超疏水亲油MTCS/mSiO2/NCC气凝胶的制备与表征

为了制备一种超疏水亲油材料基于纤维素可生物降解的环保特性，采用废棉制备了超疏水亲油的甲基三氯硅烷(MTCS)/mSiO₂/纳米微晶纤维素(NCC)气凝胶。首先将废棉打碎酸解成NCC，再用KH560对SiO₂进行改性，然后以NCC和mSiO₂为原料，制备mSiO₂/NCC复合气凝胶，最后以MTCS为疏水改性剂对m SiO₂/NCC气凝胶改性，制备成超疏水亲油的MTCS/mSiO₂/NCC气凝胶，并使用红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、接触角测试仪，对超疏水亲油材料的形貌、结构及表面浸润进行表征。结果表明：制备得到了一种三维多孔、结果稳定的超疏水亲油MTCS/m SiO₂/NCC气凝胶，静态水接触角最高达150.97°，对食用油、机油和石蜡油的最大吸油倍率分别为60.00 g/g、58.15 g/g和43.27 g/g，能够快速分离油水混合物，具备良好的超疏水亲油性能。     

二氧化硅/聚四氟乙烯疏水海绵的制备

通过溶液浸渍法,用硅烷偶联剂γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷对纳米级SiO₂溶胶表面改性,再利用其作为媒介与聚四氟乙烯（PTFE）粒子均匀结合在三聚氰胺海绵（MS）骨架上,热处理后构造微观粗糙疏水结构。用红外光谱、扫描电子显微镜、水接触角对海绵进行了表征。结果表明:SiO₂/PTFE粗糙结构能提高MS的疏水吸油效果,平均静态疏水角达到141°,对柴油、甲苯、四氯化碳等多种油都有较好的吸收效果,其中对四氯化碳的吸收量最高为136 g/g。用改性SiO₂/PTFE-MS吸取水面浮油和水下油滴,油相被改性SiO₂/PTFE-MS快速吸收,容器中水量不变。     

氟硅丙共聚物乳液的制备及其疏水涂层的研究

以甲基丙烯酸十二氟庚酯(Actyflon-G04)为疏水功能单体,与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)和(甲基)丙烯酸酯单体等进行乳液共聚,制备低表面能氟硅丙共聚物乳液,可用于疏水涂层.考察硅单体KH-570和氟单体Actyflon-G04用量对乳液聚合转化率和凝胶量的影响,探讨共聚物类型和Actyflon-G04用量对共聚物乳液涂层水接触角的影响,并考察涂膜的综合性能.结果表明:当KH-570和Actyflon-G04用量分别为共聚单体总质量的2%和15%时,单体转化率可达97%以上;聚合乳液无凝胶,所合成的氟硅丙共聚物乳液综合性能最佳,其在铁片表面涂层对水接触角为95°、涂膜附着力1级、铅笔硬度为HB、耐冲击力50 cm.氟硅丙共聚物乳液在不同材质基板表面涂层对水的接触角略有差异,其中在玻璃表面水接触角最高,可达108°.     

Janus微球的制备及其性能

以Pickering乳液为基础,设计了一种制备非球形单分散Janus颗粒的方法,对一端镶嵌在石蜡上的纳米二氧化硅微球进行不对称刻蚀,通过控制刻蚀时间,得到不同性质的Janus微球. 首先,利用凝胶-溶胶法,在水醇体系中,以正硅酸四乙酯（TEOS）为硅源、氨水作为催化剂,合成SiO₂微球. 然后,利用硅烷偶联剂3-胺丙基三乙氧基硅烷（AMPTS）对SiO₂胶体表面进行-NH2修饰,于石蜡水界面制备一端被石蜡包裹的Pickering粒子. 利用不同质量分数的NH4F溶液对pickering粒子暴露端进行刻蚀,去掉表面的氨基修饰成分. 对石蜡保护端用酰氯修饰,并与NIPAM进行接枝聚合,最终得到兼有有机/无机性质并具有温敏性的聚合物PNIPAM/SiO₂ Janus微球. 对其进行乳化性能及温敏性测试, 结果表明,与原始Janus微球相比,接枝改性后的PNIPAM/SiO₂ Janus微球作为乳化剂得到的乳液体系更稳定.     

AT13/WS2复合涂层的制备及摩擦学性能

采用等离子喷涂技术和水热反应合成法制备Al₂O₃–13%Ti O₂(AT13)陶瓷涂层和AT13/WS₂复合涂层,利用多功能摩擦学试验机和原子力显微镜,研究原位合成的WS₂对AT13陶瓷涂层表面摩擦磨损性能的影响,且利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对AT13/WS₂复合涂层物相组成和微观形貌进行分析,探讨材料的磨损机理。结果表明：通过水热反应,可将WS₂粉末合成在AT13涂层表面微裂纹和孔隙中,制得AT13/WS₂复合涂层;在干摩擦测试条件下复合涂层的摩擦系数(0.2左右)相对AT13涂层(0.7左右)显著降低;在微观尺度下AT13涂层横向摩擦力(0.5 V)明显大于AT13/WS₂复合涂层(0.1 V);严重的磨粒磨损和脆性剥落是AT13涂层磨损的主要原因,WS₂的引入可改善AT13涂层的磨损情况,AT13/WS     

镁合金表面二氧化铈/硬脂酸超疏水涂层的制备及其耐蚀性

镁和镁合金的高化学活性以及氧化膜的疏松多孔导致镁合金的耐腐蚀性能较差。以AZ31B镁合金为基体,采用水热法在镁合金表面制备出二氧化铈/硬脂酸超疏水涂层,重点研究了水热反应温度和时间对涂层形貌及耐腐蚀性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)对镁合金表面涂层的相组成、微观形貌及元素组成进行测试,通过电化学测试来表征二氧化铈/硬脂酸超疏水涂层的耐腐蚀性能,利用超疏水测试检验涂层的疏水性。结果表明：当水热反应温度为120℃,反应时间为6 h时,可以在镁合金表面制备出均匀的涂层,该涂层由大量细小球形颗粒紧密连接而成,涂层致密完整,厚度约为13μm,涂层主要组成相为CeO₂。电化学测试结果表明：与空白镁合金基体相比,二氧化铈/硬脂酸复合涂层的腐蚀电流密度为5.36×10^-6 A·cm^-2,降低了一个数量级,且其电化学容抗弧直径明显增大,说明该涂层可以显著提高镁合金基体的耐腐蚀性能。同时,该涂层还具有较好的超疏水性,水滴静态接触角达161°。     

不锈钢网超疏水改性及在油水分离中的应用研究

通过对不锈钢网进行表面修饰改性使其转变为超疏水表面,从而实现含油废水的快速、高效油水分离。首先,以不锈钢网为基底利用壳聚糖和正硅酸乙酯(TEOS)为硅源制备的Si O2溶胶对不锈钢网进行表面涂层,然后用甲基三氯硅烷(MTCS)对修饰后的不锈钢网进行表面疏水改性,获得具有超疏水性能的不锈钢网。对制备的超疏水/亲油的不锈钢网材料表面形貌、静态接触角进行表征,并测试其油水分离效率。结果表明,不锈钢网材料具有很好的超疏水/亲油性能,水接触角测试均达到154.94°。利用该材料可很好地实现油水混合物的分离,对正癸烷/水混合物经过50次重复分离,分离效率仍能达到96.62%,并且对不同油品均呈现出良好的分离效果,展现出油水分离广阔的应用前景。     

含硅氟的水性环氧丙烯酸乳液制备与性能研究

以环氧树脂(E-44)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)和甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)为改性单体,用预乳化-半连续乳液聚合方法合成了含硅氟的水性环氧丙烯酸乳液,并研究了E-44、KH-570和DFMA含量对乳液和涂膜性能的影响。研究表明:当E-44含量为参加反应单体总量的10%、KH-570为5%、DFMA为10%时,合成的乳液固含量为33.73%、反应程度为98.33%、凝胶率为0.39%,乳液及其涂层性能达到了GB/T 20623—2006《建筑涂料用乳液》标准。红外光谱分析结果显示了E-44、KH-570、DFMA与苯丙单体发生了共聚,粒度分析结果表明乳胶粒子达到了纳米级别且分散性良好。     

TiO2/PLA超疏水复合膜材料的制备及其特性研究

以十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)对不同粒径的纳米二氧化钛(TiO₂)进行有效改性,得到具有疏水效果且可在聚合物基体中分散的纳米填料。以聚乳酸(PLA)作为基体,通过非溶剂诱导相分离法制备超疏水TiO₂/PLA复合膜及TiO₂/SA/PLA复合膜。其中,TiO₂/PLA复合膜的水接触角最高可达152.6°,TiO₂/SA/PLA复合膜的接触角最高则可达161.0°。实验中制得的各类复合膜均具有较好的亲油性,对茶籽油的吸油率可达200%以上;此外,复合膜在自然条件下能生物降解,是一种环境友好型的功能材料。     

SiO2气凝胶微球的制备及其在织物隔热涂层中的应用

分别以十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、醋酸为乳化剂和催化剂,在水包油分散液中将甲基三甲氧基硅烷(MTMS)水解为硅醇,随后以司班-80(Span-80)为乳化剂将上述水分散液分散于正己烷中,将氨水作为催化剂催化硅醇缩合,经老化、常压干燥制得SiO₂气凝胶微球。探究DTAB、醋酸、氨水、Span-80用量及老化时间对SiO₂气凝胶微球形貌、堆积密度和导热性能的影响,测试SiO₂气凝胶微球的热稳定性和疏水性,并将其应用于棉织物的隔热涂层整理。结果表明：当DTAB用量为0.10 g、醋酸用量为0.100 mL、氨水用量为1.20 mL、Span-80用量为0.80 g、老化时间为3 h时,制备所得的SiO₂气凝胶微球具有介孔结构,形貌规整、大小均匀、黏连较少,热稳定性佳,导热系数为0.0465 W/(m·K),水接触角为142°;SiO₂气凝胶微球涂层织物正面加热至40.0℃时,其正反面温差达3.2℃,表现出较好的隔热效果。该研究可为隔热涂层织物的生产和应用提供一定的借鉴。     

涂层厚度对氟硅与甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物表面微观形貌和性质的影响

将不同组成的氟硅与甲基丙烯酸甲酯两嵌段共聚物配制成溶液,经旋涂、退火处理后得到不同厚度的聚合物涂层。采用视频接触角张力仪(CAM)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱仪(XPS)研究嵌段共聚物涂层的疏水性能、表面形貌以及化学组成随涂层厚度的变化情况。结果表明:随着涂层厚度的增加,涂层表面对水、甲酰胺、二碘甲烷的接触角逐渐增大,并且聚合物涂层表面氟元素含量逐渐上升。     

退火对PMTFPS-b-PS电纺膜表面性质的影响

通过氟硅单体1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3,3,3-三氟丙基)环三硅氧烷(简称F3)的阴离子开环聚合(ROP)、苯乙烯(St)的原子转移自由基聚合(ATRP),合成了含氟硅嵌段共聚物PMTFPS-b-PS,并将其以四氢呋喃(THF)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂进行静电纺丝。采用接触角测量仪(CAM)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)研究PMTFPSb-PS电纺膜退火前后的疏水性、微观形貌以及表面化学组成。结果表明:电纺纤维的水接触角可达152.6°,即达到超疏水的效果,经过120℃退火处理后电纺膜的表面光滑,接触角有所减小,但其水接触角仍远高于共聚物溶剂膜的接触角。     

自清洁纳米TiO_2-SiO_2/含氟丙烯酸酯核壳乳液的制备

以丙烯酸正丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸羟丙酯(HpA)为核单体,甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、BA、MMA和HpA为壳单体,采用半连续种子乳液聚合法合成了核壳型含氟丙烯酸酯乳液(CFBMH),然后掺杂自制超疏水金红石型纳米TiO_2-SiO_2,制备了具有自清洁功能的TiO_2-SiO_2/CFBMH复合材料,并通过FT-IR、19F NMR、TEM、AFM、TGA、水接触角(WCA)、Zeta电位及粒度分析仪等手段对乳液的结构及形态、乳胶膜的表面形貌、耐热性能和疏水性能进行了表征和测试.结果表明,DFMA和TiO_2-SiO_2的最佳投料量分别是15wt.%和0.3wt.%,所制备的TiO_2-SiO_2/CFBMH乳液成膜之后具有优异的疏水性能,接触角达135°,自清洁能力强,在外墙涂料领域有广阔的应用前景.     

原位纳米SiO2改性阳离子水性聚氨酯乳液的合成及其性能研究

采用聚丙二醇、1,4-丁二醇、阳离子扩链剂N-甲基二乙醇胺等原料,合成聚氨酯预聚物,在预聚物中加入正硅酸乙酯,通过正硅酸乙酯水解将SiO₂粒子引入,合成不同含量（正硅酸乙酯与预聚物质量比）的5种自乳化阳离子水性聚氨酯乳液。通过对乳液官能团结构进行表征、乳液粒径尺寸分析、耐热稳定性能分析。在红外表征中Si-O键的出现,可以表明乳液中成功引入SiO₂粒子。通过粒径分析仪和热重分析仪可以得出结论：随着SiO₂含量的增加,粒径反而减小,耐热性能却有所提高,表面张力也存在增大的趋势。原位合成聚氨酯乳液具有分散性好、储存稳定、热稳定性高等优点。     

二氧化硅/聚四氟乙烯疏水海绵的制备

通过溶液浸渍法,用硅烷偶联剂γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷对纳米级SiO2溶胶表面改性,再利用其作为媒介与聚四氟乙烯(PTFE)粒子均匀结合在三聚氰胺海绵(MS)骨架上,热处理后构造微观粗糙疏水结构.用红外光谱、扫描电子显微镜、水接触角对海绵进行了表征.结果表明:SiO2/PTFE粗糙结构能提高MS的疏水吸油...     

NiAl2O4涂层膜的制备及其在油水分离中的应用

以聚偏氟乙烯(PVDF)有机膜为基底,单宁酸(TA)为胶结剂,将尖晶石NiAl₂O₄无机纳米颗粒均匀修饰到PVDF膜表面,制备了超亲水/水下超疏油型NiAl₂O₄/TA/PVDF复合膜。系统研究了NiAl₂O₄/TA/PVDF复合膜的结构、形貌和表面润湿性,评价了复合膜在典型的油水乳液分离中的性能。实验结果表明,NiAl₂O₄/TA/PVDF复合膜对稳定的油水乳液表现出优异的分离效率(分离效率均高于99%)和较高的膜通量(682～1 302 L·m^-2·h^-1)。此外,由于膜表面的粗糙结构和特殊润湿性,NiAl₂O₄/TA/PVDF复合膜具有较好的抗油污染性能,在循环8次分离水包油乳液后仍具有较高的分离效率和膜通量,表现出良好的机械性能和可再生性。本研究为构筑尖晶石基油水分离膜及其在油水分离中的应用提供了新的思路。     

PVA/PVP/SiO2复合膜过滤器的制备及油水分离性能

以钢丝网为基底,采用浸涂法制备油水分离膜过滤器。首先,将聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与纳米二氧化硅(SiO₂)制备聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮/二氧化硅(PVA/PVP/SiO₂)复合材料;再将其浸涂在钢丝网上,置于戊二醛蒸汽中进一步交联,得到超亲水/水下超疏油的PVA/PVP/SiO₂复合膜过滤器。利用热失重表征了PVA/PVP/SiO₂复合材料的热性能;探究了PVP和SiO₂含量对膜过滤器表面润湿性的影响;同时,测试了复合膜过滤器的油水分离效率和重复利用率。结果表明：PVP和纳米SiO₂的加入提高了复合膜的热稳定性和水下疏油性,当SiO₂、PVP与PVA的质量比为0.5∶0.4∶1,PVA溶液的质量分数为10%时,所制备的PVA/PVP/SiO₂复合膜过滤器对油水混合物表现出优异的分离性能,初次油水分离效率最高可达到99.5%,分离通量可达到7 083.41 L/(h·m²)...     

单分散疏水SiO_2改性苯丙乳液的制备及其性能

采用种子-半连续乳液聚合法,以硅烷偶联剂KH-560表面改性的单分散二氧化硅为改性材料,制得单分散疏水性SiO2改性的复合苯丙乳液。对乳液及涂膜性能进行了红外光谱、粒径分析、接触角和热失重表征。考察了不同含量的SiO2对转化率、凝胶率、化学稳定性、机械稳定性和涂膜的硬度、耐盐雾时间的影响。结果表明,SiO2用量为单体质量的2.0%,改性后的乳液及涂膜各项性能明显提高。     

单分散疏水SiO2改性苯丙乳液的制备及其性能

采用种子-半连续乳液聚合法,以硅烷偶联剂KH-560表面改性的单分散二氧化硅为改性材料,制得单分散疏水性SiO2改性的复合苯丙乳液.对乳液及涂膜性能进行了红外光谱、粒径分析、接触角和热失重表征.考察了不同含量的SiO2对转化率、凝胶率、化学稳定性、机械稳定性和涂膜的硬度、耐盐雾时间的影响.结果表明,SiO2用量为单体质量的2.0％,改性后的乳液及涂膜各项性能明显提高.     

聚苯胺复合中空微球的制备及其吸波性能研究

以石墨烯和苯胺为主要原料，采用空心玻璃微球表面原位聚合法制备聚苯胺/还原石墨烯/二氧化硅(PANI/RGO/SiO₂)复合中空微球。分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和网络矢量分析仪对PANI/RGO/SiO₂复合中空微球的结构、形貌、介电和吸波性能进行研究。结果表明：合成的聚苯胺完整包覆在SiO₂空心玻璃微球表面，石墨烯呈半透明薄纱状覆盖在聚苯胺表面；PANI/RGO/SiO₂复合中空微球的吸波性能比PANI/SiO₂好，石墨烯能改善复合材料对电磁波的吸收性能，且随石墨烯质量分数的增加，复合中空微球的吸波能力增强；当石墨烯的质量分数为5%、吸波层厚度为4 mm时，样品在6.32 GHz处达到最强反射损耗为-34.06 dB。