正硅酸乙酯改性的GPMS有机-无机材料研究

为了考察正硅酸乙酯(TEOS)对材料性能的影响，采用溶胶-凝胶法制备了TEOS改性的γ-环氧丙基醚丙基三甲氧基硅烷(GPMs)有机-无机杂化材料，并用浸渍法使其在玻璃基体上成膜，利用红外光谱、核磁共振谱和原子力显微镜对GPMS-TEOS杂化材料的结构进行了表征，采用差热分析仪、纳米硬度测试仪和扫描分光光度计等对其物化性能进行了测试．结果表明，制得的材料具有纳米级倍半硅氧烷结构，TEOS的含量对杂化体系性能有较大影响；当TEOS质量分数为15％～20％时，杂化体系的热稳定性、硬度和模量等性能最佳，并且具有良好的透光性。     

γ-(甲基丙烯酰氧)丙基倍半硅氧烷膜性能研究

为了研究γ-(甲基丙烯酰氧)丙基倍半硅氧烷膜(m-M-S)的性能,采用溶胶-凝胶法制备了TEOS改性的倍半硅氧烷膜材料(m-MST),利用扫描探针电镜、扫描电镜、差示扫描量热法、热重分析等技术对m-MST成膜材料的性能进行了表征.研究结果表明,此膜为有机-无机杂化纳米结构薄膜材料,波长345～2500nm范围内膜层的透光率为98%～99%;TEOS含量在20%时,薄膜体系的机械性能和耐腐蚀性性能最佳.     

倍半硅氧烷改性E-51/DDS树脂体系的性能研究

用自制的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基倍半硅氧烷为改性剂,对双酚A缩水甘油醚型环氧树脂E-51进行改性,两者配比为60/40(质量比),选用等当量的4,4'-二氨基二苯砜(DDS)为固化剂,形成环氧-倍半硅氧烷杂化材料.通过凝胶特性曲线、傅立叶变换红外光谱(FTIR)以及差示扫描量热方法(DSC)研究了该体系的固化反应特性及动力学问题;初步研究了固化体系的力学性能以及热性能.结果表明,该体系具有较好的工艺性,其固化反应的活化能是 48.7 kJ/mol,体系的热变形温度(HDT)达到200℃,热分解温度达到442℃,玻璃化转变温度(Tg)达到245℃,比相同条件下的E-51/DDS体系分别高出了31,58,20℃,体系在800℃时热残余量为25%,同时其弯曲强度和冲击强度基本保持不变.     

取代基对聚倍半硅氧烷结构和表面特性的影响

采用酸性条件下有机三烷氧基硅烷的水解缩合制备聚倍半硅氧烷.通过富里叶红外光谱(FTIR)、29Si核磁共振谱(29Si NMR)、X射线衍射谱(XRD)、原子力显微镜(AFM)、光学接触角(OCA)等手段对样品的结构和表面进行了测试和表征,研究结果表明随着有机三烷氧基硅烷中取代基的碳原子数目的增加,其相应聚倍半硅氧烷的笼状网状结构比增加,缩合程度降低,涂层的表面粗糙度和水接触角增大.     

正硅酸乙酯对废弃轮胎胶粉的改性研究

以正硅酸乙酯为硅源,采用溶胶-凝胶法对废弃轮胎胶粉进行表面改性,探讨改性条件对改性效果的影响,通过活化指数、接触角、红外光谱、热分析和扫描电镜等手段对改性前后的胶粉进行表征,并讨论改性机理。结果表明,在室温下,正硅酸乙酯与胶粉的质量比为1∶2,反应时间为6 h时改性效果最佳;改性后胶粉表面生成一层SiO2无机网络结构,平均接触角从96°减小到23°,其表面由疏水性变为亲水性。     

二乙氧基硅烷与三乙氧基硅烷共聚物的合成及表征

利用盐酸为催化剂,以二甲基乙氧基硅烷、二苯基乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷及水进行水解缩聚反应,制备了具有反应活性的有机-无机杂化有机硅树脂共聚物。通过正交实验研究了催化剂浓度、原料配比、温度及水对树脂产率的影响,得出适宜的合成工艺条件为酸浓度为0.05mol/L、原料配比为1.5∶2.5∶6、温度为70℃、水量为0.1mol。采用红外光谱、核磁对最优配比产物结构进行了表征,表明树脂中具有可反应性基团,其主链为硅氧链。采用GPC分析,数均分子量为43040,分散系数为2.3,分布较宽。     

KH-560改性液体聚硫橡胶的制备与表征

采用γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)对液体聚硫橡胶进行封端改性,制备出一种新型端烷氧基硅烷改性聚硫橡胶。用化学滴定法测定了反应中巯基的转换率,用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)对改性聚硫橡胶的结构进行了分析,用凝胶渗透色谱(GPC)测定了改性聚硫橡胶的分子质量。研究结果表明,KH-560的环氧基与液体聚硫橡胶的巯基发生了反应,通过调节反应物的比例可以控制巯基的转换率,改性聚硫橡胶的数均相对分子质量(Mn)为3641,多分散系数(PDI)为1.578,改性聚硫橡胶可以作为单组分弹性聚硫密封胶的基胶。     

乙烯基倍半硅氧烷杂化膜的制备及其光学性能

利用溶胶-凝胶法制备了乙烯基倍半硅氧烷(VS)和TEOS改性的乙烯基倍半硅氧烷(VST),以VS和VST为中间体,制备了杂化膜材料m-VS和m-VST,用红外光谱、扫描探针电镜对杂化材料进行了表征,并通过紫外-可见-近红外分光光度计研究了VS和VST膜材料的光学性能.结果表明:m-VS在波长200～300nm的紫外吸收最大,在400～700nm涂膜玻璃片的透光率可提高到90%以上,TEOS质量分数为20%时,杂化膜的增透作用最大,可用于日光温室的透光材料.     

环氧基倍半硅氧烷杂化膜的摩擦性能研究

采用溶胶-凝胶法,将不同含量的正硅酸乙酯(TEOS)与r-缩水甘油醚基丙基三甲基硅烷(GPMS)共水解缩合,所得终产物为有机-无机纳米杂化材料,用浸渍法使其在玻璃基体上成膜,并利用扫描探针电镜(SPM)对膜的形貌进行了表征.通过MTS Nano Indenter XP纳米压痕仪研究了TEOS的含量对杂化体系摩擦性能的影响.结果表明,环氧基倍半硅氧烷杂化膜在TEOS含量为5%时表面粗糙度最小、弹性恢复能力最大,TEOS含量为10%时摩擦系数最小.     

铜表面修饰硅烷膜在碱性溶液中的耐蚀性能研究

为了提高铜的耐蚀性,用自组装技术在铜表面上制备了3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTS)自组装膜. 利用红外光谱和扫描电子显微镜研究了该膜的结构,运用极化曲线和交流阻抗图谱等电化学方法考察了 MPTS膜在0.5 mol/L NaOH溶液中对铜电极的缓蚀性能.结果表明,MPTS在铜表面可能以化学吸附方式强烈吸附到铜表面, 同时在表面以Si-O-Si键自我交联形成了线性低聚物, MPTS浓度越高, 其膜更致密.与裸铜电极相比,经MPTS修饰后的铜的腐蚀电位正移200 mV, 腐蚀电流降低一个数量级,其缓蚀效率为86.5%.     

水热辅助表面接枝印迹法制备Cd(Ⅱ)离子印迹硅胶及其性能研究

采用水热辅助表面接枝印迹技术,以Cd(Ⅱ)离子作为模板,巯基丙基三甲氧基硅烷为功能分子,环氧氯丙烷为交联剂,在硅胶表面制备出高容量的Cd(Ⅱ)离子印迹硅胶材料,利用红外光谱仪、扫描电镜、热重分析仪等进行了表征,采用平衡吸附法研究了印迹硅胶材料的吸附性能和选择识别能力。结果表明,印迹硅胶材料和非印迹硅胶材料的最大吸附量分别为42.5和22.1mg/g;印迹硅胶材料对Cd(Ⅱ)离子具有较强的选择识别能力,对Cd(Ⅱ)离子的吸附行为更符合Langmuir模型,20min即可达到吸附平衡,符合准二级动力学方程,pH值在4～8范围内,保持了较好的吸附容量;重复使用时性能较好。     

Ammonolysis of (3-chloropropyl)trimethoxysilane

Technological parameters of the ammonolysis of (3-chloropropyl)trimethoxysilane to (3-aminopropyl)trimethoxysilane have been determined. Influence of temperature, reaction time and the molar ratio of ammonia to (3-chloropropyl)trimethoxysilane has been examined. Influence of the parameters has been described using the following factors describing the process: the degree of conversion of (3-chloropropyl)trimethoxysilane and the selectivity of transformation to (3-aminopropyl)trimethoxysilane in relation to consumed (3-chloropropyl)trimethoxysilane.     

TEOS/HE-12协同杂化苯丙乳液及其胶膜性能

目前,充分利用正硅酸乙酯(TEOS)的水解与反应型乳化剂协同稳定Pickering乳液,同时杂化苯丙乳液的研究鲜有报道。以TEOS为前驱体,水解产物和反应型乳化剂马来酸酐单酯协同杂化苯丙乳液,考察了乳化剂类型、反应温度和TEOS添加量对乳液固含量及胶膜吸水率、接触角的影响;通过激光粒度仪、X射线衍射仪、红外光谱仪对乳液及胶膜性能进行表征。结果表明:TEOS的添加提高了乳液及胶膜的综合性能;以马来酸酐单十二酯(HE-12)为乳化剂,温度为85℃,TEOS添加量为10.57%时,得到的乳液平均粒径在0.5μm左右,且颗粒度均一,胶膜吸水率为5.77%,接触角为86.16°,热稳定性能良好。     

Effective mechanical properties of layered rough surfaces

In contact mechanics of layered rough surfaces, found in various systems such as magnetic storage devices and micro/nanoelectromechanical systems, it is of interest to calculate effective elastic modulus and hardness so as to obtain contact parameters using simple analyses for homogeneous surfaces. In this study, effective elastic modulus and hardness of layered rough surfaces are defined on the basis of real area of contact. A numerical model developed by the first author to simulate the contact of layered rough surfaces is used to derive these equations. Completely nondimensionalized empirical equations for these effective mechanical properties are presented. Separate equations are developed for the contact of a single conical asperity on a flat surface, a single spherical asperity on a flat surface, and for multiple asperity contact between two rough surfaces. These equations establish the dependence of effective mechanical properties on indentation depth, layer thickness, hardness and elastic modulus ratios of layer and substrate and surface roughness/asperity geometry. Comparisons of values predicted by the equations with experimentally obtained results are presented. Contact stress contours obtained from this model are analyzed to get a better understanding of the mechanics of contact.     

等离子喷涂热障涂层材料弹性模量与硬度的压痕测试分析

采用纳米压痕法,研究了经高温热循环处理后的等离子喷涂热障涂层材料弹性模量和硬度的抛物线式演变规律,并采用 Weibull统计分析方法对纳米压痕测试数据进行了处理和分析,提高了实验数据的可靠性.结果表明,经过高温热循环处理之后,不同位置处的热障涂层弹性模量和硬度都呈现出明显的各向异性分布.随着热循环次数的增加,涂层表面和...     

硬质涂层力学性能可靠测量的两步压入法

正确测量涂层的硬度等力学性能一直是硬质涂层生产和研究中亟待解决的问题。本文提出的采用力学探针对涂层进行两步压入的实验方法可以在未知涂层厚度的条件下通过大载荷逐步加载展示出涂层厚度对载荷选择的要求，从而正确选择加载载荷进行小载荷压入实验。由此方法得到的涂层硬度值和其它力学性能指标具有准确和可靠的特点。     

东方龙虱鞘翅内表皮层及断面硬度和弹性模量

研究了东方龙虱去除外表皮后的鞘翅内表皮层及其鞘翅断面的力学性能。利用纳米压痕仪测得鞘翅内表皮层硬度和弹性模量分别为(0.065±0.007) GPa和(0.704±0.013) GPa, 均远远小于鞘翅外表皮层的硬度和弹性模量。鞘翅断面的力学性能测试结果表明: 在鞘翅横断面上, 靠近联接部位的硬度和弹性模量略大于鞘翅中部和外侧; 而在鞘翅纵向断面上, 鞘翅中部的硬度和弹性模量明显大于头部和尾部, 其断面力学性能呈现一定的分布规律。      

Al2O3纳米粒子增强锌铝基耐蚀涂层的制备及性能研究

为解决锌铝基耐蚀涂层在高速、强摩擦等特殊服役条件下的使用问题,将Al2O3纳米粒子添加到锌铝基耐蚀涂层中进行改性,以提高涂层的硬度和耐蚀性.研究了Al2O3纳米粒子及其添加量对涂层硬度、摩擦系数、附着强度、耐冲击性能和耐腐蚀性能的影响,并对涂层的微观组织和成分进行了分析.结果表明,添加Al2O3纳米粒子可显著提高锌铝基耐蚀涂层的硬度和耐蚀性能,降低摩擦系数,且对涂层的附着强度和耐冲击性能无负面影响.Al2O3纳米粒子在涂层中的均匀分散是获得涂层优异综合性能的必要条件.