交联聚铵盐在压裂和酸化中对黏土的作用研究

为了提高聚铵盐对黏土稳定的作用效能,制备了交联聚铵盐系列化合物,评价了其在清水、瓜胶液和盐酸溶液中对黏土膨胀的抑制作用,并对微观结构进行了分析。结果显示,在最佳制备条件下,0.5%的DEM-8溶液中,90min时黏土的线性膨胀率为56.1%;DEM-8与瓜胶的配伍性良好,能够强化瓜胶液的抑制性,在酸液中也有较强的黏土稳定作用。聚铵盐可通过离子交换与黏土作用进入黏土层间,从而抑制黏土水化分散,保持黏土层间距和颗粒的结构。     

高性能丁基橡胶/有机黏土纳米复合材料的新型制备方法

采用一种新型制备方法--预膨胀有机黏土与机械共混的方法制备丁基橡胶（IIR）/有机黏土纳米复合材料。实验结果表明,当有机黏土为10 phr时,采用预膨胀有机黏土（S-OC）与机械共混的方法制备的IIR/有机黏土纳米复合材料（IIR/S-OCNs）的拉伸强度和撕裂强度,明显优于采用熔体法制备的IIR/有机黏土（OC）纳米复合材料（IIR/OCNs）的相应性能,较纯丁基橡胶分别提高了4.96倍、0.22倍;当有机黏土为5 phr时,采用预膨胀有机黏土与机械共混的方法制备的IIR/S-OC纳米复合材料的气体渗透率,分别较纯IIR、熔体法制备的IIR/OC纳米复合材料下降了21.88%和12.50%。这种新型制备方法是将溶液制备方法的优点与熔体制备方法的优点有机地统一在了一起。该材料有可能在高级无内胎轮胎气密层以及其他要求高性能弹性体材料的领域获得应用。     

CTAB/CPL复配改性黏土制备NBRCNs的结构与性能研究

采用CTAB/CPL(比例为3.0g∶1.0g)复配改性有机黏土制备NBRCNs,考察了复配改性有机黏土制备的NBRCNs的微观结构、力学性能和分散相态。实验结果表明,无机黏土经CTAB/CPL复配改性后,黏土晶层间距由起始1.25nm扩大至1.82nm,NBRCNs中黏土晶层间距进一步扩大为4.67nm,即橡胶大分子链进一步插层进入黏土片层中,制备得到插层型纳米复合材料。有机黏土用量为10份时,复配改性有机黏土制备的NBRCNs的各项力学性能最优,拉伸强度为5.16 MPa,撕裂强度为20.97kN/m,较纯NBR硫化胶的1.53MPa和8.77kN/m分别提高了237%和139%,且明显优于采用单一阳离子CTAB改性有机黏土制备的NBRCNs,充分显示了复配有机改性黏土的可行性和优越性。复配有机改性黏土制备的NBRCNs的微观分散相态优于单一阳离子改性有机黏土制备的NBRCNs。     

支链化聚铵盐及其在压裂和酸化作业中的应用

制备了支链化聚铵盐系列化合物,评价了其在清水、胍胶液和盐酸溶液中对粘土膨胀的抑制作用,并对微观结构进行了分析。结果显示:在最佳制备条件下0.5%BPM-7溶液中90min时粘土的线性膨胀率为50.0%;BPM-7与胍胶的配伍性良好,能够强化胍胶液的抑制性,在酸液中也有较强的粘土稳定作用。支链化聚铵盐可通过离子交换取代粘土中原有的金属阳离子进入粘土层间,从而抑制水分子水化分散粘土,保持粘土层间距和颗粒的结构。作为粘土稳定剂应用于某气田酸化作业,能有效保护储层,作业后产气量显著提升。     

质子化处理改性黏土制备NBRCNs的结构与性能

采用经质子化处理后的十八烷基胺改性黏土制备丁腈橡胶/黏土纳米复合材料(NBRCNs)。旨在获得具有更大晶层间距结构的有机黏土(OC)(XRD测试),削弱黏土片层之间的界面作用力,将黏土片层以纳米尺寸均匀分散在NBR中(SEM、TEM表征),最终获得具有优异力学性能的 NBRCNs。实验结果表明,当有机黏土含量为10phr时,采用经质子化处理后的十八烷基胺改性黏土制备NBRCNs的拉伸强度、撕裂强度、100%/300%定伸应力及硬度,与采用常规的长链脂肪族季铵盐改性有机黏土制备的NBR/C₁₆-OC纳米复合材料和NBR/S₁₈-OC纳米复合材料相比,分别提高了61.04%、51.79%、30%/26.21%、7.27%和80.28%、49.57%、31.09%/34.72%、11.32%。     

聚合物/纳米黏土复合材料的研究进展

简述了纳米黏土的结构特点,常见的有机化改性方法,介绍了可插层黏土的有机单体和聚合物类型。综述了聚合物/纳米黏土复合材料的制备方法,介绍了单体溶液插层、聚合物水溶液插层、乳液插层等溶液插层方法和单体熔融插层、聚合物熔融插层、熔融挤出插层等熔融插层方法。总结了聚合物/纳米黏土复合材料的国内外研究进展与应用现状,主要在汽车工业、包装材料、环境友好材料、新型工程材料等领域得到了广泛应用。     

有机化坡缕石黏土-膨胀型阻燃聚丙烯复合材料的制备及性能

制备了优异阻燃性能(LOI36%)兼具良好力学性能的膨胀型阻燃聚丙烯复合材料OPGS/PA-APP/PP。将有机化坡缕石黏土引入到哌嗪-多聚磷酸铵(PA-APP)膨胀型阻燃(IFR)聚丙烯(PP)复合材料中,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热重分析法(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、通用电子万能试验机研究了有机化坡缕石黏土添加量对PA-APP阻燃聚丙烯复合材料阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,添加质量分数为2%的有机化坡缕石黏土提高了该复合材料的阻燃性能和力学性能。此外,所制备样品经垂直燃烧测试可达到阻燃V-0级别。实验证明,有机化坡缕石黏土在膨胀型阻燃聚丙烯复合材料中具有明显的协效阻燃作用。     

PVC/黏土纳米复合材料研究进展

文章简要概述了黏土的有机改性机理,聚氯乙烯/黏土纳米复合材料的特性及其制备方法、结构与表征方面的研究进展。对熔融插层共混法、溶液插层共混法、原位聚合法和插层聚合法进行了介绍和比较,对聚氯乙烯/黏土纳米复合材料的重点研究领域和发展趋势提出了具有前瞻性的预测。     

丁基橡胶/有机黏土纳米复合材料的结构和性能

采用溶液插层法制备了丁基橡胶／有机黏土纳米复合材料,并用透射电子显微镜和X射线衍射仪研究了该纳米复合材料的形态结构。结果表明,丁基橡胶／有机黏土纳米复合材料是插层型的纳米复合材料。与丁基橡胶相比,该纳米复合材料具有优异的力学性能和气体阻隔性能,并且这2种性能均随有机黏土用量的增加而增强。填料的形状会对该纳米复合材料的气体阻隔性能产生影响。     

一种天然聚电解质制备荷正电纳滤膜的研究

以带有阳离子的改性瓜尔胶(CGG)与季铵化壳聚糖(HACC)共混物作为铸膜液，在聚砜支撑层材料上进行表面涂覆，通过相转化法形成超薄分离层，从而制备得到一种天然聚合物交联荷正电纳滤膜。结果证明：在25℃，60%相对湿度条件下，由阳离子瓜尔胶浓度为3.4wt%与季铵化壳聚糖浓度为1.7wt%(溶质配比为2:1的共混溶液)制备而成的纳滤膜性能最佳。该复合膜在25℃，1.0 MPa操作压力下对NaCl和MgCl₂的截留率分别为25.0%和97.1%，水通量为40.8 L/(m²·h)，对于二价盐和一价盐具有较高的选择脱除效果。     

甜菜碱接枝共聚羟丙基瓜胶的制备

以羟丙基瓜胶和甜菜碱单体为原料,硝酸铈铵为引发剂,采用溶液聚合法制备甜菜碱接枝羟丙基瓜胶,对目标物结构进行了IR、质谱表征。考察了接枝反应温度、接枝反应时间、引发剂浓度、原料配比对目标产物增稠性能的影响,结果表明,当反应温度为20℃,引发剂浓度为5 mmol/L,反应时间为24 h,m(甜菜碱单体)∶m(羟丙基瓜胶)=1∶1时,单体转化率为36.5%,相对分子质量为1.28×10~6;常温下,配制目标产物质量分数0.5%的水溶液,20 min内充分溶解,初始黏度为75 m Pa·s;目标产物耐盐性优于羟丙基瓜胶,水溶性和增稠性良好。     

聚丙烯/黏土纳米复合材料结构及流变性能研究

采用固相法对黏土进行插层改性,制备有机黏土,再与聚丙烯熔融共混,成功制备聚丙烯/有机黏土纳米复合材料。XRD和TEM测试均表明:固相法改性黏土可以与聚丙烯形成结构为插层型和剥离型共存的纳米复合材料。利用动态流变仪研究纳米复合材料的加工流变性能,结果显示,有机黏土的加入有效地改善了聚丙烯的加工流变性能。     

有机铵盐黏土稳定剂制备与抑制性研究

采用工业有机杂胺与常见酸以不同比例合成小分子铵盐,通过防膨缩膨实验和线性膨胀率的测定,初步筛选出杂胺混合酸-3盐作为抑制剂。利用热重分析、激光粒度分析和电镜扫描,研究了抑制剂与黏土之间的作用机理。结果表明,铵盐HS-1即杂胺与混合酸-3以质量比1∶3反应的产物,其浓度为0.1%时,防膨率达到72.97%,缩膨率为54.50%,线性膨胀率为27.30%,对黏土的水化膨胀分散具有良好的抑制效果。推测抑制机理是黏土稳定剂进入黏土层间,与层间水分子进行交换,从而减小了层间距,抑制了黏土的水化膨胀。     

多孔金属氧化物半导体薄膜的制备及光催化性能

以垂直蒸发沉积法制备的聚苯乙烯(PS)胶态晶体为模板,采用溶胶–凝胶法制备多孔ZnO和TiO_2薄膜,分别考察其对罗丹明B(Rh B)溶液的光催化降解效果。使用扫描电子显微镜观察PS胶态晶体以及多孔ZnO和TiO_2薄膜的形貌,以紫外–可见吸收光谱仪表征光催化降解效果。结果表明:PS微球分散液浓度为0.025%时,胶态晶体为单层和多层结构,随着浓度增加至0.100%,胶态晶体呈现完善的多层结构;PS微球分散液浓度为0.100%、ZnO溶胶浓度为0.3 mol/L制备的多孔ZnO薄膜对Rh B降解效果较好;PS微球分散液浓度为0.025%、TiO_2溶胶浓度为0.1 mol/L获得的多孔TiO_2薄膜对Rh B降解效果较好。多孔ZnO薄膜对Rh B的降解效果优于多孔TiO_2薄膜。     

固相法制备有机黏土改性聚丙烯

采用固相法对黏土进行有机化插层改性,制备出有机黏土;通过熔融插层法制备聚丙烯/有机黏土纳米复合材料。X射线衍射分析表明,固相法改性黏土可以与聚丙烯形成纳米复合材料。利用DSC研究了纳米复合材料的结晶和熔融过程,结果表明:聚丙烯/有机黏土纳米复合材料的结晶温度提高,熔融过程、熔点及结晶度没有明显变化。力学性能测试结果表明:有机黏土含量在3%～5%范围内,纳米复合材料的力学性能最佳。     

用橡胶乳液-黏土水悬浮液共凝法制备的橡胶/黏土纳米复合材料的结构及其复合机理

研究了利用橡胶乳液-黏土水悬浮液共凝法制备的橡胶／黏土纳米复合材料的结构和复合机理。结果表明,在加入絮凝剂使橡胶乳液-黏土水悬浮液共凝聚的过程中,由于存在胶乳粒子对黏土片层的隔离作用与在混合液中分散的黏土单片层的重新聚集作用的竞争,因此,在絮凝物中,橡胶大分子将黏土片层隔离成纳米分散单元（包括单片层和多片层的聚集体）,在多片层的黏土聚集体层间没有橡胶大分子插入。采用该共凝法制备的橡胶／黏土纳米复合材料具有“隔离型”结构。     

季鏻盐改性黏土及其对尼龙6性能的影响

首先采用季鏻盐作为插层剂对钠基黏土进行插层改性,制备有机黏土,再与尼龙6熔融共混,成功制备尼龙6/有机黏土纳米复合材料。XRD测试结果表明:季鏻盐改性黏土可以与尼龙6形成纳米复合材料。转矩流变仪的测试结果显示:有机黏土能够略微改善尼龙6树脂的加工性能。力学性能的测试结果显示:有机黏土的含量在3%~5%范围内其,纳米复合材料的力学性能最佳。     

二氧化钛纳米管阵列的制备及其强化传热应用

分别以无机酸性溶液(氟化铵和硫酸)和有机中性溶液(氟化铵和丙三醇)作为电解液,采用阳极氧化法在钛板表面制备出二氧化钛纳米管阵列,并以制得的纳米表面作为换热壁面,对其强化传热的性能进行实验研究。通过场发射扫描电镜表征其微观结构形貌,利用接触角测量仪检测表面的静态接触角。结果表明,有机中性溶液制备出的纳米管管径大、管壁厚,两种方法得到的纳米表面均具有亲水特性,接触角明显减小。池沸腾实验中,与未处理的钛板相比,纳米表面能够产生更多的汽化核心,有利于提高传热系数及临界热流密度。其中有机中性溶液条件下制备的纳米表面的传热系数和临界热流密度分别达到了10 kW/(m~2·℃)和330 kW/m~2,相比于未处理的钛板分别提高了66.7%和15.8%。     

固相法插层改性黏土在PP中的应用

采用固相法对黏土进行有机化插层改性制备有机黏土,再通过熔融插层法制备聚丙烯(PP)/有机黏土纳米复合材料。有机黏土在PP中的层间距由原来的4.07 nm扩大到5.84 nm,PP分子链成功插入到固相法改性的黏土中,形成纳米复合材料。PP/有机黏土纳米复合材料的结晶温度由112.9℃提高119.6℃,熔融过程、熔点及结晶度没有明显变化。PP/有机黏土纳米复合材料的力学性能优于PP/钠基黏土复合材料,有机黏土的质量分数在3%-5%时,纳米复合材料的力学性能最佳。     

有机黏土/NR复合材料的结构与性能研究

采用熔体法制备有机黏土/NR复合材料,研究不同有机黏土含量及种类对有机黏土/NR复合材料力学性能的影响。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等手段考察有机黏土/NR复合材料的微观结构和分散相态。实验结果表明,制得的有机黏土I.44P/NR复合材料为插层型纳米复合材料,且有机黏土I.44P能显著提高有机黏土/NR复合材料的力学性能,当1.44P添加量为3份时,I.44P/NR复合材料拉伸强度提高到23.81 MPa,增加了191%;撕裂强度高达21.38kN/m,提高43.3%。