王霞:用高分子为材料披上霞裳
高分子合成、聚合物材料商性能化、聚合物基微纳复合材料、合成胶粘剂研制……细数起来,这些词语难免流于枯燥。不过,上海理工大学教授王霞可不这么认为,在她二十多年的科研生涯中,这些问题早已汇成涓涓溪流,成为她生命中不可或缺的—部分。抓住“要害”,深入发展
多年来,王霞主要围绕先进热固性树脂的增韧及其流变性控制,苯乙烯类热塑性弹性体的改性研究,热固性树脂的发泡技术,聚合物接枝改性CNTs及其纳米复合材料的制备研究,低氟高性能化含氟聚氨酯的合成、结构控制以及合成胶粘剂的研制来展开工作。
当被问到具体的研究内容时,她细心地为记者举了一些例证:“比如说,先进热固性树脂的增韧及其流变性控制要解决的问题包括预制聚合物微球增韧环氧树脂、超支化高分子增韧环氧树脂、碳纳米管强韧化环氧树脂和半结晶高分子控制环氧树脂流变性能;而苯乙烯类热塑性弹性体的改性研究关注的则是热塑性塑料改善SEBS弹性体材料的力学性能、加工性能和纳米粒子对SEBS弹性体材料弹性回复的影响。”
的确,每个研究方向都有其针对的焦点。对此,王霞总是能够敏锐地抓住问题的关键,开展一系列的研究,并取得重要的突破。
她主持的“特种工程塑料及器件研制”被列为“九五”国家军工配套重点项目,为我国先进武器系统的制造提供了综合性能优异的特种工程塑料,已投入应用。该项目设计和实施的环氧树脂梯度材料的制备方法,不仅可用于其他高新技术和国防军工部门,还对其他高分子材料降低摩擦系数及改善表面性能具有普遍意义。
在中国福特研究发展基金项目“胶粘剂流变特性控制方法”中,以汽车组装用结构胶粘剂为研究对象进行深入研究。“用于汽车组装的胶粘剂,除了要使形成的胶接头能满足汽车结构所要求的各种力学性能外,还必须具备适用于在高速生产线上使用的各种工艺性能。要实现这一目标,首当其冲要解决的就是控制胶粘剂的流变性能。”王霞说。经过一番努力,她们课题组发展了一种控制胶粘剂流变性能的新方法,即通过形成高分子凝胶控制环氧树脂、PVC塑溶胶的流变特性。该方法使胶粘剂具有稳定的抗流淌性能和不随贮存时间的延长而消失,克服了使用微细粉末状的无机填料作为流变改性剂存在的流变特性不稳定的缺点。其研究结果已用于在上海大众汽车公司推广的KH-9520汽车折边胶中,而长安之星、吉利等多种车辆的生产线上也应用了该成果。
而后,在上海市教委重点科研项目的支持下,王霞还对“塑料改性SEBS体系形态控制与性能关系”进行了探讨。该项目从为获得性能优异且具有实用价值的改性SEBS(苯乙烯类三嵌段共聚物:苯乙烯一乙烯/丁烯一苯乙烯)弹性体材料提供理论依据和技术指导出发,以热塑性塑料聚丙烯(PP)改性的SEBS弹性体为研究对象,系统地研究了PP对弹性体SEBS的改性效果。通过制备一系列SEBS/PP材料,研究了材料的力学性能、热性能、流变性能,并对其形态结构进行了表征,建立了SEBS/PP材料结构形态与性能之间的关系,实现对SEBS为基体的热塑性弹性体的形态结构控制。针对SEBS/PP弹性体材料中各组分的加工特征,在原有双螺杆挤出机螺杆组合的基础上进行设计,得到了适合加工SEBS/PP弹性体材料的四种螺杆组合;为改善SEBS永久变形过大的问题,对SEBS/PP弹性体材料的分子链松弛运动进行了深入研究,建立了热塑性弹性体形变松弛数学模型,发展了一种采用DMA法表征高分子材料分子链松弛运动性能的方法;该项目还成功制备了插层型SEBS/PP/OMMT纳米复合材料。
立足研究,掌握应用
在王霞的结题档案中,不难看出,她兢兢业业钻研的结果都在力求能够融入应用。她注重研究,也注重专利转化。经过多年的项目积淀,她已有两项专利转让给企业,为企业高新技术的发展做出了突出的贡献。在未来的工作中,她还会继续朝这个方向努力。而这一点,在她的两项在研项目中也可见其端倪。
国家自然科学基金面上项目“低氟高性能化含氟聚氨酯的合成及其表面结构控制”试图通过控制含氟链段的引入方式,利用含氟链段表面富集效应,发展一种具有广阔应用前景的含氟聚氨酯低氟高性能化的方法。目前,课题组已采用可控阳离子开环聚合获得了侧链含氟聚醚多元醇,并通过选择共聚单体、催化剂种类,控制聚合反应条件、共聚单体配比等,实现了对含氟聚醚多元醇的结构、分子量及其分布的精确控制。该方法具有原创性。低氟商性能化含氟聚氨酯在保证性能的同时,通过降低氟含量来有效降低成本,有利于FPU在特种防护领域中充分发挥其重要作用。一旦获得成功,将使重防腐、防污型含氟聚氨酯涂料在胜价比、与底涂(如富锌环氧底漆)粘结强度、环保等方面大大超过目前在诸如环保型船底防生物污染等特种防护领域使用效果最好的FEVE基氟碳涂料。
上海市科委重点研究项目“高密度接枝改性的CNTs/环氧树脂纳米复合材料的制备及性能研究”,则立足于改进CNTs在环氧树脂中的分散以及与基体的相互作用,拟发展一种基于等离子体处理、氧气活化、表面接枝聚合相结合的聚合物支化CNTs技术。“我们希望研制出的轻质环氧树脂复合材料,要具有超强性和超韧性,能够用于空间飞行器和风机叶片等领域。一方面有大好的工业化前景,一方面可以极大促进环氧树脂在许多高技术领域的全面发展和应用。”提及自己的研究目标,王霞如是说。
与她交谈的过程中,她总是习惯于讲述研究,而非自身,但这并不代表她本身乏善可陈。
1986年7月,毕业于北京大学应用化学专业后,成绩优异的王霞被免试保送进入中国科学院化学研究所,师从余云照研究员,专攻高分子化学与物理。1989年,学有所成的划顷利拿到了理学硕士学位,并被留在中科院化学所工作,7年后,晋为副研究员。经过在中科院化学所这段时间的工作,王霞对于自己有了更深刻的认识,她不满足于现有的知识体系,积极筹备自身的完善之旅。1999年12月,她获得英国皇家学会奖学金,如愿以偿地以高级访问教授的身份前往英国Durham大学IRC进行学术交流。2001年2月至今,她先后在上海应用技术学院、上海理工大学任教。
其实,早自1987年,还在攻读硕士学位的王霞就已经开始投入到科研项目的研发中。从那时开始,她先后主持或参加国家科技攻关项目,国家自然科学基金重点、面上项目以及企业科技开发项目多项;赴英进行学术交流期间,她与英国Durham大学教授、英国皇家学会化学会会员WJ.Feast教授合作,从事EPSRC资助项目超支化高分子的合成及性能表征等方面的研究。迄今,她共发表学术文章50余篇,其中多篇被SCI、EI收录;申请国家发明专利23项,已获授权10项;正式出版教材—本。1998年,她获得中国科学院发明二等奖;2002年,又被授予上海市“三八红旗手”的称号。目前,王霞领导的上海理工大学材料科学与工程学院聚合物基复合材料团队正在热固性树脂高性能化、无机一有机纳米杂化光电功能材料、电流体动力学方法制备聚合物纳米复合材料等方面进行深^研究。2011年,他们取得了喜人的成绩:获得了2项国家自然科学基金的资助;正式发表或已接受SCI、EI收录的论文共17篇,其中最高影响因子为8.49;申请国家发明专利13项。
“专利”、“转化”、“工业应用”,不知不觉中,这几个词已经成为王霞科研生涯中的关键词。时至如今,这位执着的女子依然别无所求,唯有以所擅长的高分子化学与物理方面的知识,为材料学的研究和应用“镀”上—件绚烂的霞裳。
上一篇:等离子体对材料表面改性作用研究
下一篇:材料物理专业实用性教学模式探讨