电化学方法评价纳米炭黑复合涂料的防腐性能

通过表面接枝改性获得了亲油性的纳米炭黑粒子,扫描探针显微镜(SPM)和透射电镜(TEM)测试结果表明:炭黑粒子的尺寸为24～300nm.在超声场下,将纳米炭黑均匀分散到醇酸调和漆中,制备了纳米炭黑复合涂料,抗Cl-离子腐蚀能力提高.采用电化学方法(阳极极化和交流阻抗)对纳米复合涂料的耐蚀性进行了评价,测试结果与浸泡腐蚀实验结果完全一致.     

纳米炭黑的表征及其制备条件的优化

利用强大的剪切力打碎炭黑的聚集体,同时在其表面进行有机小分子原位接枝反应,得到有机小分子接枝的纳米炭黑。研究结果表明,通过上述接枝处理后,纳米炭黑粒子分散均匀,且粒径接近原生粒径。热失重和红外分析证明有机小分子被接枝到了纳米炭黑表面。进一步实验表明最佳的型腔填入量为60～70％。     

反相气相色谱法表征PU和PF树脂的表面性质

为了研究胶粘剂的表面性质对木材胶接强度的影响,采用反相气相色谱技术(IGC)测定了聚氨酯树脂(PU)和酚醛树脂(PF)的色散表面自由能γd、表面酸碱常数Ka和Kb,PU和PF的色散表面自由能分别是39.22 mJ/m2和34.38mJ/m2(50℃),PU和PF的酸、碱常数分别是0.1、0.92和0.15、0.57;测试了用PU和PF热压三层杨木胶合板的湿剪切强度分别是1.74 MPa和1.18 MPa。结果表明,PU的色散表面自由能大于PF,PU和PF表面均呈路易斯碱性特征,但PU碱性更强,对多数表面酸性占优势的木材胶接强度更大。     

Fe_2O_3阵列薄膜的制备及润湿性能研究

采用两种不同方法在不锈钢基底上制备出不同形貌的Fe_2O_3阵列薄膜,测试了其对液体的润湿性能。结果表明,Fe_2O_3多级结构阵列薄膜比Fe_2O_3纳米棒阵列薄膜表现出更好的润湿性能。Fe_2O_3多级结构阵列薄膜接触角变小,极性力变大,表面自由能增加。而Fe_2O_3纳米棒阵列薄膜接触角变大,色散力减小,表面自由能降低。与Fe_2O_3多级结构阵列相比,Fe_2O_3纳米棒阵列的纳米棒之间具有更多小的纳米尺寸的缝隙空间,使得较多的空气滞留其中,而空气具有很好的异质性,因此Fe_2O_3纳米棒阵列薄膜的润湿性相对较差。     

尺寸效应对TiC/α-C∶H涂层织构行为的影响

利用磁控溅射法制备了TiC/α-C∶H纳米复合涂层尺寸效应,并对涂层择优取向的影响进行了研究。通过改变涂层中的C含量来调节晶粒尺寸,发现晶粒尺寸对晶粒的择优取向有着重要影响。随着晶粒尺寸减小,TiC的择优取向从面心立方(111)向(200)转变。这种择优取向的尺寸依赖效应可以用热力学来解释。通过计算与尺寸相关的吉布斯自由能解释了尺寸效应与涂层择优取向的关系。     

Cr-Si合金钢表面纳米晶热稳定性的研究

采用超音速微粒轰击技术在Cr-Si合金钢的表面制备了纳米结构层.最表面层的晶粒尺寸约为16nm.利用X射线衍射(XRD)技术和透射电镜(TEM)分析技术对退火后表面纳米晶的结构变化进行分析.结果显示:当温度低于450℃进行退火时,表面纳米晶的尺寸变化不大.当退火温度达到450℃时,表面纳米晶失去稳定急剧长大到100nm左右.分析表明在低于450℃时,Cr-Si合金钢表面纳米晶具有良好的热稳定性,表面纳米晶的本征结构、退火时结构的动态回复以及渗碳体颗粒对晶界运动的阻碍是决定其具有一定的热稳定性的主要因素.     

金属纳米微粒热力学性能的尺寸效应和形状效应研究

(1)提出了一个无量纲的参数——“形状因子”来描述纳米微粒的形状差异对于其性能的影响,给出了形状因子明确的定义、计算方法;推导出了纳米微粒尺寸、形状因子、微粒总原子数、表面原子数以及比表面积等基本表征量之间的定量关系式。(2)提出了一个新的纳米微粒晶体模型,即纳米微粒可以看作是从块体晶体中取出的一个纳米尺度的粒子,按能量最低原理自发达到热力学平衡而形成。基于这个模型,推导出了纳米微粒晶格参数的计算公式,该公式对于纳米微粒晶格参数的计算结果和相应的实验值很符合。(3)从结合能的基本概念出发,提出了固体的结合能在数值上等于组成固体的所有原子在自由态时的表面能减去固体表面能的表述,进一步建立了描述纳米微粒结合能的表面能模型。通过考虑固体表面原子有大量的悬空键,而且表面原子有弛豫这一实验事实,建立了纳米微粒结合能的键模型。同时,还证明了液滴模型是表面能模型的一个特例。(4)推导出了预测自由表面纳米微粒熔解温度的计算公式;通过考虑镶嵌在高熔点基体中并与基体形成共格界面的纳米微粒的表面原子成键情况,推导出了预测非自由表面纳米微粒熔解温度的计算公式,并以此解释了纳米微粒的过热现象。(5)推导出了纳米微粒的熔解温度、熔解焓、空位形成能及空位浓度的计算公式;计算了二元纳米微粒系统的相图,结果表明,纳米微粒的相图与块体材料的相图不同;进一步将本理论推广至纳米线和纳米薄膜,并证明了相同尺寸的球形纳米微粒、纳米线和纳米薄膜的结合能(熔解温度、空位形成能或一级近似下的熔解熵)变化量之比为3：2：1。     

载体炭与Pt催化剂之间的相互作用及其引起的尺寸效应(英文)

通过乙二醇还原,在VulcanXC-72炭黑上负载了三种具有不同平均粒径(1.7nm,3.0nm和5.0nm)的Pt催化剂。利用透射电子显微镜,研究了载体炭黑表面的微孔与Pt催化剂之间的几何相互作用。结果表明:尺寸较小的Pt颗粒(平均粒径为1.7nm)通常被包含在载体表面的微孔中,表现为被一薄碳层所覆盖并嵌入炭黑基体。而尺寸较大的Pt颗粒(平均粒径为3.0nm和5.0nm)则不存在这种现象,往往显示出裸露的清洁表面。这种与载体表面微孔的不同相互作用引起了Pt颗粒在电化学活性比表面上的反常尺寸效应,进而影响了其催化甲醇氧化的质量比活性。     

环境气体对激光烧蚀制备纳米Si晶粒平均尺寸的影响

采用脉冲激光烧蚀装置,在不同环境气体下,沉积制备了含有纳米Si晶粒的薄膜.利用扫描电子显微镜(SEM)观察样品的表面形貌,并对晶粒尺寸进行统计分析,发现不同环境气体下,纳米Si晶粒平均尺寸均随衬底与靶的距离增加有着先增大后减小的规律;通过分析比较,同等条件下Ne气环境下制备的纳米Si晶粒平均尺寸最小.     

具有键合功能热塑性聚氨酯的表面性能

通过反相气相色谱法(IGC),采用非极性和极性探针分子研究了新型热塑性聚氨酯弹性体(DTPU)的色散表面自由能和表面Lewis酸碱性质,并与传统的推进剂用热塑性聚氨酯粘合剂(BTPU)做了对比。结果表明,DTPU与BTPU的色散表面自由能较为接近,并且随着温度的升高而线性降低;DTPU的酸常数Ka和碱常数Kb分别为0.09和0.48,而BTPU的酸常数Ka和碱常数Kb分别为0.06和0.37,DTPU的酸性和表面总的酸碱作用能力较大,与推进剂中高能固体填料具有更好的相互作用。     

深加工对废轮胎裂解炭黑表面性能的影响

本文主要介绍了废轮胎裂解炭黑经深加工处理后表面性能的变化.实验结果证实,粉碎后裂解炭黑的表面能和化学活性均有所提高.在经过表面改性处理后,其分散性有所改善.通过红外光谱实验论证了表面化学改性的机理.将其填充于天然橡胶后性能良好.     

The Role of Fullerene-Like Structures in Carbon Black and Their Interaction with Dienic Rubber

The identification of fullerene-like sites on carbon black surface and in particular the pentagonal or corannulene-type sites, has permitted us to explain the chemical interaction between filler and polymer (diene rubber) occurring during mixing in terms of free radical and Diels-Alder addition of polymer chains on the fullerene-like sites of carbon black. The free radicals and diene sites are formed on rubber chains during mixing by the mechanochemical degradation, which is caused by shear stresses.

We have also noticed the curious analogy between the turbostratic morphology of carbon black particles and the onion-like graphitic particles.     

The Role of Fullerene-Like Structures in Carbon Black and Their Interaction with Dienic Rubber

Abstract

The identification of fullerene-like sites on carbon black surface and in particular the pentagonal or corannulene-type sites, has permitted us to explain the chemical interaction between filler and polymer (diene rubber) occurring during mixing in terms of free radical and Diels-Alder addition of polymer chains on the fullerene-like sites of carbon black. The free radicals and diene sites are formed on rubber chains during mixing by the mechanochemical degradation, which is caused by shear stresses.

We have also noticed the curious analogy between the turbostratic morphology of carbon black particles and the onion-like graphitic particles.     

高结构炭黑酸化改性的研究

通过改变时间、硫酸浓度等反应条件,酸化改性不同品种炭黑,得到了实验所需试样.采用自然沉降法测定了酸化改性高结构炭黑在水溶液中的分散性及稳定性.利用激光粒度分布仪检测了每种改性炭黑的遮光率,根据酸碱滴定法定量分析了炭黑表面基团与分散性的关系,并比较了改性炭黑与色素炭黑之间的性能指标.结果表明,炭黑N234与6mol/L硫酸反应8h制备的改性炭黑分散性最佳,原因是其表面的酚羟基和内酯基含量有所增加.通过比较炭黑的分散性及市场价格,得知改性炭黑优于色素炭黑.     

超支化聚合物在炭黑表面接枝改性的研究

以羟甲基化炭黑为中心核,利用其活性羟基与AB3型单体进行缩聚反应,在炭黑的表面原位接枝超支化聚合物。实验表明,炭黑表面接枝超支化聚合物后,粒子间聚集作用减弱,在乙醇中的分散性和稳定性提高,且对PVC有很好的增强、增韧作用。     

用于电泳显示的纳米炭黑粒子的表面改性

采用氧化还原自由基聚合的方法,将丙烯酸甲酯单体接枝到氧化炭黑的表面,并进行粒径分布、扫描电子显微镜,及zeta电位对其在IsoparL中分散性表征,结果显示,聚丙烯酸甲酯接枝的炭黑在IsoparL中的分散性有明显的提高。将表面修饰后的纳米炭黑粒子用作电泳显示器件的黑色显色粒子,在0．3V／μm的驱动电场下,具有良好的显示性能,对比度达到5．25,响应时间934ms。     

白炭黑及其研究与应用现状

白炭黑是一种人工合成的白色质轻超细的无定形二氧化硅多孔粉体材料。本文介绍了白炭黑的组成、聚集态结构、表面结构和独特的物化性能,指出：非晶态的SiO2颗粒,纳米级的一次粒子,复杂的粒子内部结构和表面结构,是白炭黑具有比表面积大、活性高等优良物理化学性能的根本原因,因而广泛应用于橡胶、塑料、油漆涂料等行业,尤其在白色或浅色填料的应用中,与炭黑相比,具有不可替代性。通过进一步介绍白炭黑的生产工艺与工业应用现状,对比白炭黑的气相法和沉淀法两种生产工艺及其产品特点,提出今后的发展方向是：进一步改进白炭黑沉淀法生产工艺,提高产品质量;加强白炭黑表面改性技术研究,进一步提高白炭黑产品附加值。     

碳黑比表面积标准物质的研制

选择商品化的碳黑作为比表面积标准物质候选材料,利用交叉缩分的方法对碳黑样品进行分装。经均匀性、稳定性(18个月)检验,碳黑标准物质样品具有良好的均匀性和稳定性。按照国际公认的氮气物理吸附BET方法,联合测量能力经确认过的8家实验室对碳黑标准物质样品进行定值(104.6、29.9、8.96 m2/g)。与国内外同类标准物质比较表明:研制的3种碳黑比表面积标准物质的相对不确定度(2.1%、2.3%和3.2%)达到国际同类标准物质的先进水平。     

用红外光谱法研究橡胶/炭黑的界面相互作用

用红外光谱法(FI-IR)研究了橡胶微观结构、炭黑表面基团对橡胶/炭黑的界面相互作用的影响。研究表明,炭黑加入后各分子基团的振动均发生红移。炭黑与富电子的分子链相互作用大,即天然橡胶(NR)>丁基橡胶(BR)>丁苯橡胶(SBR)>丁腈橡胶(NBR);对侧基的影响小于对主链的影响。极性基团丙烯腈含量(ACN)增加,除ν(C≡N)外碳链上的其它基团均发生蓝移,且支链上双键基团所受影响最大。炭黑加入后,减弱了ACN含量增加对链段间作用力的影响,随ACN含量增加各基团蓝移较纯胶的小。门尼黏度仅影响δCH2的振动峰位。     

以石英为原料制备白炭黑的实验研究

为研究白炭黑的制备工艺,以石英原矿、浓硫酸、Na2CO3和NaOH为原料,利用煅烧-淬冷-硫酸酸洗工艺制备质量分数大于99%的高纯石英粉,并利用煅烧-沉淀法制备非晶白炭黑。采用X射线荧光(XRF)和X射线衍射(XRD)等手段研究钠源(Na2CO3)与石英比例、不同钠源(NaOH)等对白炭黑品质的影响。结果表明:将石英与Na2CO3或NaOH混合煅烧后制成溶液,通入CO2气体后可生成非晶白炭黑,最佳工艺条件为:n(Na2CO3)∶n(SiO2)=1∶1,混合物在1 250℃下煅烧2.5 h。