的作用機理。
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