硅烷偶联剂KH550改性白炭黑的研究

利用硅烷偶联剂KH550改性二氧化硅(SiO₂),使丙胺基团接枝在SiO₂上，得到氨基化二氧化硅(N-SiO₂)。分别采用红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)、元素分析(EA)、粒径分析(DLS)、扫描电子显微镜(SEM)和接触角表征了SiO₂改性前后的结构和性能。结果表明，硅烷偶联剂KH550成功接枝在SiO₂上，改性后表面变得更粗糙，D₅₀粒径由17.69μm增大到38.38μm,水接触角从0°提高到25.84°,改善了其亲水性。     

超临界条件制备有机小分子接枝纳米炭黑及其对橡胶的补强作用

在超临界CO2流体中,用有机小分子(AO-80)对炭黑(CB)进行表面接枝,制备了有机小分子接枝的纳米炭黑粒子.红外分析表明:改性炭黑具有AO-80的分子结构特征,表明AO-80成功地接枝到炭黑表面,用TGA测得的接枝率为0.8%.粒径分析和透射电镜观察结果显示,与原始炭黑相比,改性炭黑的粒径明显减小,粒径分布变窄.将接枝炭黑(SCB)添加到苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)中,发现SCB对SBS具有明显的补强效果.SCB加入量为0.2%时,SBS/SCB的拉断伸长率由1039%(纯SBS)提高到1297%,提高了25%,而拉伸强度则由11.9MPa(纯SBS)提高到14.6MPa,提高了19%.     

短氟碳链含氟硅烷偶联剂及其疏水涂层的构建

以三氟丙基甲基环三硅氧烷(D3F)、二甲基氯硅烷、甲基二氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)为主要原料,通过阴离子开环聚合和硅氢加成反应合成了一系列短氟碳链含氟硅烷偶联剂。载玻片表面经纳米二氧化硅溶胶涂膜和硅烷偶联剂表面修饰得到疏水涂层。探究了不同硅烷偶联剂对于涂层疏水性、附着力、硬度、透过率等性能的影响。结果表明,同类型含氟硅烷偶联剂中氟含量越大,其修饰的涂层接触角越大;相似相对分子质量及氟含量情况下,直链型含氟硅烷偶联剂修饰的涂层疏水性优于支链型修饰的涂层。经含氟硅烷偶联剂修饰的疏水涂层中,接触角最大的是由聚合度为9的支链型含氟硅烷偶联剂(DF3)修饰的涂层,可达141.6°。疏水涂层的附着力均达1级,硬度均达H,可见光透过率高于82.9%,具有良好的自清洁性能。     

氟化SiO2纳米颗粒双疏涂层的制备及性能研究

采用氟化硅烷偶联剂对合成的单分散SiO2纳米颗粒进行表面接枝改性,并通过旋涂法将制备的氟化SiO2颗粒沉积在硅晶基板上.采用粒径分析仪、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)和接触角测量仪对氟化SiO2纳米颗粒涂层的表面形貌、化学组成、接枝密度和润湿性能进行分析表征.结果表明:氟化硅烷偶联剂在SiO2纳米颗粒表面的接枝密度为5.94 nm-2;制备的氟化SiO2纳米颗粒薄膜具备微纳米双重复合网络结构,增加了涂层表面的粗糙程度;氟化SiO2纳米颗粒涂层展现出超疏水和强疏油性能,水和柴油在氟化SiO2纳米颗粒薄膜上的接触角分别为158.4°和125.7°.     

玻璃纤维浸润剂的制备与性能

通过玻璃纤维浸润剂的制备,采用浸润剂中的硅烷偶联剂(KH550)进行接枝改性,并对二氧化硅进行接枝改性,探讨了制备浸润剂乳液的工艺条件等。分析了硅烷偶联剂的改性效果,制成的浸润剂乳液的性能,还分析了制备的浸润剂涂覆到玻璃纤维表面后得到的玻璃纤维的力学性能等。FT-IR测试结果表明,烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯环氧基醚(AEPH)已接枝到硅烷偶联剂上,硅烷偶联剂(KH550)接枝到二氧化硅上。接触角测试结果表明,二氧化硅的疏水性得到了明显改善。将改性后的硅烷偶联剂和二氧化硅加入到双酚A环氧乙烯基树脂为主成膜剂的乳液中,通过对乳液进行粒径、表面张力测试,结果表明:制备的乳液达到预期的要求。将乳液涂覆到玻璃纤维后,扫描电镜结果表明:浸润剂涂覆到了玻璃纤维表面上,且含1%改性硅烷偶联剂浸润剂比含0. 5%改性硅烷偶联剂浸润剂的涂覆厚度大。力学性能结果表明,浸润剂涂覆后,玻璃纤维的拉伸强度明显提高。     

有机硅烷偶联剂改性紫外光固化超支化聚醚基水性聚氨酯的性能

采用超支化聚酯Boltorn H 20与丁二酸酐反应,制备了亲水性超支化聚酯,然后与甲基丙烯酸酯基改性的聚醚基聚氨酯预聚体和3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷(IPTS)反应,合成了有机硅烷偶联剂改性紫外光固化聚醚基超支化水性聚氨酯(WHPU)。考察了有机硅烷偶联剂用量对WHPU的耐酸性、固化时间、凝胶质量分数、附着力、水接触角、水吸附率、乳液粒径分布及热稳定性的影响。结果表明,当IPTS与Boltorn H 20中羟基的摩尔比为6/16时,固化后的WHPU膜的凝胶质量分数为92%,在玻璃表面的附着力达到0级;与不含有机硅烷偶联剂的WHPU相比,该涂膜的水接触角和热稳定性分别提高了34°和22℃,其吸水率从13.8%降低到4.3%。     

利用表面接枝反应控制PS亲水性能

在2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧自由基(TEMPO)存在的情况下,通过波长为253～254nm的紫外光引发氮氧调控自由基原位接枝聚合反应,将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)接枝到聚苯乙烯(PS)薄膜上,制得PMMA刷子层。通过红外光谱检测了这个调控自由基聚合反应的历程。结果表明,PMMA在PS薄膜表面的接枝聚合反应为“活性”自由基聚合反应,所得到的PMMA相对分子质量分布范围窄(1．13～1．36),相对分子质量可被控制在11764～52403g／mol范围内。红外光谱显示PMMA被接枝到PS薄膜表面。PMMA刷子层能够控制PS表面亲水性能,随着接枝时间的延长,水接触角由92°下降到72°,接枝后的PS表面水润湿性能明显提高。     

二氧化硅颗粒表面硅烷化对其润湿性能的影响

采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)接枝改性二氧化硅颗粒表面,通过调节APTES的接枝密度(颗粒表面每平方纳米接枝硅烷偶联剂分子的个数)定量控制二氧化硅颗粒在石蜡/水界面上的接触角。结果表明:随着APTES在二氧化硅颗粒表面接枝密度的增加,颗粒由超亲水转变为疏水,在油水界面的接触角从15°增加到116°;改性颗粒在石蜡/水界面形成固态膜,当石蜡低温固化后,改性颗粒在石蜡相中的部分被掩盖;相比于未改性颗粒,改性后的颗粒在石蜡表面形成的包裹层更加紧密有序。     

聚丙烯中空纤维膜表面接枝苯乙烯磺酸钠的研究

以二苯甲酮为光敏剂,通过紫外光辐照引发将苯乙烯磺酸钠接枝到聚丙烯中空纤维膜表面。考察了苯乙烯磺酸钠单体质量分数、光敏剂质量分数对接枝率的影响。利用红外光谱和扫描电子显微镜对接枝中空纤维膜的表面化学组成和形貌结构进行表征,通过水接触角和中空纤维膜的水通量研究接枝前后中空纤维膜的亲水性。结果表明,当接枝率为13.3%时,膜的水接触角由原膜的110°减小至46°;当接枝率为9.0%时,水通量增加到102 L/(m2·h),亲水性得到了显著提升。     

表面光接枝法改善LDPE膜的防雾滴性

讨论了低密度聚乙烯 (LDPE)膜的防雾滴机理及方法 ,研究了空气气氛中 ,光接枝丙烯酸 (AA)的LDPE膜接触角与接枝时间的关系 ,及接枝膜的防雾滴性能。研究发现 ,空气气氛中随接枝时间的延长 ,LDPE膜的有效接枝率增加 ,膜对水的接触角下降。光辐射 3min时 ,LDPE膜的有效接枝率达 12 .1%;膜对水的接触角为 19.3° ,亲水性显著增加。与添加防雾滴剂方法相比 ,由于亲水性单体化学接枝于LDPE膜表面 ,膜的防雾滴有效期长。     

丙烯酰胺接枝聚丙烯多孔膜及其水解后的性能

采用丙烯酰胺接枝法对聚丙烯(PP)多孔膜表面进行亲水化改性,考察了硝酸浓度、接枝时间以及水解时间对膜结构和性能的影响。随硝酸浓度增加,接枝度先增后降,膜表面的水接触角先减小后增大;随接枝时间延长,接枝度先增加后几乎不变,水接触角先减小后趋于恒定;随水解时间延长,接枝度几乎不变,而水接触角先减小后趋于恒定。优选的亲水化改性条件下,PP多孔膜的接枝度为1 147μg/cm2,水接触角由124°降至47°。过膜压差为0.5MPa时,聚酰亚胺/PP纳滤复合膜的纯水通量和对1 g/L的Na2SO4溶液的截留率分别可达11.89 L/(m2·h)和92.86%。     

对乙烯苯磺酸钠改性炭黑母炼胶的制备及性能

采用固相原位聚合接枝方法制备了对乙烯苯磺酸钠（NASS）改性的亲水性纳米炭黑。热重分析结果表明,NASS成功地接枝到炭黑表面,其接枝率为2．5％。水分散性测试结果表明,改性炭黑在水介质中分散稳定。扫描电子显微镜照片表明,改性炭黑以聚集体尺寸均匀分散于橡胶基体中。改性炭黑填充的天然胶乳硫化胶的物理性能有了较大幅度的提高,其中撕裂强度提高了160％。     

混炼胶中炭黑分散度测定方法的改进

根据胶料混炼的基本原理，对炭黑分散度测定方法进行分析，并提出改进途径。目前炭黑分散度测定方法主要是直接测定法，包括表面观察法、粒径直接测量法、表面粗糙度分析法和改进的显微照相法等。这些方法存在的主要问题是不能综合反映炭黑粒子的分散与分布情况，信息量小。可通过建立数学模型计算(包含“分布因子”)、彩色摄影、对图像进行预处理等方法对显微照相法进行改进，以提高炭黑分散度测定的准确性。     

接枝纳米炭黑的制备

利用机械剪切的方法,进行炭黑表面的原位接枝,在强大剪切力的作用下,炭黑聚集体被打碎,得到了接枝纳米炭黑。对该纳米炭黑用场发射扫描电镜、原子力显微镜、热失重分析和红外光谱分析等进行了研究表征。热失重和红外分析表明,接枝物接枝到纳米炭黑表面。FESEM和AFM则表明通过上述接枝后,纳米炭黑粒子分散均匀,且粒径接近原生粒径。实验表明最佳的型腔填入量为60%~70%。     

炭黑粉末润湿性质的研究

炭黑润湿性能的研究是炭黑性质研究的重要内容,润湿是指液体从固体表面取代气体的过程。润湿过程涉及固体和液体的表面性质,以及固液分子间的相互作用。在研究炭黑的润湿作用时,接触角大小是衡量润湿性优劣的较为方便的方法。通过动态法测定了接枝炭黑和未接枝炭黑在某些溶剂中的接触角,考察了接触角的变化规律。结果表明,炭黑表面接枝水溶性高分子将明显改善其润湿性质。     

接枝纳米炭黑的制备

利用机械剪切的方法，进行炭黑表面的原位接枝，在强大剪切力的作用下，炭黑聚集体被打碎，得到了接枝纳米炭黑。对该纳米炭黑用场发射扫描电镜、原子力显微 镜、热失重分析和红外光谱分析等进行了研究表征。热失重和红外分析表明，接枝物接枝到纳米炭黑表面。FESEM 和AFM 则表明通过上述接枝后，纳米炭黑粒子分散均 匀，且粒径接近原生粒径。实验表明最佳的型腔填入量为60%～70%。     

低温氨等离子体改性聚醚砜超滤膜气相接枝丙烯酸

采用低温氨等离子体处理和气相接枝丙烯酸对聚醚砜(PES)膜进行表面改性,以提高超滤膜亲水性和抗污染能力。考察了改性膜物理及化学特性变化,并研究了改性膜的通量及截留率特性。结果表明,改性膜表面接枝有亲水基团,水接触角由原始的67°降低至9°,亲水性能明显提高;纯水通量、牛血清蛋白通量和截留率均大于原始膜。     

纳米载银磷酸锆的有机改性及其对3D打印的义齿基托复合材料性能的影响

以γ甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂(MPS)对纳米载银磷酸锆(6S-NP3)进行表面改性,再通过溶液聚合在其表面接枝甲基丙烯酸甲酯(MMA),得到有机改性纳米载银磷酸锆(P-6S-NP3)。将P-6S-NP3与义齿基托树脂混合,通过3D打印制备了义齿基托复合材料。使用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对改性前后6S-NP3的结构和形貌进行了表征,考察了6S-NP3和P-6S-NP3在义齿基托复合材料中的分散情况,测试了改性前后6S-NP3的水接触角、粒径分布,以及义齿基托复合材料的机械性能和抑菌性能。结果表明,MPS和MMA已成功接枝到6S-NP3表面,改性后的6S-NP3平均粒径降低,疏水性增强,在义齿基托复合材料中的分散性更好。采用P-6S-NP3制备的义齿基托复合材料的机械性能与对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效果明显提高。     

紫外光引发PNIPAAm及其共聚物改性PS表面研究

采用紫外光引发聚合将聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)接枝在聚苯乙烯(PS)表面或在PS表面形成与之相容性较好的NIPAAm与苯乙烯(St)共聚物即P(NIPAAm/St)共聚物层,以改性PS的表面性质。红外光谱分析(FTIR)和表面接触角测试结果表明,PNIPAAm或P(NIPAAm/St)共聚物可以在PS表面稳定存在,使PS表面由疏水性变为亲水性,且具有一定的温敏性。单纯PNIPAAm接枝PS改性层的温敏性更为明显,当温度由23℃增加到40℃时,PNIPAAm改性PS表面与水的接触角由44°左右增加到68°左右。P(NIPAAm/St)共聚物中的St有利于提高改性层与PS的相容性、透明性及稳定性,但其温敏性下降。     

紫外光诱导接枝甲基丙烯酸甲酯对预硫化天然胶乳胶膜的表面改性

在紫外光辐照下,通过光敏剂二苯甲酮的引发作用,使甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体接枝共聚到预硫化天然胶乳胶膜表面,并采用傅立叶变换红外光谱-衰减全反射技术(FTIR-ATR),扫描电子显微镜(SEM)及表面接触角测试仪对表面接枝改性后的预硫化胶膜样品进行了表征.FTIR-ATR谱图清楚地表明,MMA单体已被接到硫化橡胶的分子链上;SEM显微照片显示,接枝改性后的样品表面因龟裂导致粗糙化而使其形态发生改变;表面水接触角的测试值随紫外光辐照时间的延长而降低,辐照15min的样品,其接触角测试值为62°,比未处理样品的96°降低了34°.这表明在实验条件下,MMA单体可以较为容易地接枝到天然橡胶分子链上,有效地改善了预硫化天然胶乳胶膜表面的亲水性能.