不同维度SiO2@PMMA核壳纳米颗粒改性环氧树脂的结构与热/力学性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21905228
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    23.0万
  • 负责人：
    姚东东
  • 依托单位：
    西北工业大学
  • 学科分类：
    B0505.复合与杂化材料化学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Epoxy resin/SiO2 nanocomposites are widely used in mechanical manufacturing, aerospace, architectural decoration and other fields because of their excellent adhesive performance and thermal/mechanical properties. In the preparation of these nanocomposites, SiO2 nanoobjects with core-shell structure can improve the dispersion of nano-SiO2 in the resin matrix and increase the interfacial compatibility between SiO2 and resin matrix, thus improving the thermal/mechanical properties of the composites. The previous reports mainly focused on the spherical nano-SiO2 modified epoxy resin, while the effect of dimension of nano-SiO2 filler on the thermal/mechanical properties of composites has not been systematically studied. The solution of this problem has important theoretical and experimental significance for further understanding the selection of nano-fillers for modification of polymer matrix. Inspired by it, this proposal aims to obtain zero-dimensional (spherical), one-dimensional (cylindrical) and two-dimensional (sheetlike) SiO2@PMMA core-shell hybrid nanoobjects from gelable diblock copolymers, then using them as nanofillers to prepare epoxy resin/SiO2 nanocomposites, respectively. Furthermore, the relationship between core-shell structures in SiO2@PMMA and thermal/mechanical properties of epoxy resin/SiO2 composites will be detailedly investigated, and their mechanism will be clarified.
环氧树脂/SiO2纳米复合材料因其优异的粘结性和热/力学等性能而被广泛应用于机械制造、航空航天和建筑装饰等领域。在该纳米复合材料的制备中，利用核壳结构SiO2纳米颗粒可以改善纳米SiO2在基体中的单独分散和增加SiO2与树脂基体之间的界面相容性，从而使复合材料的热/力学等性能得到一定提升。目前的报道主要围绕球形的纳米SiO2改性环氧树脂展开，而关于纳米SiO2的维度对复合材料热/力学等性能的影响关系尚未有系统研究。该问题的解决对于深入理解改性聚合物基体用纳米填料的选择有着重要的理论和实验指导意义。基于此，本项目拟从可凝胶化两嵌段共聚物出发，获得零维（球形）、一维（线形）和二维（片形）等三个维度的SiO2@PMMA核壳杂化纳米颗粒，分别作为纳米填料制备环氧树脂/SiO2纳米复合材料，研究不同维度的SiO2@PMMA核-壳结构对环氧树脂复合材料热/力学等性能的影响关系并阐明其作用机理。

结项摘要

环氧树脂/SiO2纳米复合材料因其优异的粘结性和力学性能而被广泛应用于机械制造、航空航天和建筑装饰等领域。利用聚合物一端连接于SiO2纳米粒子表面的核壳结构杂化粒子来填充环氧树脂基体，可以有效改善纳米SiO2在基体中的分散并增强SiO2无机填料与树脂基体的界面相容性，从而使复合材料的力学和热性能得到改善。已有的报道主要围绕球形的纳米SiO2改性环氧树脂进行研究，聚合物也是通过传统的接枝方法连接于纳米粒子表面，同时，关于纳米SiO2的形状对复合材料性能的影响关系尚未有系统研究。该问题的解决对于深入理解改性聚合物基体用纳米填料的选择有着重要的理论指导和实际应用价值。本项目旨在研究SiO2@PMMA核/壳结构纳米粒子用于改性环氧树脂力学和热性能，并探讨纳米粒子形状对复合材料性能的影响，阐明相互作用机制，为后续选用填料构筑性能良好的复合材料提供参考。首先通过聚甲基丙烯酸甲酯-block-聚甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧硅烷（PMMA-b-PTEPM）嵌段共聚物的本体微相分离、选择性原位交联和溶剂剥离制备SiO2@PMMA核/壳结构纳米粒子，调控嵌段共聚物的组成可以得到了三种不同形状（球形、线形和片形）的纳米粒子，这些纳米粒子在PMMA的良溶剂中具有好的分散性。然后将其分别作为填料，加入环氧树脂基体中得到SiO2粒子改性的纳米复合材料，对其力学和热性能进行研究。研究结果表明，球、线、片三种不同维度的SiO2@PMMA核壳纳米粒子易于通过嵌段共聚物制备得到。将环氧树脂分别与三种不同维度的纳米粒子混合后经固化成型制备得到的环氧树脂基复合材料，球状纳米粒子改性环氧树脂的弯曲强度和拉伸强度较纯环氧树脂分别提高了11.7%和27%。线状纳米粒子改性环氧树脂的冲击强度较纯环氧树脂提高了93%。三种纳米粒子的引入均会使环氧树脂发生脆韧转变。裂纹钝化和裂纹钉锚为三种纳米粒子的主要增韧机理，球状纳米粒子还有粒子脱粘的增韧效果；线状纳米粒子断面暴露的线状粒子和空穴证实了粒子桥联和拔出的增韧机制，多种增韧机制的共同作用赋予了材料良好的力学强度。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Dual stimuli-responsive porous ionic liquids with reversible phase transition behavior based on ionic liquid crystals for CO2 and C2H4 adsorption
基于离子液晶的具有可逆相变行为的双刺激响应多孔离子液体用于CO2和C2H4吸附
  • DOI：
    10.1039/d2ta01341j
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子：
    11.9
  • 作者：
    Xiaoqian Li;Dechao Wang;Zhongjie He;Fangfang Su;Jing Zhang;Yudeng Wang;Yangyang Xin;Hongni Wang;Dongdong Yao;Mingtao Li;Yaping Zheng
  • 通讯作者：
    Yaping Zheng
SiO_2无溶剂纳米流体粒径和含量对环氧树脂力学和热性能的影响
  • DOI：
    10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000997
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    材料工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王钰登;郑亚萍;宋珊;姚东东
  • 通讯作者：
    姚东东
Shining Light on Porous Liquids: From Fundamentals to Syntheses, Applications and Future Challenges
照亮多孔液体：从基础到合成、应用和未来挑战
  • DOI：
    10.1002/adfm.202104162
  • 发表时间：
    2021-09
  • 期刊：
    Advanced Functional Materials
  • 影响因子：
    19
  • 作者：
    Dechao Wang;Yangyang Xin;Dongdong Yao;Xiaoqian Li;Hailong Ning;Hongmin Zhang;Yudeng Wang;Xiaoqian Ju;Zhongjie He;Zhiyuan Yang;Wendi Fan;Peipei Li;Yaping Zheng
  • 通讯作者：
    Yaping Zheng
Transforming Ti3C2Tx MXenes into nanoscale ionic materials via an electronic interaction strategy
通过电子相互作用策略将 Ti3C2TX MXene 转化为纳米级离子材料
  • DOI：
    10.1039/d1ta01744f
  • 发表时间：
    2021-07
  • 期刊：
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子：
    11.9
  • 作者：
    Wang Dechao;Ning Hailong;Xin Yangyang;Wang Yudeng;Li Xiaoqian;Yao Dongdong;Zheng Yaping;Pan Yuting;Zhang Hongmin;He Zhongjie;Liu Chen;Qin Menglan;Wang Zehao;Yang Ruilu;Li Peipei;Yang Zhiyuan
  • 通讯作者：
    Yang Zhiyuan
Zeolitic imidazolate frameworks-based porous liquids with low viscosity for CO2 and toluene uptakes
基于沸石咪唑酯骨架的多孔液体，具有低粘度，可吸收二氧化碳和甲苯
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2021.129239
  • 发表时间：
    2021-03-16
  • 期刊：
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Li, Xiaoqian;Wang, Dechao;Li, Mingtao
  • 通讯作者：
    Li, Mingtao

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其他文献

周围神经损伤修复微环境的研究进展
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  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
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  • 作者：
    姚东东;张洁元;刘彬;李兵仓
  • 通讯作者：
    李兵仓
嗅鞘细胞移植对大鼠脊髓挫伤后急性期巨噬细胞向M2亚型极化的影响及意义
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  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    中华神经医学杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张洁元;李越;姚东东;段朝霞;陈魁君;李冠桦;冯华;李兵仓
  • 通讯作者：
    李兵仓
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    中国修复重建外科杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    姚东东;张洁元;李兵仓;周婵;刘彬
  • 通讯作者：
    刘彬

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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