碳酸氢钠的改性及其对聚丙烯发泡行为的影响

为了提高碳酸氢钠的分解温度,使其满足于聚烯烃材料的功能化需求,设计"一步法"和"两步法"合成技术,以碳酸氢钠(SB)为核,环氧树脂(EP)为壁材,制备得到EP@SB微"胶囊"。利用红外(FT-IR)、热重(TG)、扫描电镜(SEM)等技术,研究不同方法改性后碳酸氢钠分解温度、形貌和性能的变化,并探究改性碳酸氢钠对聚丙烯(PP)发泡行为的影响。结果表明:改性后碳酸氢钠的分解温度相比纯的碳酸氢钠提高了36℃,分解温度区间由67降为25℃;两步法改性得到的EP@SB比表面积更大、分散性更好,且相比未改性碳酸氢钠,在聚丙烯(PP)中的发泡行为改善明显,平均泡孔直径变小、发泡倍率提高将近3.2%。     

碳酸氢钠的改性及其热分析

考察了不同目数下碳酸氢钠的热分解温度;采用熔融法和溶液法,使用硬脂酸、芥酸酰胺等5种改性剂对碳酸氢钠进行改性,利用DSC和TG评价其改性效果。结果表明：碳酸氢钠的目数对其热分解温度有一定影响;采用有机包覆改性碳酸氢钠的方法能够有效提高其分解温度,缩短分解区间,提高分解速率,从而应用于泡沫塑料加工;当NaHCO3∶硬脂酸的质量比为1∶0.5时,采用熔融法所得的改性碳酸氢钠的起始分解温度由115 ℃提高至178 ℃,分解区间由61 ℃缩短至25 ℃;改性前后碳酸氢钠的热分解反应都符合“成核与核增长”机理中的Avrami-Erofeev方程,改性剂的添加会导致核成长因子n的增加,改性碳酸氢钠的活化能Ea也有所 提高。     

纳米凹凸棒土改性聚氨酯纤维的热性能研究

用不同含量的纳米凹凸棒土(AT)改性聚氨酯(PU)纤维,研究了改性PU纤维热分解动力学,测定了分解活化能,讨论了AT对改性PU纤维热性能的影响。结果表明:AT的加入,提高了PU纤维的起始分解温度,改善了纤维的热稳定性;加入质量分数为1.5%的AT,改性PU纤维的起始分解温度相比纯PU纤维提高了近14℃,增强了PU硬段的热分解稳定性。     

EP/MOC复合材料热分解动力学与阻燃性能研究

采用Kissinger法和Crane法对环氧树脂/氯氧镁(EP/MOC)阻燃复合材料在空气中不同升温速率下的热重(TG)和差热(DTA)曲线进行了热解动力学研究。测定了EP/MOC复合材料中EP起始分解和终止分解放热峰的特征温度。结果表明:EP/MOC复合材料中的EP活化能高于纯EP,说明MOC增强了EP的热稳定性,提高了热解温度;EP/MOC中的EP热分解反应级数和纯EP基本相同,说明同条件下的EP和MOC对热分解速率的影响是相同的;另外,该EP/MOC复合材料具有良好的阻燃性能。     

无机吸热型发泡剂碳酸氢钠的改性研究

利用差示扫描量热法(DSC)研究了不同改性剂时碳酸氢钠热分解效应的影响，发现处理后样品的起始分解温度、最快分解温度、终止分解温度均有不同的提高，而且发泡温度范围明显变窄，完全可以满足塑料加工的要求。探索了放热型发泡剂与碳酸氢钠混用的分解热效应。     

包覆改性纳米CaO基CO_2吸附剂的反应吸附性能

对包覆改性纳米CaO基CO_2吸附剂的反应吸附性能进行研究,分别采用惰性材料MgO和TiO_2对纳米CaCO_3表面进行包覆改性,并以铝溶胶为黏结剂,通过混合造粒的方法制备改性纳米CaO基CO_2吸附剂。在相同的吸附温度(600℃)、CO_2分压(0.015 MPa)、再生温度(750℃)以及N_2气氛的条件下,采用热重分析仪(TGA)分别考察了吸附剂的分解温度、吸附速率、吸附容量及循环吸附容量的稳定性。结果表明:MgO和TiO_2包覆改性吸附剂的分解温度较未包覆改性的吸附剂分解温度分别提高了20和35℃:经过30次循环后,包覆改性的吸附剂的吸附速率和吸附容量均明显大于未改性的吸附剂,其中包覆TiO_2改性的吸附剂具有较好的吸附容量稳定性,30次循环后,吸附容量衰减率为34.85%,包覆MgO改性的吸附剂吸附容量衰减率为38.89%,而未经过包覆改性的吸附剂吸附容量衰减率为54.87%。     

球形硝基胍粒径对改性单基发射药热安定性和力学性能的影响

为了改善改性单基发射药的安定性和力学性能,制备了含3种不同粒径(50、80和110μm)球形硝基胍(NQ)的改性单基发射药,通过差示扫描量热法、真空安定性试验和甲基紫试验研究了其热分解过程和热安定性,并测试了其抗冲击和抗压缩强度,分析了NQ粒径变化对改性单基发射药热行为和力学性能的影响。结果表明,3种含球形NQ的改性单基发射药试样有两个热分解过程,第一个分解过程对应的是混合硝化棉的分解,第二个分解过程是RDX和NQ的分解,但是第二个分解过程不明显;随着NQ粒径从50μm增至110μm,发射药试样的热分解峰温从176.84℃提高至179.71℃;真空安定性试验中试样48h放气量从0.7558mL/g降至0.5964mL/g,甲基紫试纸变为橙色的时间从44min延长至54min,且加热5h后未发生爆炸;发射药试样的抗冲击强度从4.23kJ/m~2降至3.81kJ/m~2,抗压缩强度从56.93MPa降至53.85MPa。表明球形NQ粒径的增加有利于提高发射药的热安定性,但会降低其力学性能。     

PMMA/TiO2纳米复合材料的性能研究

利用偶联剂钛酸正丁酯对纳米二氧化钛颗粒进行预处理, 而后通过原位聚合制备了表面包覆聚甲基丙烯酸甲酯的纳米二氧化钛粉体. 通过红外光谱(FI-IR)、热重分析(TG)、差热扫描(DSC)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)等研究了PMMA/TiO2有机-无机纳米复合材料的结构和性能.结果表明,PMMA包覆在TiO2的表面,包覆率为38.44%;PMMA/ TiO2纳米复合材料的起始分解温度和玻璃化温度分别为337 ℃和138 ℃,平均粒径为22.7 nm.表面改性后的纳米二氧化钛颗粒在有机溶剂中具有良好的分散稳定性能,同时确定了原位聚合PMMA/TiO2的最佳工艺条件为改性剂的用量15.8%,超声聚合反应时间1.5 h,反应温度为80 ℃.     

改性纳米碳酸钙对环氧树脂胶粘剂性能的影响

采用剪切强度测定、热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、交流阻抗(EIS)及其他测试方法研究了DL-α-丙氨酸改性纳米碳酸钙(CaCO3)对环氧树脂(EP)胶粘剂性能的影响。研究结果表明:对含改性纳米CaCO3的EP胶粘剂而言,其剪切强度比含未改性纳米CaCO3的EP胶粘剂提高了2MPa,其热分解温度比未加纳米CaCO3的EP胶粘剂提高了10℃,并且其耐蚀性能也得到显著提高;填料分散性良好且无明显的团聚现象。     

羟丙基纤维素接枝抗菌改性研究

采用自制的有机硅抗菌剂(SSB)和羟丙基纤维素(HPC)反应,获得了抗菌改性的羟丙基纤维素(m-HPC),并用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、热失重分析(TG)等方法表征了其结构和热稳定性,采用抑菌圈法初步研究了m-HPC的抗菌性能。FTIR和XPS研究表明,SSB成功的接枝到HPC上。由于SSB的热分解温度低于HPC,导致经SSB抗菌改性的m-HPC的热分解温度(260℃)要低于HPC的起始分解温度(304℃),但不影响m-HPC的正常使用。抑菌圈试验表明,经抗菌改性的m-HPC具有较好的抗菌能力,在化妆品、食品和医药等领域存在潜在的应用价值。     

超低温重结晶法制备纳米FOX-7及性能研究

为了制备出粒径均匀且分散性较好的纳米FOX-7,采用液氮超低温重结晶法在不同溶剂条件下制备了纳米FOX-7;采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TG)对所制备的纳米FOX-7的性能进行了表征,并测试了其撞击感度和摩擦感度。结果表明,所制备的纳米FOX-7的平均晶粒度为30nm左右,颗粒平均粒径均在100~200nm之间;与原料FOX-7相比,其高低温分解放热峰之间的温度范围变窄,能量释放效率及分解放热焓有较大提高,撞击感度和摩擦感度明显降低。不同溶剂由于其溶解度和极性的不同,所制备样品的颗粒粒径有所不同,溶解度与极性越大,所制备的颗粒粒径越小、热性能越好、感度更低。当溶剂为N-甲基吡咯烷酮时,所制备的纳米FOX-7的颗粒粒径在100nm以下占比为18%,初始分解峰温提高了11.8℃,分解放热焓提高了19%,特性落高从87.2cm提高至138.2cm,摩擦感度从216N提高至360N。     

含亚甲基链段柔性固化剂的制备与性能研究

以双官能度EP(环氧树脂)对脂肪族二胺进行改性,制备了含多段长亚甲基链段的柔性固化剂。采用FT-IR(红外光谱)法、TGA(热失重分析)法、非等温DSC(差示扫描量热)法和β-T(升温速率-温度)外推法等对改性固化剂的结构、改性固化剂/EP胶粘剂的性能(包括热稳定性、动态力学参数和最佳固化温度等)进行了分析和验证。结果表明:改性固化剂/EP胶粘剂固化体系的表观活化能为86.73 kJ/mol、反应级数为1.24和最佳固化温度为66℃;当n(EP):n(改性固化剂)=1:0.50时,相应胶接件的-196℃、室温、60℃剪切强度分别为16.84、14.73、13.52 MPa,说明其强度和韧性俱佳,并且完全满足实际使用要求。     

EP/GNs/MWCNTs复合材料的导热性能

以多壁碳纳米管(MWCNTs)和石墨烯纳米微片(GNs)为导热填料,环氧树脂(EP)为基体采用溶剂和超声分散法,制备了EP/GNs/MWCNTs导热复合材料,并与EP/MWCNTs及EP/GNs复合材料的导热性能进行了对比。采用透射电子显微镜观察其微观结构,采用Hot Disk热导率测试仪测试其导热性能,采用差示扫描量热法和热重分析仪测试其耐热性及热稳定性。结果表明,MWCNTs和GNs共同作为EP导热填料时,相比于单组分填料(MWCNTs或GNs)更易形成导热网络;EP的热导率、玻璃化转变温度(Tg)和热分解温度均随着MWCNTs或GNs含量的增加而提高,其中,GNs更有利于提高EP的热导率和热分解温度,MWCNTs更有利于提高EP的Tg。在相同的导热填料含量下,相对于其中的任一单一填料,MWCNTs/GNs共同作用时,对热导率的提高有更显著的效果,且随着其中GNs比例的增加,热导率逐渐增大。当GNs和MWCNTs的体积分数分别为0.6%和0.4%时,EP/GNs/MWCNTs复合材料的热导率、Tg和起始分解温度分别为0.565 W/(m·K),152℃和316℃,分别比纯EP提高了132.5%,34.5%和8.2%。     

EP/改性DDM体系的固化反应动力学及性能研究

采用非等温DSC(差示扫描量热)法对EP(环氧树脂)/改性DDM(4,4′-二氨基二苯基甲烷)体系的固化反应过程进行了跟踪。采用Kissinger、Ozawa、Crane和T-β(温度-升温速率)外推法等得到该固化体系的动力学参数和固化工艺条件,并对其力学性能和热变形温度进行了测定。结果表明:EP/改性DDM体系的表观活化能为49.43 kJ/mol,反应级数为0.869,固化条件为"85℃/2 h→125℃/2 h",热变形温度为130℃;与EP/DDM体系相比,该固化体系的表观活化能降低了7.0%,热变形温度下降了16.1%,拉伸强度和压缩强度提高了20%以上,而弯曲强度和弯曲模量基本上保持不变。     

多面体低聚倍半硅氧烷对环氧树脂热性能影响分析

选用有机–无机纳米杂化材料乙烯环氧基多面体低聚倍半硅氧烷(EOVS)和环氧醚基多面体低聚倍半硅氧烷(GPOSS)为改性剂,与4,4′-二氨基二苯甲烷环氧树脂共混制得不同改性剂质量分数(树脂与改性剂总质量的百分数)的EOVS或GPOSS改性环氧树脂,考察了改性树脂的固化反应程度、玻璃化转变温度(Tg)和热稳定性。结果表明,当EOVS或GPOSS的质量分数为1%时,两种改性树脂的固化交联程度和Tg最高,Tg比未改性树脂分别提高了9.18℃和11.51℃;当EOVS质量分数为5%或GPOSS质量分数为1%时,改性树脂的热失重5%温度比未改性树脂提高6.24℃和8.1℃。在笼形结构的空间位阻和Si—O、Si—C等高键能化学键的综合作用下,多面体低聚倍半硅氧烷的引入可提高环氧树脂的热性能。     

三乙烯四胺固化有机蒙脱土/环氧树脂复合体系的研究

以三乙烯四胺作为EP(环氧树脂)的常温固化剂制备EP/OMMT(有机蒙脱土)/三乙烯四胺纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)法,差示扫描量热(DSC)法等手段研究了不同配方对EP/OMMT/三乙烯四胺固化体系的凝胶时间、力学性能、热性能及OMMT的插层剥离行为等影响。结果表明:对EP/OMMT/三乙烯四胺复合材料而言,90~120℃固化体系的OMMT剥离与插层效果优于室温固化体系;当固化温度为120℃时,EP/OMMT/三乙烯四胺复合材料的耐湿热性能和弯曲强度均优于常温固化体系;EP/OMMT/三乙烯四胺复合材料经常温固化24 h后,其冲击强度比纯EP体系提高了7%~12%。     

四针状氧化锌晶须改性硅橡胶的性能

制备了四针状氧化锌晶须（ZnOw）/硅橡胶复合材料;详尽地研究了晶须改性硅橡胶复合材料的力学性能、热稳定性及阻尼性能;通过扫描电镜观察了材料的断面以及晶须在基体中的分散性。结果表明：随氧化锌晶须填充量的增加,硅橡胶的力学性能降低,热稳定性和阻尼性能有明显的提高。当填充量为20份时,与纯硅橡胶相比,复合材料的热分解温度提高了近10 ℃,最大损耗因子提高了21%,有效阻尼温域向高温偏移了约15 ℃。     

花状α-Co(OH)_2的制备及其对高氯酸铵热分解的催化作用

以六水氯化钴、氢氧化钠及氨水为原料,在室温且不使用表面活性剂的条件下制备了纳米花状α-Co(OH)_2球形颗粒;用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)表征了α-Co(OH)_2纳米花的组分、结构和形貌,用差示扫描量热仪(DSC)研究了α-Co(OH)_2纳米花对高氯酸铵(AP)热分解性能的影响。结果表明,α-Co(OH)_2为球形颗粒,粒径大小均一,是由纳米片组成的花状结构,纳米花的直径为300~400nm;当α-Co(OH)_2纳米花质量分数为3%时,AP的分解温度为281℃,与纯AP相比提前了158℃,放热量达1 502J/g,表明α-Co(OH)_2纳米花对AP的热分解具有优异的催化作用。