SiO2气凝胶提高岩棉和玻璃棉性能的实验研究

以无水乙醇为溶剂,SiO₂气凝胶为溶质,制取SiO₂气凝胶改性溶液。采用浸润及常压干燥的方法制备岩棉/SiO₂气凝胶复合板和玻璃棉/SiO₂气凝胶复合板,研究不同质量分数的SiO₂气凝胶对复合板的短期吸水量、热导率及抗压强度的影响,并分析SiO₂气凝胶质量分数为8%时制备的岩棉/SiO₂气凝胶复合板和玻璃棉/SiO₂气凝胶复合板的改性效果,进而采用扫描电镜对复合板的微观形貌进行了表征。结果表明,SiO₂气凝胶均匀附着于无机纤维上,形成了较为稳定的复合体系;随着SiO₂气凝胶质量分数的不断增加,岩棉/SiO₂气凝胶复合板和玻璃棉/SiO₂气凝胶复合板的短期吸水量和热导率都逐渐减小,其抗压强度有一定的提升。比较改性后的岩棉和玻璃棉,后者的防水性能和抗压强度改善更明显。当SiO₂气凝胶质量分数达到8%时,岩棉/SiO₂气凝胶复合板和玻璃棉/SiO₂气凝胶复合板的短期吸水量较改性前分别下降了35.0%和36.2%,热导率分别下降了26.7%和18.3%,抗压强度分别提升了6.5%和102.9%。     

新型纳米颗粒/SiO2复合气凝胶制备及吸附催化应用进展

SiO₂气凝胶作为一种新型多孔网络结构材料,具有高比表面积、低热导率及低折射率等优异性能,在多领域具有广泛的应用前景,但是纯SiO₂气凝胶存在力学强度低、质脆易裂等缺陷,严重制约了其规模化应用。因此,如何提升气凝胶的力学性能成为突破其产业化瓶颈的重点。目前,通过引入功能性增强相是改善SiO₂气凝胶多孔骨架强度和柔韧性的最有效途径之一。本综述首先介绍了SiO₂气凝胶制备及复合改性方法;然后对功能纳米颗粒/SiO₂复合气凝胶合成进行探讨,分析了不同维度纳米材料如0D金属氧化物颗粒、1D纳米管/纳米纤维、2D氧化石墨烯纳米片（GO）以及3D金属有机骨架材料（MOFs）对气凝胶孔道结构和表面物化特性的影响,最后,论述了SiO₂复合气凝胶在环境吸附催化领域中的应用潜力。     

模拟地热水中微/纳米SiO2环氧涂层耐蚀阻垢性能研究

采用硅烷偶联剂(KH550)对微纳米SiO₂颗粒进行改性,将改性后的微纳米SiO₂颗粒添加到环氧树脂涂层,得到微纳米SiO₂/环氧复合涂层。利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、热重分析(TGA)对改性前后的微纳米SiO₂颗粒进行表征分析,结果表明,硅烷偶联剂成功接枝在SiO₂颗粒表面。考察不同微纳米SiO₂配比下复合涂层的硬度、附着力、耐酸耐碱、接触角等性能参数,结果表明,复合涂层中微纳米SiO₂颗粒添加量为5%时,涂层的硬度最佳,耐酸碱侵蚀性能最好;接触角最大,有着最佳的疏水性能。通过旋转挂片实验观察复合涂层在模拟地热水中随时间增长的腐蚀形貌,SEM结果表明,不锈钢片附着的微纳米SiO₂/环氧复合涂层没有开裂、涨泡、脱落等破损现象,结垢物质基本不附着。利用电化学阻抗谱和极化曲线分析复合涂层的耐蚀阻垢性能,结果表明,附着复合涂层的不锈钢片在模拟地热水中浸泡30 d后,腐蚀电流密度比原片减小了2个数量级,表现出较好的...     

纳米SiO2和聚丙烯纤维对煤矸石二灰混合料改性试验研究

为了研究纳米SiO₂和聚丙烯纤维对煤矸石二灰混合料力学性能及水稳定性能的影响,通过无侧限抗压强度试验、劈裂试验测得各组试件改性前后强度值,并对干湿循环后试件质量、强度值及声发射特性进行分析。结果表明:纳米SiO₂可以提高煤矸石二灰混合料的抗压强度,掺量为2.5%(质量分数)时效果最佳;同时加入纳米SiO₂和聚丙烯纤维可以进一步提升混合料的力学性能,掺加2.5%纳米SiO₂和0.15%(体积分数)聚丙烯纤维时煤矸石二灰混合料力学性能最好;掺加2.5%纳米SiO₂和0.10%(体积分数)聚丙烯纤维的煤矸石二灰混合料水稳定性能最佳。     

HTPB液体橡胶/纳米SiO2协同增韧环氧树脂的研究

为了解决单一材料改性环氧树脂(EP)综合性能不足的问题，采用端羟基聚丁二烯(HTPB)和纳米二氧化硅(SiO₂)对EP进行协同改性。结果表明：HTPB的端羟基和纳米SiO₂表面的硅羟基可以与树脂基体的环氧基团反应，形成良好的界面结合。HTPB可以显著提升EP的韧性，但增强作用有限，且耐热性较差。纳米SiO₂能够起增强、增韧作用，同时也具有很好的热稳定性，但增韧效果不如HTPB。采用两者共同改性EP，具有很好的协同增强增韧效果。当HTPB添加量为3份、纳米SiO₂添加量为1份时，复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度相比于未改性EP，分别提升52.3%、54.0%和106.5%。添加HTPB和纳米SiO₂后，复合材料相比纯EP具有更低的介电常数。     

聚氨酯纳米SiO2稀释剂复合改性环氧树脂性能测试与表征

为同时提高聚氨酯的强度、韧性以及热稳定性,采用聚氨酯、纳米SiO₂、稀释剂669复合改性环氧树脂。通过拉伸试验、弯曲试验评价复合改性环氧树脂的力学性能。结果表明,复合改性环氧树脂的拉伸强度、弯曲强度比纯环氧树脂提升6.23%,23.96%,断裂延伸率和弯曲变形比纯环氧树脂分别提高94.58%,8 mm,增韧的同时强度增加,且复合材料具有协同增韧效应。通过热重分析表明,复合改性环氧树脂的热稳定性最佳,热分解温度比纯环氧树脂提高了21℃;最后,通过红外光谱与SEM分析,表明在该改性过程中,聚氨酯接枝到环氧树脂上,对环氧树脂是化学改性,但纳米SiO₂和稀释剂669对环氧树脂的改性是物理改性,三者稳定分布在体系中;复合改性环氧树脂断裂时产生塑性剪切屈服带,纳米SiO₂引起裂纹偏转,同时颗粒与基质剥离,吸收能量,实现增韧。     

液体石蜡/聚砜树脂/纳米SiO2复合相变材料的制备及性能表征

采用溶剂挥发法合成一种新型的以液体石蜡为芯材、纳米SiO₂为嵌体的聚砜树脂外壳相变微胶囊颗粒，并通过扫描电子显微镜、红外光谱、差示扫描量热仪、热失重分析对复合相变材料进行了结构及性能测试。结果表明，当添加纳米SiO₂的量为5 %时，微胶囊颗粒的粒度为最小的164.8 μm，并存在最优的相变焓和封装效率，熔化焓为88.03 J/g，结晶焓为86.48 J/g，封装效率57.37 %；纳米SiO₂改性后的相变微胶囊化学结构未受影响；经纳米SiO₂改性，微胶囊粒径增大，其表面结构产生小空隙现象，同时相变微胶囊的相变性能及热稳定性有明显改善。     

木质素基二氧化硅复合纳米颗粒的制备及在高密度聚乙烯中的应用

针对目前木质素基SiO₂复合纳米颗粒聚集严重及木质素负载量低,难以应用的现状,以碱木质素为主要原料,先通过磷酸化改性制备磷酸化碱木质素,再利用酸析共沉法将1.2份磷酸化碱木质素与1份纳米SiO₂(均为质量份)复合制备了木质素-SiO₂复合纳米颗粒,并探究复合颗粒对高密度聚乙烯(HDPE)力学性能的影响。FT-IR、XPS、TEM、TG和静态接触角测试结果表明,木质素主要以氢键作用与SiO₂结合;与原料二氧化硅相比,复合颗粒的粒径从25 nm增加到40 nm,聚集程度明显减弱;复合纳米颗粒中木质素占47%(质量分数);表面的疏水性增强,有利于复合颗粒在高密度聚乙烯中均匀分散,显著提高了HDPE的拉伸强度。与碱木质素/HDPE复合材料相比,木质素-SiO₂复合纳米颗粒/HDPE复合材料的拉伸强度和断裂拉伸率分别提高了48.68%和73.57%。     

纳米SiO2改性纤维增强普通硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合材料早期性能及微观结构

为优化纤维增强普通硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合材料(OPC-CSA-ECC)的性能,拓宽纳米SiO₂的应用范围,本文系统探讨了纳米SiO₂对OPC-CSA-ECC凝结时间、强度和韧性的影响,并结合XRD和SEM分析了体系的微观结构和改性机制。结果表明:纳米SiO₂缩短了复合胶凝体系的凝结时间,且掺量越大凝结时间越短;纳米SiO₂可提高OPC-CSA-ECC的强度和韧性,纳米SiO₂的适宜掺量在1.5%(质量分数),对应的7 d和28 d龄期抗压强度分别为59.1 MPa和85.4 MPa,等效弯曲韧性分别为195.82 kJ/m³和256.51 kJ/m³。纳米SiO₂没有改变水化产物的种类,但促进了C-S-H凝胶生成且消耗了部分portlandite晶体。SiO₂通过提高基体密实度增大了基体与纤维之间的粘结性能,有助于应变硬化行为的实现。     

SiO2纳米粒子对 UV固化涂层硬度及耐磨性的影响

为了探究 SiO₂纳米粒子对 UV固化涂层硬度及耐磨性的影响，通过 St.ber法制备了粒径为 40 nm的 SiO₂纳米粒子，并使用硅烷偶联剂 KH570对其表面进行改性，以提高其在 UV固化树脂中的分散性。系统研究了 SiO₂纳米粒子的添加状态及硅烷偶联剂添加量对其在 UV固化涂层中分散性的影响。结果表明：使用 SiO₂纳米粒子与 UV固化活性稀释剂组成的分散液能够在 UV固化树脂中得到良好的分散，并且随着硅烷偶联剂添加量的增加，其在 UV固化树脂中的分散性逐渐提高。此外添加 SiO₂纳米粒子后涂层的双键转化率仍然维持在 70%，光固化速率基本没有变化。随着 SiO₂纳米粒子的添加量达到 10%，不同配方的光固化涂层的铅笔硬度都有 1~2个等级的提升，且耐磨性有所提高。     

PET/片状二氧化硅复合材料的原位聚合及性能表征

采用原位聚合法制备了系列不同含量的片状SiO₂改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂,系统研究了不同含量片状SiO₂对聚合反应过程的影响规律。采用差示扫描量热仪、热重分析仪及扫描电子显微镜分析了改性聚酯的热性能、热稳定性能及SiO₂形态结构和分散程度。结果表明：不同SiO₂含量的改性聚酯酯化速率变化较小,聚合速率随SiO₂含量的增加而增大;随着SiO₂添加量增加,改性聚酯的二甘醇含量下降,色相显著变差,玻璃化转变温度和熔点变化较小,SiO₂添加量从0到1%,结晶速率加快,添加量从1%到5%,结晶速率下降,SiO₂添加量为1%时,改性聚酯的结晶速率最快;随着SiO₂添加量增加,改性聚酯的热稳定性小幅增加;SiO₂添加量≤1%,SiO₂与PET体系相容性较好,无团聚现象,添加量为1%～5%时,个别团聚体尺寸变大,出现片层结构相重叠现象。     

基于响应曲面法的纳米颗粒增强水泥浆体制备研究

基于响应曲面法,考虑纳米颗粒掺量、减水剂掺量、水胶比三个关键影响因素,以水泥硬化浆体抗压强度为响应,利用中心复合设计法设计试验,建立纳米SiO₂、纳米CaCO₃、纳米Al₂O₃增强水泥浆体的强度模型,并以纳米CaCO₃增强水泥浆体强度模型为例,分析各因素对强度的影响规律,对强度模型进行验证。结果表明,当纳米颗粒与水泥质量比为0.027 0、减水剂与水泥质量比为0.017 5、水胶比为0.25时,三种纳米颗粒增强水泥浆体具有较高强度。纳米SiO₂、CaCO₃、Al₂O₃增强水泥浆体的强度模型具有较高的精度和可靠性。纳米CaCO₃增强水泥浆体的抗压强度响应值随着纳米颗粒掺量、减水剂掺量的增大先增大后减小,随着水胶比的增大逐渐减小。     

纳米SiO2/桐油基环氧树脂复合材料的制备及性能

通过制备环氧化桐油酸甲酯,并将其与E51环氧树脂共混,得到桐油基环氧树脂。再用硅烷偶联剂KH-570改性纳米SiO₂,并以不同的质量比添加到桐油基环氧树脂中,探究不同纳米SiO₂含量在力学性能、接触角以及耐磨损性能上对桐油基环氧树脂复合材料的影响。结果表明：质量比为6%的纳米SiO₂的桐油基环氧树脂复合材料的拉伸和冲击强度都得到了提高,冲击强度较未加入纳米SiO₂提高了53.3%,水接触角也从93.3°提高到104.76°,并且添加纳米SiO₂之后复合材料的耐磨损性能也随之增强。     

疏水纤维素/SiO2复合气凝胶的制备和表征

以微晶纤维素和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,通过溶胶-凝胶法制备了4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶,并利用十八烷基三氯硅烷(OTS)对复合气凝胶进行疏水改性,利用X射线衍射(XRD)、能谱仪(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等对4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶及其疏水改性产物进行表征分析。结果表明:4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶均为白色固体,密度范围43.6~50.7 mg/cm³;XRD、EDS和FT-IR分析表明4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶中均含有硅元素,疏水纤维素/SiO₂复合气凝胶中均含有硅、氯元素;SEM分析表明4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶及其改性产物均呈现三维网状结构,改性产物的三维网状结构的孔隙变小。疏水纤维素/SiO₂复合气凝胶的接触角测试结果表明,4种样品接触角均大于90°,达到疏水状态,且随着TEOS用量的增加,接触角逐渐增大(最大接触角144.5°),疏水性能提高。     

PET/SiO2复合材料的发泡温度窗口研究

为研究纳米二氧化硅(SiO₂)对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)复合材料发泡温度窗口的影响规律，制备了不同SiO₂含量的PET复合材料，并以二氧化碳为发泡剂，利用釜压发泡制备了PET/SiO₂复合发泡材料。然后，利用扫描电子显微镜研究了在不同温度下制备的PET/SiO₂复合发泡材料的泡孔结构，并统计和计算出泡孔尺寸、泡孔密度和膨胀倍率，再结合泡孔结构和膨胀倍率，界定出不同SiO₂含量的PET复合材料发泡温度的上下限，并得出发泡温度窗口，还研究了PET/SiO₂复合发泡材料的光反射率。结果发现，SiO₂对PET复合材料具有显著的气泡异相成核作用，随着SiO₂添加量的增加，泡孔尺寸减小、泡孔密度增大、膨胀倍率先增大后减小；发泡温度上限先升高后降低、下限升高，使得发泡温度窗口先变宽后变窄，这与SiO₂的气泡异相成核作用、对膨胀倍率的调节作用及对基体黏弹性的影响密切相关。随着SiO₂     

SiO2包覆TiO2复合纳米粒子的制备及防晒性能研究

通过溶胶-凝胶法在金红石型纳米二氧化钛（TiO₂）表面包覆二氧化硅（SiO₂）薄膜,对纳米TiO₂进行表面改性。通过优化聚乙烯吡咯烷酮（PVP）用量、硅钛比、氨水的用量确定最佳制备条件为:TiO₂用量为0.3 g,PVP用量为0.4 g,硅钛比为2∶1,氨水用量为5 m L,获得了粒径小,SiO₂包覆层薄,单分散性好的SiO₂-TiO₂复合纳米粒子。应用FT-IR,XRD,SEM,TEM和UV-vis等对改性前后的粒子进行表征。结果表明:红外光谱图中出现Si-O-Ti键的振动吸收峰,改性前后的纳米TiO₂均为金红石型,SEM及TEM显示改性后的粒子团聚现象减弱,其表面形成了约10 nm的SiO₂薄膜。经过表面改性,SiO₂成功包覆在纳米TiO₂表面,复合纳米粒子的光催化活性得到有效抑制,纳米TiO₂作为防晒剂的安全性大大提高。...     

纳米二氧化硅改性丙烯酸酯涂料的研究进展

纳米SiO₂改性丙烯酸酯涂料可以改进涂层的光学性能、防腐蚀性能、机械性能等。纳米SiO₂与丙烯酸酯乳液有不同的聚合方法,所得产品性能也不同。综述了共混法、溶胶-凝胶法、原位聚合法在制备纳米SiO₂/丙烯酸酯乳液中的应用,以及三种复合乳液制备方法对涂料性能的影响。     

有机羧酸改性氧化铝纳米颗粒在聚丙烯中的成核效果研究

利用正庚酸、硬脂酸、环己基甲酸和苯甲酸对氧化铝纳米粒子表面进行化学改性,研究了改性粒子表面的基团结构以及接枝量对其在聚丙烯(iPP)基体中成核效果的影响。结果表明：与直链烷基和环烷基羧酸相比,苯甲酸改性颗粒(BA-Al₂O₃)具有优异的成核效果,当BA-Al₂O₃的添加量为0.1%(质量)时,成核聚丙烯的结晶温度和弯曲模量相对于纯iPP分别提高了9.4℃和21.9%。改性纳米颗粒BA-Al₂O₃的苯甲酸接枝量对复合材料的结晶温度和力学性能也有重要影响,接枝量小于1.3 mmol/(g Al₂O₃)时,BA-Al₂O₃的成核效果随接枝量增加而显著增加;接枝量大于1.3 mmol/(g Al₂O₃)时,成核效果略微增加。所以,通过调控改性颗粒的表面结构,可以有效提升iPP复合材料的结晶和力学性能。     

SiO2改性纳米ZnO防晒剂的制备及应用

用二氧化硅(SiO₂)对纳米氧化锌(ZnO)防晒剂表面进行改性以降低纳米ZnO的光催化活性,从而减少光催化时产生的活性氧基团对皮肤的损伤和对有机物的降解并且最终制备出SiO₂包覆纳米ZnO的ZnO@SiO₂复合颗粒。透射电子显微镜(TEM)图像显示ZnO@SiO₂复合颗粒呈球状并且具有壳层结构。傅里叶变换红外光谱(FTIR)结果证明SiO₂包覆在纳米ZnO表面。光催化性能测试结果证实,SiO₂壳层有效降低了纳米ZnO光催化活性。将ZnO@SiO₂复合颗粒和有机防晒剂复配制得防晒乳液,并且对乳液进行防晒性能评价。结合紫外屏测试结果和SPF测量结果可以证明,ZnO@SiO₂和甲氧基肉桂酸乙基己酯复配表现出良好的协同效果,具有高紫外屏蔽能力的广谱防晒效果。     

改性SiO2纳米颗粒沸腾沉积层的形成原理及其沸腾换热

实验研究了改性SiO₂纳米流体液滴蒸发后的沉积图案,以及改性SiO₂纳米颗粒沸腾沉积层对沸腾换热的影响。液滴蒸发实验研究表明：改性官能团会影响改性SiO₂纳米颗粒是否吸附在液-气界面,从而推断出在沸腾过程中改性官能团对纳米颗粒沉积方式的影响。沸腾实验研究结果表明：用聚乙二醇基团改性的SiO₂纳米颗粒沸腾沉积层使加热面的平均粗糙度从160 nm大幅增长到977 nm,且能增强纯水的沸腾传热系数;而用磺酸基团改性的SiO₂纳米颗粒沸腾沉积层对加热面的平均粗糙度的改变不明显,只使其增大了60 nm,且恶化了纯水的沸腾传热系数。通过沸腾换热实验结果较好地验证了通过液滴蒸发实验推断出的沸腾过程中改性官能团对纳米颗粒沉积方式的影响。