有机硅-丙烯酸酯复合乳液性能

用含不饱和双键有机硅单体与丙烯酸酯单体共聚,制备高性能的改性丙烯酸酯乳液。采用半连续乳液聚合工艺,在十二烷基硫酸钠(SDS)/壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)复合乳化体系,合成了有机硅改性丙烯酸酯共聚乳液。研究了单体配比、复合乳化剂配比及有机硅氧烷用量对乳液性能的影响。结果表明,当m(丙烯酸丁酯)/m(甲基丙烯酸甲酯)/m(丙烯酸)=45∶53∶2,m(阴离子乳化剂)/m(非离子乳化剂)=1,γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH570)的加入量为单体质量的2.5%时,乳液的综合性能较好,用其配制的涂料各项性能优良,耐洗刷性达2万次以上。     

有机硅改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液研究

采用氧化还原引发体系,用乙烯基三乙氧基硅烷对苯乙烯-丙烯酸酯乳液进行改性,合成的乳液较普通乳液吸水率显著降低．有机硅的加入,使聚合物链之间产生交联,提高了涂膜的耐水性和抗老化性能．同时,研究了软硬单体配比、乳化剂用量及有机硅加入方式对乳液综合性能的影响．研究结果表明：当软硬单体配比m(St)：m(BA)=4：5,在加入有机硅的同时加入适量水解抑制剂时,合成的乳液综合性能显著提高．     

乙烯基三乙氧基硅烷改性丙烯酸酯乳液的合成工艺

采用乙烯基三乙氧基硅烷与丙烯酸酯共聚制备外墙涂料用乳液.研究了丙烯酸酯单体、有机硅单体、功能性单体、乳化剂和引发剂的含量、反应时间、聚合温度以及pH值对乳液玻璃化温度、疏水性、耐沾污性和稳定性能的影响.实验确定了最适宜反应物配方和最适宜聚合条件.红外光谱分析表明,有机硅氧烷单体与丙烯酸酯都参与了自由基聚合反应,且聚合物中没有发生水解.改性乳液的胶膜接触角为93,°明显大于未加有机硅时的纯丙烯酸酯乳液,可制备出涂层接触角为140°左右的具有优良的仿生拒水自洁性能的成品外墙涂料.     

交联型醋-丙乳液的合成及性能

以醋酸乙烯酯(VAC)、丙烯酸丁酯(BA)等为主要原料,TAC和HEA为交联单体,采用半连续预乳化种子乳液聚合法合成了醋-丙乳液,讨论了各工艺条件对乳液性能的影响。用激光粒度分布仪、红外光谱仪(FTIR)、静态接触角测试仪等测试手段,对合成产物进行了性能和结构表征。结果表明,单体质量比m(VAC):m(BA)=3:2、乳化剂OP-10和SDS总用量为单体的3.5%、引发剂APS用量为单体的0.6%时,单体转化率可高达98.3%,凝胶率可以控制在0.5%左右;交联单体TAC的用量为单体的1.6%时,聚合物吸水率为8.5%,膜与水的接触角为69.5°。     

SiO2/含硅氟苯丙乳液超疏水涂层制备与热稳定性研究

用乳液聚合方法合成了含硅氟苯丙乳液,用sol-gel法制备出不同尺寸的纳米、微米SiO₂,并用氨基硅烷偶联剂(KH550)对SiO₂粒子进行表面改性,改性后的SiO₂粒子加入含硅氟苯丙乳液中制得复合涂层。使用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、水接触角(WCA)测试,研究了含硅氟苯丙乳液合成和SiO₂表面改性的机理,考察了涂层表面的微观形貌与润湿状态的关系,结果表明涂层水接触角153°,为超疏水表面,而且能在-10～90℃的冷、热处理后保持超疏水性能。热重分析(TGA)显示,复合涂层热稳定性良好。     

氟硅丙共聚物乳液的制备及其疏水涂层的研究

以甲基丙烯酸十二氟庚酯(Actyflon-G04)为疏水功能单体,与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)和(甲基)丙烯酸酯单体等进行乳液共聚,制备低表面能氟硅丙共聚物乳液,可用于疏水涂层.考察硅单体KH-570和氟单体Actyflon-G04用量对乳液聚合转化率和凝胶量的影响,探讨共聚物类型和Actyflon-G04用量对共聚物乳液涂层水接触角的影响,并考察涂膜的综合性能.结果表明:当KH-570和Actyflon-G04用量分别为共聚单体总质量的2%和15%时,单体转化率可达97%以上;聚合乳液无凝胶,所合成的氟硅丙共聚物乳液综合性能最佳,其在铁片表面涂层对水接触角为95°、涂膜附着力1级、铅笔硬度为HB、耐冲击力50 cm.氟硅丙共聚物乳液在不同材质基板表面涂层对水的接触角略有差异,其中在玻璃表面水接触角最高,可达108°.     

有机硅改性环氧丙烯酸乳液的制备研究

以环氧树脂、有机硅D4、A151及丙烯酸单体为原料,选用单体滴加乳液聚合法制备有机硅改性环氧丙烯酸乳液。研究丙烯酸用量、环氧树脂用量、有机硅用量、油水比和工艺等对乳液及其膜性能的影响。结果表明:在优化条件为油水比为0.8,软硬单体比为1∶0.8,丙烯酸占油性单体总量的4%,环氧树脂为5%,有机硅为10%,乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)与十二烷基磺酸钠(SLS)的比为2∶1,用量为3.5%,引发剂为0.6%,电解质为0.45%下合成的乳液固含量达到43.93%。红外光谱分析表征显示有机硅、环氧树脂与丙烯酸单体进行了有效的共聚反应。乳液及其膜性能测试符合国家标准GB/T20623-2006《建筑涂料用乳液》标准。     

端氟烃基超支化纳米杂化聚氨酯乳液的合成及在织物防水上的应用

在醇水体系下,以正硅酸乙酯(TEOS)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)为原料,氨水为催化剂经水解缩合反应制得氨基化SiO_2;再以其为核,2,2-二羟甲基丙酸为单体制得超支化纳米SiO_2(HB-SiO_2).利用全氟烷基乙醇(S104)与HB-SiO_2对聚氨酯预聚体进行改性,制得末端为氟烃基的超支化纳米杂化水性聚氨酯(HBPUF-SiO_2).用红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1 H NMR)、透射电镜(TEM)对乳液主成分结构及乳胶粒微观形貌进行研究.以织物表面静态水接触角为指标,用KH550和HBPUF-SiO_2依次对织物进行疏水整理.同时,对织物的透气性、柔软度、白度及表面微观形貌进行研究.结果表明:合成产物具有预期结构.HBPUF-SiO_2乳胶粒呈规则球形,平均粒径为161.9nm.当KH550和HBPUF-SiO_2的质量浓度分别为1.5%和0.5%时,整理后织物表面有纳米微球的存在,水静态接触角可达149.3°,具有良好的疏水性.织物的柔软度与透气性有所降低,白度的变化较小.     

苯丙乳液的合成及其工程内墙涂料的应用研究

采用预乳化工艺结合种子反应聚合工艺,重点考察了配方原料以及工艺对乳液性能的影响规律,并将苯丙乳液和其它颜填料以及助剂等作为主要原料,制备出了高性能、低成本的工程内墙涂料,并考察了涂膜耐擦洗性能的影响规律。研究表明:当n(ST)/n(BA)=1.1/1时,单体转化率、乳液平均凝胶率和胶膜吸水率均较佳,同时探索了单体的疏水性和聚合物的玻璃化温度对乳液性能的影响机理。实验考察了功能单体对乳液性能的影响,当丙烯酰胺用量增大时,乳液黏度、单体平均转化率逐渐增大,胶膜吸水率先减小后增大;当丙烯酸用量增大时,乳液耐水白性逐渐变差;当有机硅含量增加时,单体平均转化率越来越高,但当用量过大时,乳液性能降低。实验最终确定,丙烯酰胺的最佳用量为0.9%,丙烯酸单体的用量应为1%,有机硅功能单体的最佳用量为单体总量的0.6%。引发剂最佳用量为单体总量的0.6%,乳化剂最佳总用量为单体总量的4%,适宜的阴、非离子乳化剂配比为m(阴)/m(非)=3/1。通过研究工艺参数表明,当滴加反应温度为80℃,搅拌速度为200 r·min~(-1)时,乳液性能最佳。通过实验发现,对于工程内墙涂料涂膜的耐擦洗性能,当乳化剂总用量为4%,丙烯酸用量为1%,丙烯酰胺用量为0.9%,有机硅功能单体用量为0.6%时,涂膜的耐擦洗性能较好,次数达到700次,这也和乳液性能影响结果保持一致。     

有机硅改性环氧乳液的制备

用γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷对环氧树脂进行改性并将甲基丙烯酸,苯乙烯,丙烯酸丁酯接枝到环氧树脂上,合成有机硅改性水性环氧树脂,探讨制备的优化条件,红外光谱对产品进行表征。结果表明,优化条件是:乳化剂OP-10/SLS的配比为2/1,用量为单体总量的2.5%,环氧树脂占单体总量的47.96%,KH-570占单体总量13.22%,电解质NaHCO3占总量的0.23%,引发剂占总量的0.3%,油水比为1/2。IR检测结果表明,涂膜为有机硅、丙烯酸类单体和环氧发生自由基接枝共聚反应,乙烯基硅氧烷已接入到环氧分子骨架中。乳液及涂膜性能满足国标GB/T 20623-2006《建筑涂料用乳液》标准。     

微交联氟碳丙烯酸酯乳液的制备

以有机氟碳单体、丙烯酸酯等为共聚单体,引入交联剂制备微交联氟碳丙烯酸酯乳液。探讨交联剂、乳化剂、引发剂、氟单体等对乳液的影响。红外光谱分析结果表明氟碳单体已键接到聚合物主链上。在单体中加入交联剂二乙烯基苯（DVB）,使用R-A／R-D复配乳化剂,n（R-A）：n（R-D）=0.5.w（引发剂）=0.4％,w（氟单体）=20％时制备的乳液性能较好,转化率达到98.31％,凝聚物量0.42％,乳胶膜接触角达到77°,吸水率仅为8.89％。     

硅烷偶联剂对复合沥青混合料路用性能的影响

针对胶浆与集料界面粘附对沥青混合料性能的影响,采用“三步”成型工艺制备复合沥青混合料试件,研究了KH-550硅烷偶联剂对其路用性能的影响,并借助IR和SEM等微观设备,分析了硅烷偶联剂在复合沥青混合料中的偶联机理。结果表明,随硅烷偶联剂用量增加,复合沥青混合料在7d和28d龄期的路用性能先提高后降低,当用量为乳化沥青质量分数的0．6％时,混合料冻融劈裂强度比、马歇尔稳定度和抗压回弹模量等路用性能提高了10％～30％。硅烷偶联剂改性后的花岗岩集料引入了偶联剂分子结构的Si-O键,在胶浆与集料界面有Si-O-Si键的生成;掺加偶联剂后的水泥乳化沥青胶浆表面变得凹凸不平,结构致密性提高;水泥乳化沥青胶浆能够较好地粘附于花岗岩集料表面,胶浆与集料界面结构得到改善。     

小粒子尺寸纳米LaFeO3的制备、表征及光催化性能

利用KH331调制的柠檬酸溶胶一水热法合成了LaFeO3纳米粒子,并通过XRD、TEM、BET等进行了表征.重点研究了KH331对LaFeO3粒子尺寸的调控以及对光催化活性的影响.实验结果表明:KH331的引入显著地减小了LaFeO3的粒子尺寸,KH331的用量越大,LaFeO3粒子尺寸越小,并对KH331的作用机制进行了分析.而且适量KH331的引入可以使LaFeO3的可见光催化活性得到较大提高.     

无卤阻燃HDPE/MVQ/EPDM共混材料的研究

选用高密度聚乙烯（HDPE）/甲基乙烯基硅橡胶（MVQ）/三元乙丙橡胶（EPDM）为基材,研究了MH用量、表面改性和阻燃剂复配,以及交联剂等对共混体系力学性能和阻燃性能的影响。结果表明：γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）对MH改性效果较好,可有效提高MH与基体的相容性。MH/APP复配阻燃体系具有协同作用,比例为55/15时LOI最高。2,5-二甲基-2,5-双（过氧化叔丁基）己烷（KMP-C8）作为交联剂其用量2.0phr最佳。     

Effects of Silane Coupling Agent on Microstructure and Mechanical Properties of EPDM/Carbonyl Iron Microwave Absorbing Patch

The effects of types and amounts of silane coupling agent on mechanical properties of vuleanized rubber microwave absorbing patch （VRMAP） were studied. The mechanisms of silane coupling agent＇s effects on mechanical properties of rubber microwave absorbing patch （ RMAP ） and microvave absorbing patch＇s （MAP＇s） mierostrueture were also discussed by using SEM and FT-IR. The experimental results show that the tensile strength of RMAP could be increased through adding the filler of carbonyl iron powder （CIP） modified by silane coupling agent. RMAP fiUed with CIP, which was treated by silane coupling agent KH550, possessed a high tensile strength of 11.5 MPa, which was 448% more than that of MAP whose filler wus not modified by any coupling agent. It was found that the optimal amount of KH550 was 1.0 phr to 100.0 phr carbonyl iron powder. The effects of different modifying techniques on RMAP＇s mechanical properties were also inrestigated. It is indieated that MAP whose filler is modified by the wet process has the highest tensile strength, but it is not the optimal modiifying technique due to complieated wet process. On the contrary, the dry process was very simple, and VRMAP possessed fairly high mechanical properties, therefore, it was the perfect modifying process.     

Graphene Oxide/Lauryl Betaine Nano Material Synthesis and Properties

氧化石墨烯/甜菜碱纳米复合材料的制备及性质的研究

李旺^1,2, 井晶^1,2, 姜再兴², 苏迪^1,2 ,李勇枝^1,3,卢卫红^1,2*

（1． 哈尔滨工业大学 极端环境营养与防护研究所,哈尔滨 150090;

2． 哈尔滨工业大学 化工与化学学院,哈尔滨 150001;

3． 中国航天员科研训练中心,北京 100094）

中文说明：

海洋舰船污染治理迫在眉睫,目前治理舰船污染的方法主要有化学合成法和从天然物质中提取防污活性物质制备低表面能防污涂料。防污涂料的去污能力强,但毒性大,污染海洋环境,影响海洋生物的新陈代谢,不利于海洋生物的多样性。从天然物质中提取防污活性物质制备涂层虽无毒害作用,但去污能力不如化学合成的防污涂料。纳米材料的兴起使纳米防污剂成为研究热点,但纳米防污剂同样面临毒性大,有污染的问题。此外,防污涂料主要的作用通过释放有毒物质阻止污损生物附着在船舰表面,对已经形成的污染起不到清洁作用。针对已经附着在船舶表面的海洋污损生物,主要使用表面活性剂类物质祛除污染物。但传统的表面活性剂易残留,需要多次洗涤才可完全去除,操作时间长,清洗效率低。

氧化石墨烯是纳米材料的最佳载体,氧化石墨烯法纳米复合常采用溶液共混法、熔融共混法和原位聚合法等,既能保留原有组分的优点,改善原有组分的缺点,同时赋予制备的纳米复合材料新的性能。氧化石墨烯无表面活性,无法去除舰船表面的污损生物。十二烷基甜菜碱是表面活性剂的一种,优点是性质温和毒性低,良好的双亲性,但十二烷基甜菜碱也同传统的表面活性剂一样,需多次洗涤才可彻底清除,因此,本文通过溶液共混法将十二烷基甜菜碱和和氧化石墨烯复合,制备新型纳米去污剂,既有良好的去污能力,毒性又低,不污染海洋环境和海洋生物的生长繁殖,为海洋舰船污染治理提供新思路。

关键词：氧化石墨烯,十二烷基甜菜碱,表面活性,皮肤刺激性,皮肤过敏

     

有机硅微球的制备及性能分析

以二氯二甲基硅烷(DMDCS)和正硅酸乙酯(TEOS)为单体,采用水解-缩合法合成有机硅微球.重点研究反应条件,如单体配比,单体浓度,偶联剂使用等对产物形态的影响,并进一步表征产物的疏水性及其耐热性能.研究结果表明:单体配比、单体浓度、硅烷偶联剂的使用对反应过程和产物颗粒形态有重要影响;产物具有优良的热稳定性,600℃下质量热损失率仅为10.5%;同时,产物还具有高疏水性,静态接触角达138.6°.     

核壳型叔碳氟碳共聚乳液的制备

以叔碳单体-丙烯酸酯类单体共聚物为核,有机氟单体-丙烯酸酯类单体共聚物为壳．采用种子乳液聚合方法制得了核壳型叔碳氟碳共聚乳液。讨论了乳化剂量、引发剂量、反应温度、恒温时间等对乳液聚合的影响,并对乳液进行了接触角、透射电镜表征。结果表明：反应温度为85℃,恒温时间为2h,w（乳化剂）=3.5％,w（引发剂）=0.3％,制备的核壳型乳液性能较佳。     

甲基三氯硅烷改性密胺海绵吸油材料研究

石油泄漏已成为最严重的海洋污染问题,疏水型吸油海绵是有效的溢油清理材料之一. 通过溶液浸渍法,利用甲基三氯硅烷对密胺海绵进行了改性,使其具有疏水亲油性. 采用红外光谱、扫描电镜、水接触角对改性前后的密胺海绵进行表征. 研究了不同溶剂（甲苯、无水乙醇、乙醚、正己烷）及不同浸泡时间（0.5,1,5,15和30 min）对改性密胺海绵性能的影响. 结果表明,最佳改性条件为:密胺海绵在浓度为0.5%的甲基三氯硅烷的正己烷溶液中浸泡30 min,用二氯甲烷清洗并干燥. 改性后密胺海绵骨架包覆有疏水的硅烷偶联剂,测得改性海绵水接触角为143 °,吸柴油量为65 g/g. 该吸油材料制备方法具有反应条件温和、实验操作简单的优点.     

纳米TiO2复合涂层的制备及其对LY12铝合金的防护性能影响

为了改善铝合金材料的耐腐蚀性能,研究了以正硅酸乙酯（TEOS）为主要原料,加入一定量的-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）,并引入纳米TiO2进行复合,以冰乙酸为催化剂,采用溶胶-凝胶法在铝合金基体表面形成复合涂层,并利用氟硅烷进行表面修饰。腐蚀电化学测试分析结果表明,纳米TiO2掺杂制备的复合涂层能够明显的提高铝合金基体的防护性能。并考察了纳米TiO2含量对涂层性能的影响,结果表明,在纳米TiO2质量分数为0.04%时制备的涂层性能最佳,相应的试样在3.5%（质量分数）NaCl溶液中的腐蚀电流密度约为5.965×10 9 A/cm2,而同等实验条件下铝合金基体腐蚀电流密度为7.216×10 5 A/cm2,涂层的存在使腐蚀速率降低了4个数量级,说明涂层对铝合金基体具有显著的防护效果,并且利用扫描电镜（SEM）和接触角测试来考察涂层的致密性和憎水性。