硅烷偶联剂对硅溶胶及其膜层表面开裂性的改性效果

为了改善硅溶胶膜层的开裂性,使用甲基三氧甲基硅烷和KH-570 2种硅烷偶联剂对硅溶胶正硅酸乙酯进行改性。比较了2种偶联剂对硅溶胶膜层的影响,应用金相显微观察、傅立叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜观察等系统研究了偶联剂KH-570对硅溶胶及其膜层的改性效果。结果表明:2种硅烷偶联剂都可以明显减少膜层的裂纹,使其表面更加平整;在同样的用量下,偶联剂KH-570对减少涂层表面裂纹的效果更加明显;加入KH-570偶联剂的硅溶胶体系内由于生成了有机-无机杂化的网络结构而有效地减缓了膜层开裂性,提高了其耐蚀性能。     

环糊精/蒙脱石基复合凝胶的制备与性能研究

选用聚乙二醇为原料,以环糊精为交联剂和硅烷偶联剂改性的蒙脱石为增强材料制备聚乙二醇/环糊精/蒙脱石(PEG/CD/MMT)复合凝胶。通过傅里叶转换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)对凝胶的结构进行表征;用热失重(TGA)分析复合凝胶内各组分含量以及凝胶的分解温度;通过拉伸、压缩以及流变检测凝胶的力学性能;实验结果表明,凝胶改性前后,其承受最大载荷时的应力提升了至少3倍;凝胶中加入蒙脱石后,复合凝胶材料的力学性能较为优异。原子吸收分光光度计(AAS)和紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)测试结果显示复合凝胶对金属和有机物芳香族化合物有较好的吸附性能。这种复合凝胶可在污水处理方面有很好的应用前景。     

有机与无机改性蒙脱石对鲑鱼精DNA吸附特征研究

利用聚羟基Fe/Al制备出无机柱撑蒙脱石,以阳离子表面活性剂HDTMA、阴离子型的表面活性剂SDS作为有机改性剂制备出有机改性蒙脱石,并且通过XRD、FT-IR、BET和zeta电位等表征手段对柱撑粘土进行表征,首次研究了具有不同层间结构的改性蒙脱石对鲑鱼精DNA的吸附特征。DNA吸附量大小顺序为HTDM-MMT>MMT>SDS-MMT-Fe/Al-MMT。HTDMA改性促进了蒙脱石的吸附,吸附量达61.04μg/mg。而SDS覆盖其表面后,吸附量减至26.88μg/mg。在pH值为5.0～9.0范围内,有机改性蒙脱石对DNA的吸附量随pH值下降幅度远小于原土。吸附动力学研究表明,控制改性蒙脱石吸附DNA的主要步骤是化学吸附。用NaOAc和NaH2PO4解吸DNA时,有机与无机蒙脱石解吸规律有明显差异。实验结果表明,结构、电负性及表面性质是影响不同改性蒙脱石吸附DNA分子的关键因素。     

纳米ATO粉体的表面改性研究

采用偶联剂对纳米ATO(氧化锡锑)粉体进行表面改性,综合考察了偶联剂的品种与用量、反应时间及反应温度对表面改性效果的影响,从而确定最佳表面改性条件.利用红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)以及光吸收率等表征手段来研究表面改性的效果及分散状况.结果表明,纳米ATO粉体表面改性的最佳条件为:选用硅烷偶联剂KH570,添加量为2份,反应水浴温度为80℃,反应5h.     

锂皂石的有机改性及聚丙烯/有机化锂皂石复合材料的制备

分别采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)以及偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对锂皂石进行修饰,制备有机化的锂皂石(Laponite)。然后将有机化的锂皂石与聚丙烯(PP)进行熔融共混,制备PP/有机化锂皂石复合材料。红外光谱(FT-IR)和热失重分析表明改性剂成功的修饰了锂皂石。PP/有机化锂皂石复合材料的断裂伸长率较PP有明显的改善。     

锂皂石的制备方法及其应用

针对天然锂皂石资源稀缺、开发生产能力低的现状,对锂皂石的制备工艺及其应用进行综述,包括对天然锂皂石矿物进行干法或湿法提纯、人工合成锂皂石以及天然蒙脱石锂化改型;根据锂皂石特有的晶体结构特点,介绍其在日用化工、吸附剂、催化剂载体以及纳米复合材料等领域中的应用研究和成果,指出锂皂石作为一种重要的矿物材料,未来的研究重点应是开发锂皂石的最佳合成工艺以及锂皂石材料在不同领域中的应用。     

偶联剂对聚氯乙烯/粘土纳米复合材料结构与性能的影响

采用固相法、用自制的插层剂和偶联剂对粘土进行有机化插层改性制备出有机粘土;然后采用熔融插层法制备了聚氯乙烯(PVC)/有机粘土纳米复合材料。研究表明,偶联剂KH-560处理的有机粘土与PVC形成插层型纳米复合材料,偶联剂KH-550处理的有机粘土与PVC形成的则是剥离型纳米复合材料。PVC/有机粘土的拉伸强度和冲击强度都有显著提高;KH550处理的有机粘土对PVC的改性效果明显优于KH560处理的有机粘土的改性效果。     

锂皂石分散状态对尼龙6纳米复合材料流变行为的影响

研究了有机化锂皂石的用量及分散状态对尼龙6(PA6)纳米复合材料流变行为的影响,并对不同用量锂皂石呈剥离分散机理进行了探讨。采用X射线衍射和热重分析研究发现,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)进入锂皂石片层,能使其层间距增大。由动态流变结果发现,随着锂皂石用量的增加,复合材料储能模量、损耗模量和复数黏度明显提高。透射电镜、X射线衍射结果表明,锂皂石用量为5phr时锂皂石主要以剥离形式分散在基体中,当锂皂石用量大于5phr时,锂皂石在基体中团聚,由于无机粘土与PA6两相具有不同的松弛状态,因此共混物熔体的Cole-Cole曲线出现严重的拖尾现象。复合材料Han曲线位于对角线右侧,其粘性响应占主导地位,随着锂皂石用量的增加,其弹性响应及末端效应逐渐增强。由动态复数黏度,根据Cox-Merz原理得到了不同剪切速率下的剪切黏度,解释了不同用量下锂皂石呈剥离分散的机理。     

超细氢氧化镁阻粉体表面改性研究

采用硅烷偶联剂对超细氢氧化镁粉体进行表面改性,研究了偶联剂用量、时间、温度等因素对粉体改性效果的影响,并以活化指数作为衡量指标,获得了硅烷偶联剂对氢氧化镁表面改性的最佳工艺条件。能量色散谱仪(EDS)测试结果表明,改性后氢氧化镁表面结合了硅烷偶联剂;红外光谱显示,硅烷偶联剂与氢氧化镁之间形成了化学键。提出了硅烷偶联剂对氢氧化镁表面改性的机理。     

不同偶联剂对白炭黑表面的改性及其表征

采用3种硅烷偶联剂双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si69)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、乙基三甲氧基硅烷(11-100)对沉淀法白炭黑粉体进行有机湿法改性。借助傅里叶红外光谱、接触角仪、纳米粒度及Zeta电位仪、扫描电镜等检测手段对白炭黑改性前后的结构及性能进行表征,研究考察3种不同偶联剂对沉淀法白炭黑的疏水性及分散性的影响。结果表明:3种不同硅烷偶联剂都已成功接枝到白炭黑表面,其中Si69改性的白炭黑剩余羟基数与未改性白炭黑表面羟基数的比值最小,为34.23%;经偶联剂改性后的白炭黑,团聚现象减弱,粒径分布变窄,分散性得到改善,疏水性大小依次为Si69-Si O_2KH570-Si O_211-100-Si O_2;综合对比3种偶联剂的改性效果,Si69的改性效果最好。     

壳聚糖/有机锂皂石纳米复合材料的制备及抗菌性能研究

采用离子交换法将季铵盐及壳聚糖插层到锂皂石层间, 制备锂皂石基二次插层复合物。所制备的两种二次插层复合物的层间距相比于纯的锂皂石分别增加了0.276 nm和0.262 nm。用大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. cereus)为模拟体系对二次插层复合物的抗菌性进行了检验, 利用抑菌环和平板计数法测定两种二次插层复合物的抗菌能力。抗菌结果显示, 细菌与两种复合物接触24 h后, 锂皂石/十四烷基三甲基溴化铵/壳聚糖对大肠杆菌的抗菌率可达100%, 对S.cereus的抗菌率可达85%以上, 锂皂石/十六烷基三甲基溴化铵/壳聚糖对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均可达99%以上。采用扫描电镜法及β-半乳糖苷酶活性考察了两种复合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑菌过程及机理, 结果表明: 复合物首先通过表面带的正电荷将表面带负电的细菌吸附到材料表面, 随后借助有机物阳离子的疏水作用, 穿透细菌细胞膜, 从而达到杀菌效果。     

纳米SiO2表面改性研究

以乙醇为分散介质,用硅烷偶联剂γ-(2,3-环氧丙基)氧化丙基三甲氧基硅烷(KH-560)对纳米SiO2进行表面改性.讨论了偶联剂用量对SiO2改性的影响,并采用红外光谱、热失重、扫描电镜、表面羟基滴定等手段表征改性效果.结果表明,硅烷偶联剂与纳米SiO2发生化学反应并接到SiO2表面,改性后的SiO2在有机物中的分散性明显改善.     

超细氧化铝粉体的表面改性研究

利用两种硅烷偶联剂、三种钛酸酯偶联剂对Al2O3粉体颗粒表面有机改性,比较了不同偶联剂对颗粒表面的改性效果,结果表明硅烷偶联剂未能对粉体表面进行有效的有机改性.红外光谱分析证实了偶联剂NTC401在Al2O3粉体表面进行了化学吸附,而偶联剂JSC和CT136在Al2O3粉体表面主要发生物理吸附.电镜照片说明,经NTC401改性的Al2O3粉体粒子之间的团聚得到了有效改善,而经JSC和CT136改性的Al2O3粉体粒子之间的团聚未得到改善.机理分析认为中心钛原子六配位的结构能够有效阻止颗粒团聚.     

铝粉颜料的改性研究

主要研究了采用偶联剂为改性剂处理铝粉颜料，以满足其在水性涂料中稳定性的要求。选用4种不同的偶联剂改性处理，通过比较改性后样品在水溶液中的分散性得出，γ-APS硅烷偶联剂为较好的改性剂，且当偶联剂：水：乙醇质量比为1：2：30时，zeta电位值最大，处理过的铝粉颜料在水溶液中的分散性最好。通过EDS能谱研究了反应机理，可知硅烷偶联剂在铝粉颗粒表面发生缩聚反应，在铝粉颜料表面形成膜层，提高了铝粉颜料的耐腐蚀性。     

阴-非离子型有机蒙脱石粉体的制备和表征

用阴离子表面活性剂硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基磺酸钠分别与非离子表面活性剂曲拉通100组合,制备阴-非离子型有机蒙脱石粉体。通过X射线粉晶衍射分析,研究阴-非离子型有机蒙脱石粉体的制备、阴离子表面活性剂种类和蒙脱石类型对蒙脱石改性效果的影响。结果表明,3种阴离子表面活性剂均能进入蒙脱石层间,得到层间距分别为5.65、4.29、3.73 nm的阴-非离子型有机蒙脱石。用阴-非离子表面活性剂改性不同类型蒙脱石的研究结果表明,蒙脱石的膨胀容明显影响阴-非离子型改性剂改性蒙脱石的效果,并呈规律性变化,蒙脱石的膨胀容值越大,改性效果越好。     

载银纳米二氧化钛的表面改性

采用硅烷偶联剂对载银纳米二氧化钛(TiO2/Ag )进行表面改性,考察了偶联剂用量、反应时间、反应温度及pH值对表面改性的影响,从而确定最佳用量和最佳反应条件.利用元素分析、红外光谱(FTIR)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段及亲油化度的测定,研究了表面改性的效果及分散状况.结果表明:TiO2/Ag 纳米粉体表面处理的最佳条件为:硅烷偶联剂KH560添加量8%,反应的水浴温度78.5℃,反应时间4小时,pH=7;KH560以化学键的形式接枝在粉体表面,同时,经过表面改性后的载银纳米TiO2的亲油性和分散性与未改性的粉体相比明显得到改善.     

铈铝柱撑锂皂石纳米复合材料的制备与表征

以合成锂皂石(Laponite)为原料,采用微波插层反应制备了铈铝柱撑锂皂石纳米复合材料;通过测定比表面积、ETIR、XRD、TEM、SEM等分析手段,对纳米复合材料的结构进行了表征.结果表明:铈铝能以氧化物的形式柱入锂皂石的结构中,使复合材料形成结晶度更强的层状微晶结构;随着铈铝柱化剂/锂皂石的质量比(Xm)从0.00增加至0.10,锂皂石(Xm=0.00)的比表面积从189.3m2·g-1增大至298.1 m2·g-1,片层结构的层间距d001值由1.3771nm扩大至1.3923nm;随着质量比Xm的增加,片层结构的层面更丰富、片层结晶度也逐渐增强.     

玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料复合机制

用三种硅烷偶联剂KH550、KH560和KH570分别处理玄武岩纤维(BF), 以未经偶联剂处理的BF为对照组。X射线电子能谱(XPS)分析三种偶联剂对BF的改性, 发现BF表面的Si元素与偶联剂中的Si元素形成了Si—O—Si键, 其含量顺序为KH550>KH570>KH560。测定了不同方法处理后的BF增强环氧树脂(BF/EP)复合材料水浴前后的弯曲性能和层间剪切强度(ILSS), 同时用SEM观察了BF/EP水浴前后的断裂面微观形貌, 结果发现水浴前三种偶联剂处理BF后都能提高BF/EP的界面粘结性能, 提高效果为KH550>KH560>KH570, 试样破坏时界面无脱粘, 主要发生的是基体破坏, 界面力学性能优于基体力学性能; 水浴处理后, 不同BF/EP的力学性能下降程度不同, 耐水性较差, 试样断裂面呈脆性断裂, 界面脱粘, 部分纤维被拔出后在基体中留下空洞。      

硅烷偶联剂对集料表面改性的制备及性能表征

利用硅烷偶联剂对集料进行表面改性,使其与集料发生水解和固化反应。基于表面能理论、红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)等微观分析手段对改性前后的集料进行表征,通过直接拉伸、水煮法、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验等宏观手段对改性前后的集料性能进行验证。结果表明硅烷偶联剂表面改性后的集料接触角减小,由原来的亲水性变为亲油性;红外光谱(FTIR)发现硅烷偶联剂与集料之间产生了Si—O—C、Si—O—Si共价键和氢键;扫描电镜(SEM)观测到集料表面形成了一层聚硅氧烷偶联层薄膜,表明集料表面已引入了硅烷偶联剂中的亲油基团;浸水前后表面改性的集料比原集料抗拉强度损失率下降了42.2%;集料与沥青之间的粘附性等级可达到5级,沥青混合料残留稳定度提升11.54%,冻融劈裂强度比提升39.26%。说明了硅烷偶联剂成功对集料进行表面改性,并改善了集料的表面性能。     

蔗渣纤维表面处理方法对蔗渣纤维/聚乳酸复合材料力学性能的影响

采用了硅烷偶联剂结合碱溶液处理的方法对蔗渣纤维(BF)进行了表面改性, 研究了不同表面处理方法对蔗渣纤维/聚乳酸(PLA)复合材料力学性能的影响, 用SEM对BF处理前后的形貌及复合材料的冲击断面进行了观察。结果表明: 经表面改性的BF都不同程度地改善了BF与PLA基体之间的界面相容性, 其中碱处理后再经偶联剂处理的方法效果最佳, 在40%(质量分数)蔗渣纤维的高填充量下, 复合材料的拉伸强度和冲击强度分别为纯PLA的85.42%和59.74%, 较好地保持了基体PLA的力学强度; 碱处理使BF表面变粗糙、 长径比增大、 比表面积增加, 与PLA的界面粘结加强, 从而有效地提高了BF/PLA复合材料的力学性能。