改性SiO2皮克林粒子及其乳液稳定性的研究

SiO₂皮克林粒子在微胶囊中被广泛使用，但多采用单一改性SiO₂粒子稳定O/W型乳液。本文采用两种硅烷偶联剂，γ-缩水甘油醚氧丙酯三甲氧基硅烷(KH560)和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH570)修饰亲水SiO₂粒子表面，得到复合改性的SiO₂皮克林粒子(KH560-KH570-SiO₂)。研究表明，相较于单一改性的KH560-SiO₂,KH570-SiO₂和复合改性的KH560-KH570-SiO₂都具有很好的乳化稳定性，但复合改性的SiO₂皮克林粒子具有的环氧基团能够赋予微胶囊功能化。     

超疏水SiO2@OTES自清洁涂层的制备及性能

以纳米二氧化硅颗粒、正辛基三乙氧基硅烷(OTES)和硅烷偶联剂KH560为前驱体,采用溶胶凝胶法制备了超疏水SiO₂@OTES自清洁涂层。在酸性催化剂及有机溶剂中,OTES、KH560将纳米颗粒表面由亲水改性为疏水。探究了纳米SiO₂、OTES、KH560三种原材料含量对超疏水涂层润湿性能的影响。结果表明,当掺杂3.5 g纳米SiO₂,8%的OTES与2%的KH560时,涂层达到最佳疏水效果,其接触角为(154±1)°,滚动角为(3.3±0.5)°。采用SEM、FTIR红外光谱仪、X射线光电子能谱(XPS)对超疏水SiO₂@OTES材料的表面形貌与化学成分进行了表征。实验表明制备出的超疏水SiO₂@OTES自清洁涂层具有良好的自清洁防污、耐低温与耐磨性能,且将涂层回收重新制得的表面仍具有超疏水性。     

利用KH560和纳米SiO2采用“一步法”反应挤出增黏PET

以KH560（3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷）和纳米SiO₂颗粒复配作为扩链剂,采用“一步法”反应挤出增黏聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。KH560和SiO₂的添加量均为PET质量分数的2.5%时,增黏效果最好。并且在PET不干燥的情况下,KH560和SiO₂复配也可增加PET的黏度,可用作PET的扩链剂和防水解剂。经透射电镜观察,发现SiO₂在PET中的分散状况良好。用FTIR研究了KH560、SiO₂、PET三者之间的反应机理。用TGA分析了SiO₂的接枝率,发现接枝率高达72.0%。用DSC对PET/纳米SiO₂复合材料的结晶行为进行了研究,并讨论了结晶行为对力学性能的影响。当KH560和SiO₂的添加量均为PET质量分数的2.5%时,结晶度最低,综合力学性能最好。     

共轭亚油酸钠修饰TiO2纳米片稳定双水相Pickering乳液

采用水热法制备超薄TiO₂纳米片(TiO₂ NSs),以共轭亚油酸钠(SCL)在TiO₂ NSs表面吸附并引发SCL自交联制备共轭亚油酸钠修饰的TiO₂纳米片SCL@TiO₂ NSs,用紫外、红外、热重等手段证实SCL双层吸附在TiO₂ NSs表面上。以SCL@TiO₂ NSs稳定聚乙二醇20000(PEG 20000)-葡聚糖500000(DEX 500000)双水相Pickering乳液,结果表明,以0.5%(质量分数)的SCL@TiO₂ NSs即可稳定乳液,当控制乳化剂浓度不变时,改变两相比例可以使乳液发生相反转。该双水相Pickering乳液具有pH响应性。     

基于胺基改性纳米SiO2的有机-无机杂化纳滤膜制备与性能

以聚醚砜纳滤膜为基膜，采用胺基改性纳米SiO₂掺杂树状聚酰胺-胺(PAMAM)作为水相改性剂制备了一类有机-无机复合纳滤膜。通过条件优化实验确定较佳界面聚合条件为有机相单体w(均苯三甲酰氯)=0.5%、w(PAMAM)=0.3%、w(SiO₂)=0.3%、处理时间90 s、处理温度80℃。在该条件下，纳滤膜对无机盐的截留率为67.3%、通量为31.3 L/(m²·h),对模拟污水的分离性能优于采用未改性纳米SiO₂制备的有机-无机复合纳滤膜。制备的纳滤膜对4种模拟矿化污水的截留顺序为Na₂SO₄>KCl>CaCl₂>MgCl₂。     

模板法制备多孔超疏水SiO2/PDMS海绵及油水分离应用

以水玻璃为硅源,采用溶胶-凝胶法制备了超疏水二氧化硅(SiO₂)气凝胶,将超疏水SiO₂气凝胶与聚二甲基硅氧烷(PDMS)均匀混合,并引入蔗糖和葡萄糖作为模板制备了超疏水SiO₂/PDMS海绵。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等对其微观形貌和成分进行表征;利用接触角测量仪表征其润湿性能。同时,以油水混合物为模型污染物,研究了SiO₂气凝胶掺量及糖的比例对海绵吸附性能的影响。结果表明：制备的SiO₂/PDMS海绵具有超疏水亲油性,水接触角(WCA)高达152.1°,且在模拟油水吸附实验中具有良好的去除效果;对植物油和泵油的去除率分别为98%和95%,且经过20次的重复油水分离实验后,SiO₂/PDMS海绵的吸附容量和接触角均未发生明显变化,仍具有较好的疏水性能。     

纳米SiO2的改性及其对水性聚氨酯树脂复合涂层的性能影响分析

以乙醇水溶液为载体,借助硅烷偶联剂KH560,对纳米SiO₂进行了改性处理。对处理后材料的粒径进行了测量,分析了纳米SiO₂含量、乙醇水溶液配比和改性剂含量对分散性的影响。将改性后的纳米SiO₂分散液与无机组分、水性聚氨酯树脂进行复配,得到无铬钝化液。然后在热镀锌板上制备成相应的钝化膜,借助交流阻抗、中性盐雾试验以及电化学Tafel极化曲线,就纳米SiO₂改性对水性聚氨酯树脂复合涂层性能的影响进行分析。结果表明,对比未改性材料,改性材料的耐腐蚀性得到了显著提升。     

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。     

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。     

硅烷偶联剂改性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液乳胶膜的性能

以聚四氢呋喃醚二醇(PTMG1000)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、三羟甲基丙烷(TMP)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)等为主要原料,通过硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)进行封端改性,合成聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液,制备乳液乳胶膜。通过原子力显微镜(AFM)、微分热失重(DTG)、Zeta电位、表面张力、力学性能等对其乳胶膜和乳液结构与性能进行表征测试,分析了不同单体含量对乳胶膜力学性能的影响,结果表明:当,m(St)∶m(BA)=0.5,w(MDEA)=5.50%,w(HEA)=0.9%,w(KH550)=0.69%时,合成的硅烷偶联剂改性的聚氨酯乳液稳定性较好,乳胶膜有良好的力学性能。     

二氧化钛纳米管稳定Pickering乳液制备PS/TiO2纳米管复合微球

利用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-570）,对水热法制备的TiO₂纳米管进行了表面改性,并用改性的纳米管为稳定剂,采用Pickering乳液聚合法制备了聚苯乙烯/TiO₂纳米管复合微球。采用红外光谱（IR）、光学显微镜、高分辨透射电镜（HRTEM）、高分辨扫描电子显微镜（FESEM）、X射线光电子能谱（XPS）等分析手段,对改性前后TiO₂纳米管以及复合微球的结构和形貌进行了表征,用三相接触角仪测试并优化了TiO₂纳米管的表面润湿性。研究结果表明,当m_KH-570/m_TiO2=15%时,改性TiO₂纳米管表面润湿性最佳,能很好地稳定Pickering乳液聚合,聚合后可以得到壳层为致密均匀TiO₂纳米管,核为聚苯乙烯的复合微球。     

多乙氧基POSS的合成及在RTV硅橡胶中的应用

以乙烯基三甲氧基硅烷为原料,制备了八乙烯基笼型倍半硅氧烷（OvPOSS）;再与γ-巯丙基三乙氧基硅烷（KH580）进行巯基-烯点击反应,合成八聚（三乙氧基硅丙巯基二亚甲基）笼型倍半硅氧烷（POSS—TEOST）;将POSS—TEOST加入室温硫化（RTV）硅橡胶中,考察了其用量对RTV硅橡胶性能的影响。采用^1H／^13C／^29Si NMR、FT-IR等对POSS—TEOST进行了表征,并研究了POSS—TEOST用量对RTV硅橡胶热性能、力学性能、硬度的影响。结果表明,在OvPOSS与KH580的量之比为1：8时,OvPOSS上8个乙烯基全部与巯基进行了反应;随着POSS—TEOST用量的增加,硅橡胶的热性能大幅度提升,氮气氛围中最大分解温度提高了75℃,在空气氛围中最大分解温度提高了124℃;此外,硅橡胶的拉伸强度和硬度分别提高了78％和55％。     

Na/SiO2新型固体碱催化制备生物柴油的研究

以NaOH、正硅酸乙酯和乙醇为原料,经溶胶-凝胶法制备新型固体碱催化剂（Na/SiO₂）,用于催化大豆油与甲醇的酯交换反应制备生物柴油,研究催化剂焙烧温度、n(NaOH)∶n(SiO₂)、n(甲醇)∶n(大豆油)、催化剂用量和反应时间对产率的影响以及催化剂的稳定性。结果表明,固体碱催化剂Na/SiO₂在大豆油与甲醇的酯交换反应中具有较高的催化活性,在催化剂焙烧温度600 ℃、n(NaOH)∶n(SiO₂)=2∶1、n(甲醇)∶n(大豆油)=15∶1、催化剂用量为大豆油质量的7%和反应时间3 h的条件下,脂肪酸甲酯产率可达97.42%,催化剂在稳定性试验中呈现出优良的稳定性。     

晶化条件对HZSM-5分子筛合成收率和性能的影响

考察了SiO2-Al2O3-TPABr-NH3·H20—H2O体系晶化时间、晶化温度和原料用量等对合成HZSM-5性能的影响。当n（SiO2）：n（Al2O3）=100、n（TPABr）：n（SiO2）=0．1、n（NH3）：n（SiO2）=1．5、n（H2O）：n（SiO2）=22和晶种添加质量分数为4％时,180℃静态晶化72h,合成收率与相对结晶度分别为10．1％和99．8％,对应理论收率为11．4％,合成收率与理论收率比为0．89。当投料n（SiO2）：n（A1203）从50增加到400,合成收率与结晶度分别超过8．9％和82．8％,合成收率与理论收率比为0．76—0．89;样品酸量随着n（SiO：）：n（Al2O3）的增加逐渐减小,比表面积为405m2·g-1,合成样品HZSM-5对甲醇制烯烃反应具有良好的酸催化活性。设定反应条件,采用投料n（SiO2）：n（AlO3）=250的样品,甲醇转化率、丙烯选择性和C=2～C=4选择性分别为100％、39．27％和62．01％。     

纳米氧化锌/二氧化硅杂化体的制备及其对天然橡胶复合材料性能的影响

采用3-氰基丙基三乙氧基硅烷（CTOS）对二氧化硅（SiO₂）进行了氰基化改性,并采用热溶剂法将纳米ZnO沉积于氰基官能化SiO₂（SiO₂-CN）表面,制备出纳米氧化锌/二氧化硅杂化体（ZnO@SiO₂）,并使用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电镜等对杂化结构进行表征。将ZnO@SiO₂作为填料添加入天然橡胶中制备复合材料（NR/ZnO@SiO₂）,然后对ZnO@SiO₂与橡胶的界面关系进行了分析,并研究了ZnO@SiO₂对橡胶复合材料的硫化特性、力学性能的影响。结果表明,纳米ZnO成功沉积在SiO₂-CN表面,并且NR/ZnO@SiO₂复合材料表现出优异的机械性能和硫化特性。与天然橡胶相比,仅添加5份杂化体的NR/ZnO@SiO₂复合材料的拉伸强度、100%定伸及300%定伸强度分别增加了150.2%、86.2%和65.5%,并且正硫化时间缩短了38.5%。     

SiO2气凝胶纤维隔热复合材料的常压制备及性能表征

SiO₂气凝胶的力学性能较差,隔热性能较强,为了使其成为良好的隔热材料,本文提出一种SiO₂气凝胶纤维隔热复合材料的制备方法。以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,玻璃纤维和陶瓷纤维为增强体,硅烷偶联剂KH550和KH570为纤维处理剂,在常压条件下制备SiO₂气凝胶纤维隔热复合材料,并对材料性能进行表征。结果表明:前驱体中十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)含量越高,复合材料中SiO₂气凝胶导热系数越低,低至0.028 W/(m·K);使用硅烷偶联剂KH550时,基体和纤维之间结合的紧密程度更高;纤维的加入使SiO₂气凝胶的力学性能达到很高水平;当前驱体中TEOS与CTAB摩尔比为1∶0.022时,经KH550处理的玻璃纤维/SiO₂气凝胶复合材料导热系数为0.054 W/(m·K),力学性能良好,隔热性能最优。     

羟基化结合硅烷偶联剂改性对光固化Si3N4膏料性能的影响

采用羟基化结合硅烷偶联剂(KH560)对氮化硅(Si₃N₄)粉体进行表面功能化改性,配制出高固含量、高固化深度的Si₃N₄膏料,并基于立体光固化(SL)工艺制备了高强度的Si₃N₄复杂结构件。结果表明:Si₃N₄表面的KH560改善了粉体与树脂的相容性,降低了Si₃N₄膏料的粘度;同时,KH560的环氧基团(—CH(O)CH₂)与环氧树脂(EA)通过化学键等方式相结合,形成了EA核壳结构,降低了树脂与陶瓷颗粒之间的折射率差,从而提高了Si₃N₄膏料的固化深度。表面羟基化处理后Si₃N₄表面吸附了更多的KH560,从而进一步降低了Si₃N₄膏料的粘度,提高了Si₃N₄膏料的固化深度。最终,用羟基化和KH560改性后的Si₃N₄粉体配制出的Si₃N₄膏料固含量达到50%(体积分数),固化深度达到64 μm。烧结后Si₃N₄试样致密度为83%,断裂韧性为(4.38±0.45) MPa·m^1/2,抗弯强度达到(407.95±10.50) MPa。     

直接法制备多级孔HZSM-5分子筛及其MTO催化性能

考察SiO_2-Al_2O_3-EDA-CTAB-CO(NH2)2-H2O体系中水热法一步晶化程序合成多级孔HZSM-5分子筛时各因素对产品性能的影响。在投料n(SiO_2)∶n(Al_2O_3)=150、n[CO(NH2)2]∶n(SiO_2)=1.5和180℃一步晶化72 h时,合成多级孔HZSM-5分子筛的结晶度为99%。n(SiO_2)∶n(Al_2O_3)从50增至250,多级孔HZSM-5分子筛结晶度先增加后降低;随着n(SiO_2)∶n(Al_2O_3)增加,多级孔HZSM-5分子筛的微孔体积减小,介孔体积逐渐增大,比表面积大于400 m2·g-1。合成的多级孔HZSM-5分子筛对甲醇制烯烃反应具有良好的催化活性,不同n(SiO_2)∶n(Al_2O_3)合成的样品在反应时间80 h前,甲醇转化率均接近100%;n(SiO_2)∶n(Al_2O_3)=150的多级孔HZSM-5上丙烯选择性和乙烯选择性分别为45.11%和11.30%。     

阳离子型PDMS/PU无皂微乳液膜的结构与性能

在催化剂和助溶剂的作用下,采用一步法,以端羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS)/聚醚二醇(PTMG)为软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPD I)为硬段(三羟甲基丙烷TMP为交联剂、N-甲基二乙醇胺MDEA为扩链剂)合成了一系列自乳化双软段PDMS/PU微乳液。将乳液流延成膜,综合研究了PDMS/PU中软硬段比例、溶剂、软段相对分子质量、TMP用量、MDEA用量、PDMS含量对成膜力学性能和耐水性的影响。结果表明,当n(NCO)/n(OH)=2.2,PTMG的相对分子质量为1 000,w(TMP)=3%,w(MDEA)=40%,w(PDMS)=15%,PDMS/PU膜的附着力为1级,光泽度101%,硬度H,耐冲击性50 cm,抗张强度33.8 MPa,柔韧性1级,胶膜吸水率随着w(PDMS)的增加,由11.2%降低到0.12%。