掺杂纳米-TiO_2改性相变微胶囊壁的性能研究

以掺杂金属Fe~(3+)、Zr~(4+)、Ce~(4+)的TiO_2纳米粒子及TiO_2纳米粒子填充聚乙烯醇(PVA)改性密胺甲醛树脂为微胶囊复合壁材,以十四烷为芯材,采用原位聚合法制备了掺杂TiO_2纳米粒子填充PVA改性囊壁的相变微胶囊。考察了掺杂TiO_2纳米粒子对微胶囊机械性能、热性能及表面形态的影响,采用FT-IR、TG和SEM等方法对其进行了表征。结果表明,当囊壁中均匀地掺杂纳米TiO_2后,微胶囊的机械强度增大,芯材释放率减小。当壁材中Fe~(3+)掺杂纳米TiO_2质量分数为0.5%时,微胶囊破损率为18.5%,芯材10 d释放率为22.6%。     

纳米SiO_2改性脲醛树脂/十二醇相变微胶囊的制备及性能

利用原位聚合法制备了以纳米SiO_2改性脲醛树脂为壁材、十二醇为芯材的相变微胶囊。考察了芯壁质量比、固化终点pH和纳米SiO_2质量分数对微胶囊包封率和芯材质量分数、渗透率的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TG)等分别对微胶囊相变材料的表面形貌、粒径和热性能进行了表征。研究结果表明,纳米SiO_2改性脲醛树脂/十二醇相变微胶囊的最佳制备条件为:芯壁质量比为1∶2、固化终点p H=1.5~2、纳米SiO_2质量分数为3%。制备的微胶囊为表面光滑的球形,粒径大小为1.85~5μm,包封率和芯材质量分数分别为62.5%和79.3%,相变潜热为148.4 J/g。     

改性SiO2杂化层相变微胶囊的制备与表征

以相变温度为32℃的石蜡为芯材,三聚氰胺-甲醛树脂/改性SiO₂杂化层为壁材,采用原位聚合法制备相变微胶囊。使用接触角测定仪考察了KH-570对纳米SiO₂的有机改性效果;运用扫描电子显微镜（SEM）和X射线能谱仪（EDS）分析了微胶囊表面形貌及壳层表面的元素分布;采用差示扫描量热仪（DSC）测定了相变微胶囊的热性能参数。结果表明：使用KH-570有机改性的纳米SiO₂颗粒制备杂化层能显著提升微胶囊的热稳定性与使用耐久性。当改性SiO₂质量分数为3%时,制得的微胶囊呈光滑球形,SiO₂颗粒在胶囊壳层表面分散均匀,其相变焓为135.1J/g,相变过程滞后,并且微胶囊芯材在有机溶剂中的渗透率由66.1%降至45.8%,经历1000次热循环后的质量与相变焓损失率仅为7%与24.4%。     

纳米复合膜相变微胶囊的制备及性质

相变微胶囊作为储能材料逐渐引起人们广泛的关注,提高相变微胶囊的强度和密封性以期延长使用寿命是一个重要的课题.本文以正十四烷为芯材,采用原位聚合法,制备出了TiO2纳米粒子填充壁膜相变微胶囊,用ICP,IR,SEM等方法对其进行了表征.试验结果表明微胶囊壁膜里加入纳米粒子后微胶囊机械强度和密封性都得到了改善.     

制备工艺条件对固化剂微胶囊性能的影响

以改性胺1618固化剂为囊芯、以脲醛树脂为壁材单体,采用界面聚合技术,成功制备了一种新型聚脲改性胺微胶囊固化剂。考察了芯壁质量比、反应体系p H及搅拌速率对微胶囊包覆率、分散性及分布情况的影响,确定最佳制备工艺条件。采用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜及热重分析仪对微胶囊的化学结构及性能进行表征。结果表明,当芯壁质量比为0.8、反应体系p H为2~3、搅拌速率为0.5 kr/min,该条件下制备的微胶囊包覆率为66.7%,分散性及表面致密性好,其热稳定温度达到216℃。     

硅烷改性环氧树脂自修复微胶囊的制备及应用

采用硅烷偶联剂γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷（KH-560）对环氧树脂E-51进行改性,并以此为芯材,三聚氰胺-脲醛树脂（MUF）为壁材,原位聚合法合成微胶囊,探讨了微胶囊制备工艺,并用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱仪（FTIR）、热重分析仪（TGA）等对其表面形貌、化学结构及热性能等进行了表征和测试;之后将改性后的微胶囊应用到自修复环氧树脂涂层中,考察了自修复涂层的力学性能和电化学性能。结果表明,当芯壁比为1.5：1、乳化剂质量分数为1.4%时,微胶囊为规则球形,表面粗糙、致密,大小均匀,平均粒径约为100μm,具有良好的热稳定性。当涂层中改性微胶囊质量分数为3%时,涂层的拉伸强度、弯曲强度、黏结强度及冲击强度均较高,且其较未改性微胶囊自修复涂层分别提高了14.9%、14.3%、16.0%和9.6%;与未改性微胶囊自修复涂层相比,改性微胶囊自修复涂层的电化学性能增强,且电化学阻抗值显著提高。     

毒死蜱/乙基纤维素微胶囊的制备及其缓释性能

以乙基纤维素为壁材、毒死蜱为模型药物,采用乳化-溶剂挥发法制备毒死蜱/乙基纤维素微胶囊。利用FTIR、SEM和DSC表征了微胶囊的结构和形貌以及毒死蜱的分布形态,运用单因素法考察芯材比、聚乙烯醇(PVA)质量分数、PVA与十二烷基硫酸钠(SDS)质量比和搅拌速度对微胶囊的载药量和包封率的影响,并探究芯材比和PVA质量分数对微胶囊的药物释放性能的影响。结果表明,毒死蜱/乙基纤维素微胶囊具有较为致密的球形结构,而毒死蜱以结晶态分布于微胶囊中。当芯材比为2∶3、PVA质量分数为1.5%、PVA与SDS质量比为3∶2和转速为1500r/min,其载药量和包封率相对较好,分别为44.41%和82.42%。该载药微胶囊具有良好的缓释性能,其释药行为可用Korsmeyer-Peppas动力学模型来描述,且药物释放受Fickian扩散控制。     

磺化碱木质素聚氧乙烯醚/聚乙烯亚胺静电自组装法制备阿维菌素微胶囊

以磺化碱木质素聚氧乙烯醚（SAL-PEG）/聚乙烯亚胺（PEI）为壁材,阿维菌素原药为芯材,采用静电自组装法制备了木质素基阿维菌素微胶囊（AVM-CS）。分别研究芯壁比、交联剂的用量、交联反应pH、NaCl溶液浓度等因素对微胶囊成囊性能和缓释性能的影响,确定优化的AVM-CS成囊参数为：芯壁比=2/5、戊二醛用量=2%、交联pH=8,在1 mol/L NaCl溶液中成囊。制备的AVM-CS呈不规则球状,粒径范围为1~5μm。缓释性能研究发现AVM-CS与聚氨酯壁材制备的阿维菌素微胶囊的缓释效果相当,但是AVM-CS的释放比较完全,原药的利用率更高。     

悬浮聚合制备包含十二醇的相变微胶囊

以纳米二氧化硅为分散稳定剂,采用悬浮聚合的方法,成功制备了以丙烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯共聚物作为囊壁,以十二醇为相变芯材的相变微胶囊。通过红外光谱、扫描电子显微镜、激光粒度仪、差示扫描量热仪、热重分析仪分别对微胶囊进行了表征。研究结果表明:当丙烯腈质量分数超过单体比的90%,相变微胶囊形貌极为规整,具有良好的热稳定性。实验结果表明:芯材投料质量分数为55%时,所制备的相变微胶囊的潜热达到110.7 J/g,可以作为功能性材料用于储能功能纺织品、涂料、混凝土等。     

PBS包覆阿维菌素微胶囊的制备及稳定性

以聚丁二酸丁二醇酯(PBS)为壁材,阿维菌素原药(B1a)为芯材,通过溶剂挥发法制备了包覆阿维菌素原药的微胶囊。研究了室温下芯材和PBS的不同比例、乳化剂的种类,以及搅拌速率对微胶囊表面形态的影响;微胶囊在不同pH、不同温度下的稳定性。研究结果表明:以2%的聚乙烯醇(PVA)做乳化剂,芯材/PBS为5∶1,转速为600 r/min时制备的微胶囊粒径均一,结构稳定,微胶囊的负载率为68.76%;阿维菌素在偏酸、偏碱性条件下的释放速度较慢,纯净水中释放速度最快,不耐高温水煮。     

二氧化钛可见光催化降解甲基紫的影响因素

对自制锐钛矿型掺铁二氧化钛粉末进行SEM表征,研究了用光催化降解甲基紫的影响因素。结果表明,所制备的粉末由二氧化钛晶体自组装而成,晶体呈八面体结构,每个面为三角形。可见光照射下,用产物二氧化钛催化降解甲基紫溶液的优化条件是:4 mg/L的甲基紫溶液中加入0.180 0 g掺铁2%(摩尔分数)二氧化钛粉末,室温下恒温反应2 h,降解率为59.36%。     

Effects of process parameters on the physical properties of poly (urea–formaldehyde) microcapsules prepared by a one-step method

The physical properties of microcapsules are strongly influenced by the synthetic conditions used for their preparation. To prepare microcapsules possessing a smooth surface morphology, high mechanical strength, and reduced permeability of the core material, in situ polymerization in an oil-in-water emulsion was performed using poly (urea–formaldehyde) and tetrachloroethylene as the shell and core materials, respectively. The influence of the synthetic conditions, including the initial pH value, concentration of wall material, concentration of NaCl, and heating rate, on the properties of the resulting microcapsules was investigated systematically by an orthogonal factorial design. The physical properties of the microcapsules were characterized using scanning electron microscopy and optical-photographic microscopy. The results showed that the concentration of shell material has a substantial effect on the mechanical strength of the microcapsules. Additionally, a slow heating rate and high initial pH value enhance the preparation of well-defined spherical microcapsules having excellent barrier properties. Finally, a moderate concentration of sodium chloride can remarkably improve the compactness of the capsule wall. The optimum conditions, determined on the basis of utilization of wall material, are as follows: initial pH value: 3.5; concentration of shell material: 3.6 × 10^?2 g/mL; heating rate: 0.5 °C/min; and concentration of sodium chloride: 5.0 × 10^?2 g/mL.     

铁掺杂介孔二氧化钛的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法,以价廉的硫酸钛和硝酸铁为原料制备了不同含量的掺铁介孔二氧化钛。采用 X 射线衍射、扫描电子显微镜、热重-差示扫描量热分析、N2吸附-脱附、X 射线光电子能谱、紫外-可见漫反射对样品进行表征。以亚甲基蓝（MB）为目标降解物,对催化剂的光催化性能进行了研究。结果表明：铁以 Fe3＋、Fe2＋取代 Ti4＋进入 TiO2的晶格。适量掺铁使 TiO2的吸收带边发生红移,有利于提高样品光催化性能和保持良好的重复套用活性。最佳掺铁量（摩尔比）为 n（Fe）/n（Ti） = 2%,对应样品颗粒大小为 0.1～0.2 μm,比表面积为 117.6 m2/g,孔容积为 0.434 cm3/g,平均孔径为13 nm。重复套用 4 次后,240 min 内对 MB 的总脱色率仍然达 89.0%,降解率达 70.7%.     

溶剂蒸发法制备磁性微胶囊及其相关性能

将共沉淀法所得纳米OA-Fe3O4(油酸改性Fe3O4)分散于不同介质中形成磁流体作为芯材,以PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)作为壁材,采用溶剂蒸发法制备磁性微胶囊。对不同芯材及乳化剂进行筛选;考察乳化剂用量、m(芯材)∶m(壁材)及乳化转速对微胶囊制备的影响。通过XRD、FTIR、TEM、SEM、光学显微镜、VSM(振动样品磁强计)对纳米OA-Fe3O4和磁性微胶囊的有效成分、形貌、热性能、磁性能进行分析表征。结果表明,共沉淀法制备的纳米颗粒有效成分为Fe3O4,且可形成稳定磁流体。OA-Fe3O4粒径在3～15 nm,比饱和磁化强度为43.3 emu/g,具有顺磁性。以分散在n-C16H34的OA-Fe3O4磁流体为芯材,w〔SDS(十二烷基硫酸钠)〕=2%的水溶液为乳化剂,m(芯材)∶m(壁材)=5∶1,乳化转速800 r/min条件下可制得外形规整,壁厚1～2μm,且粒径集中于(10±2)μm的磁性微胶囊。该胶囊比饱和磁化强度为36.9 emu/g,具有良好的磁响应性。     

Synthesis of ammonium persulfate microcapsule with a polyaniline shell and its controlled burst release

Polymer hydraulic fracturing is important for increasing production during petroleum exploitation. After fracturing, the high-viscosity polymer should be completely decomposed by gel breakers (ammonium persulfate [APS]) to realize high conductivity in the proppant pack. A new series of polyaniline microcapsules loaded with APS for the preparation of delayed-release gel breakers were synthesized via in situ polymerization. The silica nanoparticles were doped in polyaniline to control the release of the encapsulated APS. The morphology, shell wall thickness, and elemental composition of the microcapsules were characterized by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and two-dimensional scanned energy-dispersive X-ray spectroscopy. The results revealed that the microcapsules were irregularly spherical with average diameters of about 5–6 μm and had shell thicknesses of 150–300 nm, and the silica nanoparticles had been successfully doped in the polyaniline shell. The microcapsules had a burst release pattern, and their initial release time was precisely controlled by adjusting the concentration and temperature of the sodium hydroxide solution. With increased demands for high performance delayed-release microcapsules, the prepared polyaniline microcapsules loaded with APS show great potential for practical applications in petroleum exploitation, self-healing coating, fiber printing, and grease.     

Synthesis of enhanced urea–formaldehyde resin microcapsules doped with nanotitania

Urea–formaldehyde (UF) resin microcapsules doped with TiO₂ nanoparticles were prepared by in situ polymerization, and the properties of the microcapsules, such as the surface morphologies, thermal properties, and chemical elemental composition, were measured by optical microscopy, scanning electron microscopy, thermogravimetric analysis, and energy‐dispersive X‐ray spectrometer analysis. The effects of the presence of ammonium chloride and its concentration and the concentrations of UF resin prepolymer and TiO₂ nanoparticles during the reaction and deposition of UF on the microcapsule surface on the properties of the microcapsules were investigated. Enhanced UF resin microcapsules with more stability and mechanical strength could be obtained under the optimal conditions. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2012     

掺Fe~(3+) A-TiO_2粉末的制备及其光催化活性研究

在3种晶型的TiO2纳米材料中锐钛矿型的TiO2拥有最好的光催化活性。在一定条件下用水热法制备了掺Fe3+纳米锐钛矿型TiO2(A-TiO2)粉末。研究了以Fe3+A-TiO2为光催化剂对罗丹明B溶液进行可见光降解,最佳条件:在6 mg/L的酸性(pH=2)罗丹明B溶液中,加入0.153 3 g掺5%Fe3+的A-TiO2粉末,可见光照射下,室温下磁力快速搅拌反应4 h,降解率达到81.69%。     

掺Fe~(3+)纳米二氧化钛对活性艳红X-3B的光降解性能的研究

采用溶胶——凝胶法制备不同掺铁量及不同pH值下的一系列纳米TiO2光催化剂,对模拟活性艳红X-3B染料废水进行降解,对其光催化活性进行研究。实验表明:Fe3+-TiO2比纯纳米TiO2具有更好的催化活性,且Fe3+最佳掺杂量为0.05%,最佳制备pH值为4,最佳用量为1.2g/L。     

微量Sn4 掺杂TiO2纳米纤维结构材料的两步法制备及光催化性能

本文以脱脂棉花纤维为模板,利用浸渍-热转化两步法制备了具有中空结构的微量Sn4 离子(<0.050(at.)%)掺杂TiO2纳米纤维结构光催化材料(Sn4 /TiO2);通过XRD、SEM、TEM、UV-Vis技术以及样品在300 W Hg灯和500 W Xe灯(模拟太阳光)下对MB溶液的光催化降解脱色对样品进行了表征。结果表明：利用两步法成功制备了中空结构的Sn4 /TiO2纳米纤维结构材料;掺入的微量Sn4 离子均匀分布于TiO2晶格中;TiO2中微量的Sn4 离子掺杂使TiO2的吸收边发生明显红移,对整个紫外-可见光吸收增强;在紫外、模拟太阳光下显示出好的光催化活性。重要的是在模拟太阳光下,Sn4 /TiO2-0.030(at.)%的光催化活性是TiO2的近4.5倍,而在紫外光下,仅为2.7倍。 Sn4 /TiO2良好的光催化性能主要归于少量Sn4 掺入使TiO2的结构多级化、TiO2价-导带间掺杂能级(DE)的形成以及TiO2晶格中活性中心的形成等因素。此外,对MB溶液在Sn4 /TiO2上的光催化降解脱色动力学行为进行了研究,结果表明：比较好的服从一级动力学行为。