超细单分散氨基功能化球形SiO2颗粒的合成与表征

在较佳工艺条件下,合成了超细单分散氨基功能化球形SiO2,其结构采用红外光谱、X衍射线能谱进行表征,其颗粒大小、形貌及表面形态采用扫描电子显微镜进行观测.最佳合成条件为,球状SiO2(Ⅰ):TEOS 20mL、氨水5mL、正己醇20mL、水3mL、环己烷75mL、TritonX-100 20mL,于25℃反应24h.氨基功能化硅烷(Ⅱ):产物Ⅰ2.5g、甲苯100mL、氨丙基三甲氧基硅烷3mL,于110℃甲苯回流24h.     

两亲性纳米SiO2复合材料的合成

以3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷改性过的纳米SiO2作为原料,通过季铵化反应得到两亲性的纳米SiO2复合材料.利用傅里叶红外(FTIR)、热失重分析(TGA)、X射线光电子能谱(XPS)等检测手段研究了合成材料的结构;通过透射电镜(TEM)对合成的尺寸及微观形貌进行了分析;利用其在水/甲苯混合体系中的分散探讨了合成材料的两亲性.结果表明,合成的纳米SiO2复合材料表面接枝的有机成分约为11wt%,该纳米SiO2复合材料具有很好的两亲性.     

三甲基硅基羟乙基纤维素的合成及表征

以六甲基二硅胺烷(HMDS)作为硅烷化试剂,合成了三甲基硅基羟乙基纤维素.采用红外光谱及核磁共振对产物的结构进行了表征.研究了反应温度、反应时间、共溶剂等因素对羟乙基纤维素甲硅烷基化率的影响.结果表明,当TMCS(三甲基氯硅烷)/OH的摩尔比率为0.2,共溶剂甲苯/DMSO的体积比为2:3,反应温度为60℃,反应时间为24h,HMDS/OH的摩尔比率为2时,所得三甲基硅羟乙基纤维素的甲硅烷基化率可达到83.2%.并建立了用气相色谱法测定甲硅烷基化率的方法.     

制备HDI及IPTS的新方法

采用毒性较小的固体光气(BTC)代替光气与己二胺和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷反应合成了1,6-己二异氰酸酯(HDI)以及γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷(IPTS),研究了原料配比、加料温度、反应温度以及反应时间等对实验产物的影响.实验表明,-NH-和固体光气的比例为3:1,加料温度为-20℃,反应温度为60℃,反应时间为3h时能够得到目标产物.用红外光谱和质谱对产物进行了表征,结果显示合成产物具有异氰酸酯的显著特征,纯度较高.因此采用BTC代替光气合成HDI和IPTS是一条切实可行的路线.     

生物质制备无定形SiO_2及其表面改性

将稻壳灰与碳酸钠溶液反应,采用沉淀法制备SiO2,滤饼用聚乙二醇6000(PEG6000)进行表面改性。结果表明:在反应温度100℃、料液比为15g:300mL、碳酸钠浓度18wt.%、反应时间3.5h时SiO2的产率达95.2%,XRD表征为高度无定形结构。滤饼在100mL水中分散,当改性温度80℃、改性时间1.5h、PEG6000的相对添加量为15%时,改性后的SiO2的DBP吸着率达2.78mL/g,相对于未改性的DBP吸着率2.08mL/g增加0.7mL/g,FT-IR谱图表明,采用PEG6000改性后的SiO2表面得到明显改善。     

单分散双功能化复合二氧化硅微球的可控合成

在水溶液中,以硫氰基丙基三乙氧基硅烷(TCPTES)为前驱体,氨水为催化剂,合成了TC-SiO_2聚倍半硅氧烷微球。进一步以TC-SiO_2微球为核,用脲丙基三乙氧基硅烷(UDPTES)在其表面进行溶胶-凝胶反应,制备了TC-SiO_2@U-SiO_2双功能化核壳结构复合微球。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重(TG)对所得微球的形貌、结构及性能进行了表征。实验结果表明,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的用量和包覆时间对所得双功能化微球TC-SiO_2@U-SiO_2的粒径和形貌有着重要影响。当CTAB为30mg,水、乙醇分别为20mL和7mL,TC-SiO_2球为40mg,氨水为0.3mL,UDPTES为0.6mL时,室温下反应20h,可制得粒径630~690nm且分散性良好的TC-SiO_2@U-SiO_2微球。     

水分散性纳米SiO_2/含氟聚合物复合乳液的制备及表征

以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)为原料,在十二烷基硫酸钠(SDS)/OP-10复合乳化剂作用下,以氨水为催化剂制备水分散性功能化纳米SiO2粒子。采用乳液聚合法,在乙烯基功能化纳米SiO2表面接枝短氟链含氟丙烯酸酯聚合物,合成纳米SiO2/含氟聚合物复合乳液,并通过红外光谱(IR)、粒径分析、热失重(TGA)等方法表征所得产物的结构及性能。结果表明,纳米SiO2/含氟聚合物复合乳液具有较好的分散稳定性及耐热稳定性。     

有机硅烷偶联剂对聚丙烯酸酯/纳米SiO_2复合材料性能的影响

同步采用无皂乳液聚合法和溶胶-凝胶法制备了聚丙烯酸酯/纳米SiO2复合材料,通过TEM、力学性能、DSC、TG和XRD等检测手段研究了不同有机硅烷偶联剂对聚丙烯酸酯/纳米SiO2复合材料性能的影响.结果表明,分别采用3-甲基丙烯酸氧丙基三甲氧基硅烷(MEMO)和乙烯基三甲氧基硅烷(VTMO)制备的纳米复合材料,力学性能随其用量的增加而同步增强增韧;TEM结果表明,采用MEMO和VTMO制备的聚丙烯酸酯/纳米SiO2复合材料中的纳米SiO2的粒径约20nm,且分布均匀;热性能结果表明,采用乙烯基三乙氧基硅烷(VTEO)制备的纳米复合材料的玻璃化温度(-8.1℃)和热裂解温度(350℃)最高;XRD结果表明,有机硅烷偶联剂的加入降低了纳米复合材料的结晶度.     

Mg2SiO4固相合成及其性能研究

以碱式碳酸镁和SiO2为原料,采用固相反应法合成MgzSiO4.结果表明,当Mg/Si比为2∶1.2,在1200℃以上空气气氛中预烧3h,能合成出单相的Mg2SiO4.在1280～1340℃保温2h烧结成瓷后,其1MH2介电常数为7.05±0.05,损耗角正切变化范围在(2～5)×10-4之间,体积密度为(3.1±0.5)g/cm3.     

含氟体系中无模板剂合成SSZ-13分子筛

本实验以玻璃纤维为硅源,在不添加有机模板剂的条件下通过水热合成法合成了SSZ-13分子筛.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)等表征手段,探讨原料投料比中硅源的含量、SiO2/Al2 O3比、体系碱度及晶化时间对SSZ-13分子筛形成的影响.结果表明,在120℃下,晶化反应24 h,且初始混合物的物质的量之比n(Na2O):n(Al2O3):n(SiO2):n(H2O):n(NH4F)=3:1:3.5:250:1时,制备得到了纯相的SSZ-13分子筛.该合成过程中不添加任何有机模板剂,降低了生产成本,且无需煅烧去除有机模板剂,减少了有害气体的排放.     

一种新型的磺化聚芳醚酮质子交换膜材料

利用先聚合后磺化的方法合成了一种新型磺化聚芳醚酮,FTIR和HNMR结构表征表明,其磺酸基只连在悬挂侧链上.利用浇铸法将该材料制备成膜,对膜的离子交换容量(IEC)、平均当量重量(EW)、磺化度(SD)、吸水性、线性膨胀率及其电导率进行了表征,结果表明这种膜材料具有良好的吸水性和较低的线性溶胀率,所制得的膜在100℃、100%相对湿度时的质子电导率与Nafion-117~(R)膜相近,有望作为质子交换膜使用.     

聚醚聚氨酯/离子化聚醚阳离子型固体电解质的研究

由富马酸二甲酯通过磺化及酯交换反应合成了一系列不同分子量的侧链为磺酸钠基团的磺化聚醚，并将它们与聚氨酯共混制得了阳离子型聚氨酯固体电解质，利用红外，拉曼，DSC，交流复阻抗谱对该体系进行了研究，结果表明，聚氨酯／离子化聚醚复合膜具有一定的导电能力；离子化聚醚的分子量，加入量影响复合膜的导电性能，随着离子化聚醚含量的增加，电导率增大，复合膜的导电性能随温度的上升而提高，在一定的温度范围内，导电行为符合Arrhenius公式。     

Preparation of sulfonated poly (phthalazinone ether ketone ketone) and properties of the composite membranes SPPEKK/BPO4

通过亲核缩聚反应合成含二氮杂萘酮结构的磺化聚芳醚酮酮(SPPEKK), 并经原位复合制备了磺化聚芳醚酮酮/磷酸硼(SPPEKK/BPO₄)复合质子交换膜. 用核磁共振谱(¹H--NMR)和FT--IR光谱表征纯膜及其复合膜结构, 研究了BPO₄的含量对复合膜的保水能力、热稳定性能、质子传导率以及复合膜中BPO₄稳定性能的影响. 结果表明, 随着BPO₄含量的增加, SPPEKK/BPO₄的复合质子交换膜质子传导率逐渐增大. 当BPO₄含量达到30\%时, 质子传导率达到6.3 ×10^-2 S/cm(90℃). 用原位生成法制备的SPPEKK/BPO₄在保持一定尺寸稳定性和热稳定性的前提下, 膜的导电性能明显改善.     

Structural,thermal and electrical properties of plasticised PVA based polymer electrolyte

Polymer electrolyte films of polyvinyl alcohol as host polymer, poly(3,4-etylenedioxythiophene)/poly(styrenesulphonate), magnesium bromide were prepared using solution cast technique. Succinonitrile was used as plasticiser in the matrix at different concentrations. These films were characterised using thermogravimetric analysis, X-ray diffraction and ac impedance spectroscopy. The conductivity measurement was used to determine the ionic conductivity of the polymer electrolyte at different temperature and frequency values, giving some insight into its potential utility as a solid membrane in solid state batteries. The ionic transference number of mobile ions has been estimated by a dc polarisation method, and the results reveal that the conducting species are predominately ions. A solid state magnesium battery was fabricated and characterised.     

磺化聚苯醚/聚醚酰亚胺共混质子交换膜的制备与性能

以磺化聚苯醚(SPPO)和聚醚酰亚胺(PEI)为原料,采用溶液共混法制备了SPPO/PEI共混质子交换膜,并经扫描电镜(SEM)、热重分析、拉伸测试等对膜的结构和性能进行了表征。结果表明,共混膜较纯SPPO膜具有更高的热稳定性、力学性能和尺寸稳定性;SPPO与PEI之间的强烈氢键相互作用使两组分之间并未发生明显的相分离。PEI的引入虽使得共混膜的质子传导率有所下降,但对于PEI含量在40%以下的共混膜,其质子传导率仍维持在约10-2S/cm的数量级水平,能满足质子交换膜的要求。     

质子交换膜用部分含氟磺化聚芳醚的合成与性能研究

通过直接磺化的方法,合成了一种部分含氟的磺化聚芳醚.由于特殊单体结构的设计,在聚合物主链上引入甲基取代基,对聚合物主链进行保护.用氯磺酸直接磺化方法在聚芳醚侧基上引入磺酸功能基,实现了聚合物磺化结构的可控定位合成,得到了稳定性较好的磺化聚芳醚.用溶液浇膜法制备了质子交换膜,研究了膜的各种性能.这种膜具有较高的导电性、吸水性和好的抗水解性、热稳定性.由于特殊结构的设计和部分氟的引入,这种膜的抗氧化性有显著的提高.     

A lithium poly(pyromellitic acid borate) gel electrolyte membrane for lithium-ion batteries

Lithium poly(pyromellitic acid borate) (PPAB) was synthesized via polymerization of lithium tetramethanolatoborate and silylated pyromellitic acid. The synthesized material was characterized by Fourier transformation infrared spectroscopy, ¹¹B nuclear magnetic resonance, scanning electron microscopy, and thermogravimetric analysis. And electrochemical characterizations were carried out on the blended PPAB/PVDF-HFP membrane. The PPAB-based composite membrane exhibits high lithium ionic conductivity, a broad electrochemical window and a high lithium-ion transference number. The battery cells assembled with the PPAB/PVDF-HFP/EC:PC composite membrane as the electrolyte perform reasonably well not only at elevated temperature but also at room temperature with good cyclability and discharge capacity, making the material suitable for applications in lithium-ion batteries.     

Molecular Design of the Solid Copolymer Electrolyte- Poly(styrene-b-ethylene oxide) for Lithium Ion Batteries

Poly(ethylene oxide) (PEO) is a commonly used electrolytic polymer in lithium ion batteries because of its high viscosity which allows fabricating thin layers. However, its inherent low ionic conductivity must be enhanced by the addition of highly conductive salt additives. Also its weak mechanical strength needs a complementary block, such as poly(styrene) (PS), to strengthen the electrolytic membrane during charging/discharging processes. PS is a strong material to complement the PEO and to create a reinforced copolymer electrolyte termed as the poly(styrene-b-ethylene oxide) (PS-PEO). In this work, molecular dynamics simulations are employed to study the effects of doping the PS constituents into the PEO based copolymer electrolyte. The results reveal that strengthening the mechanical strength increases the intra conjugation forces which penalize the ionic conductivity. Hence both ionic conductivity and mechanical strength of the copolymer have to be compromised. This paper designs the optimized molecular structure through the atomistic analysis instead of try-and-error experiments.     

Effect of complexing salt on conductivity of PVC/PEO polymer blend electrolytes

Solid polymer electrolyte membrane comprising poly(vinyl chloride) (PVC), poly(ehylene oxide) (PEO) and different lithium salts (LiClO₄, LiBF₄ and LiCF₃SO₃) were prepared by the solution casting technique. The effect of complexing salt on the ionic conductivity of the PVC/PEO host polymer is discussed. Solid polymer electrolyte films were characterized by X-ray diffraction, FTIR spectroscopy, TG/DTA and ac impedance spectroscopic studies. The conductivity studies of these solid polymer electrolyte (SPE) films are carried out as a function of frequency at various temperatures ranging from 302 K to 353 K. The maximum room temperature ionic conductivity is found to be 0·079 × 10^?4 S cm^?1 for the film containing LiBF₄ as the complexing salt. The temperature dependence of the conductivity of polymer electrolyte films seems to obey the Vogel-Tamman-Fulcher (VTF) relation.     

P(MMA-VAc-LiAA)聚合物电解质的制备及表征

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、醋酸乙烯酯(VAc)和丙烯酸锂(LiAA)为单体,采用种子乳液聚合法制备了(P(MMA-VAc-LiAA)三元共聚物.利用红外光谱(FTIR),核磁共振(~1HNMR),差示扫描量热(DSC) /热重分析(TG),X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)等方法对聚合物的结构进行了表征.将P(MMA-VAc-LiAA)与LiClO_4共混,采用流延法制备了聚合物电解质膜,用交流阻抗方法测试了电解质膜的电导率,结果表明,该聚合物电解质室温离子电导率可以达到10~(-3)S/cm.而且离子电导率随着温度的升高而迅速增加,电导率-温度曲线符合Arrhenius方程.机械性能测试结果表明,在P(MMA-VAc)的基础上,引入第三单体LiAA可以改善膜的收缩性与力学性能.