PVA/nano-SiO2原位聚合薄膜性能的研究

采用溶胶-凝胶与原位聚合技术,制备了不同纳米二氧化硅（nano-SiO₂）含量的聚乙烯醇/二氧化硅（PVA/SiO₂）杂化薄膜。研究了纳米颗粒的引入对PVA/SiO₂薄膜热学和力学性能的影响。结果表明:SiO₂含量较低时只降低PVA/SiO₂结晶度,而含量较高时结晶度和结晶尺寸均降低;SiO₂的加入拓宽了PVA的玻璃化转变温度（T_g）范围,提高了PVA的热稳定性;PVA/SiO₂的拉伸强度、拉伸模量得到增强,而断裂伸长率则呈下降趋势。SiO₂质量分数为5%时,PVA/SiO₂薄膜的综合性能最佳。     

纳米SiO2/MF复合微球的制备与性能研究

采用沉淀聚合法由纳米SiO₂、三聚氰胺、甲醛共聚制备了纳米SiO₂/三聚氰胺甲醛(MF)复合微球,通过光学显微镜和扫描电子显微镜观测以及热重分析和上清液中SiO₂的含量测定研究了反应时间、反应温度、催化剂以及纳米SiO₂粒径对复合微球外观及性能的影响。结果表明,最佳反应条件为：反应时间4 h,反应温度80℃,采用硝酸为催化剂。随着纳米SiO₂粒径的增大,纳米SiO₂/MF复合微球的粒径逐渐变小。纳米SiO₂可显著增强MF微球的热稳定性,扩大其在木材复合材料和其他行业的应用范围。     

聚氨酯纳米SiO2稀释剂复合改性环氧树脂性能测试与表征

为同时提高聚氨酯的强度、韧性以及热稳定性,采用聚氨酯、纳米SiO₂、稀释剂669复合改性环氧树脂。通过拉伸试验、弯曲试验评价复合改性环氧树脂的力学性能。结果表明,复合改性环氧树脂的拉伸强度、弯曲强度比纯环氧树脂提升6.23%,23.96%,断裂延伸率和弯曲变形比纯环氧树脂分别提高94.58%,8 mm,增韧的同时强度增加,且复合材料具有协同增韧效应。通过热重分析表明,复合改性环氧树脂的热稳定性最佳,热分解温度比纯环氧树脂提高了21℃;最后,通过红外光谱与SEM分析,表明在该改性过程中,聚氨酯接枝到环氧树脂上,对环氧树脂是化学改性,但纳米SiO₂和稀释剂669对环氧树脂的改性是物理改性,三者稳定分布在体系中;复合改性环氧树脂断裂时产生塑性剪切屈服带,纳米SiO₂引起裂纹偏转,同时颗粒与基质剥离,吸收能量,实现增韧。     

SiO2纳米纤维膜的电纺制备及结构性能优化

通过对静电纺丝工艺和热处理制度的调控实现了SiO₂纳米纤维微观结构和力学性能的优化。本文以正硅酸乙酯(TEOS)为原料、以聚乙烯吡络烷酮(PVP)为助纺剂,通过静电纺丝法结合热处理工艺制备了SiO₂纳米纤维膜。通过热重-差热联用热分析仪、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和拉力试验机等手段对纳米膜进行了表征与测试,探究了聚合物浓度和升温速率对纳米膜微观形貌和力学性能的影响。研究表明,SiO₂/PVP复合膜经800 ℃煅烧后均生成了无定形态的SiO₂。随着PVP浓度的增加,煅烧后产物的微观形貌由骰子状微球向连续纤维发展,力学性能随之改善,PVP质量分数为25%时,连续纤维膜具有最佳的拉伸强度,为3.25 MPa;随着升温速率的增加,SiO₂/PVP连续纤维膜经800 ℃煅烧后,产物内部的残余热应力增加,纤维连续性降低,强度降低。本研究为SiO₂纳米纤维的功能化应用提供理论基础。     

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。     

稻壳白炭黑负载Fe2O3的气相芬顿反应NO预氧化

以稻壳为硅源,采用直接煅烧法制备白炭黑,以其为载体,采用共浸渍法制备Fe₂O₃/SiO₂催化剂;并采用同样方法以商用二氧化硅为载体制备Fe₂O₃/C-SiO₂催化剂,将二者用于催化H₂O₂预氧化NO的实验。探究不同工况（负载量、催化温度、H₂O₂汽化温度、H₂O₂流量和水汽浓度）对NO预氧化的影响,并对催化剂进行表征,分析其物理化学性质对催化性能的影响。结果表明,在负载量为50%、催化温度为140℃、H₂O₂汽化温度为120℃、H₂O₂流量为2.5mL/h时,达到最佳工况,NO氧化度能达到73%;在相同实验条件下Fe₂O₃/SiO₂催化剂的预氧化效果要比Fe₂O₃/C-SiO₂催化剂高20%左右。TPR结果表明载体可以降低活性组分的还原温度,减少活性组分的团聚;催化剂的晶相结构稳定,机械强度及热稳定性良好;ESR和XPS结果显示Fe₂O₃/SiO₂催化剂的催化性能优于Fe₂O₃/C-SiO₂催化剂,能够更好地催化分解H₂O₂产生·OH。     

SiO2/Zn2SnO4/环氧丙烯酸酯涂层的阻燃性能

为了探究复合纳米颗粒对环氧丙烯酸酯（EA）涂层阻燃性能的影响，以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和正硅酸乙酯（TEOS）为原料合成了介孔二氧化硅纳米颗粒，以ZnCl₂和SnCl₄·5H₂O为原料合成了锡酸锌（Zn₂SnO₄）纳米颗粒，将它们复合制成了介孔二氧化硅/锡酸锌复合纳米颗粒（SiO₂/Zn₂SnO₄），并用X射线粉末衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）对其表征。将所制的纳米颗粒（介孔SiO₂、Zn₂SnO₄、SiO₂/Zn₂SnO₄）与丙烯酸、丙烯酰胺、EA复合，经UV光固化制备出3种涂层（SiO₂/EA、Zn₂SnO₄/EA、SiO₂/Zn₂SnO₄/EA），通过紫外-可见光谱仪、差示扫描量热仪（DSC）及氧指数测定仪等对涂层的透光率、热稳定性、阻燃性能进行测试。结果表明：SiO₂/Zn₂SnO₄/EA涂层的综合性能较佳，当SiO₂/Zn₂SnO₄质量分数为4.85%时，该涂层的热稳定性及阻燃性能最佳，其极限氧指数、燃烧级别、残炭率（500℃下马弗炉煅烧）和硬度分别为31、V-0、17.32 % 及6H。     

聚乙烯醇-SiO2/聚酯无纺布膜的制备及性能研究

采用聚酯无纺布(PET)作为支撑层,利用相转换法在PET表面制备聚乙烯醇(PVA)或PVA-SiO₂活性层,得到了PVA/PET复合膜与PVA-SiO₂/PET复合膜。考察了2种复合膜的过滤性能和污染行为。结果表明,PVA中加入质量分数4%纳米SiO₂颗粒,复合膜的接触角降至33.1o,亲水性显著增强,而膜孔径减小至3.1 nm,降低了85.5%,PVA/PET超滤膜转变为PVA-SiO₂/PET纳滤膜(0.6 L/(m²·h))。PVA-SiO₂/PET复合纳滤膜对海藻酸钠的抗污染性能较强。纳米SiO₂对复合膜的污染机制无明显影响,模拟污染物对复合膜的污染机制以标准堵塞为主。     

SiO2/g-C3N4复合粉体制备及其光催化性能

以Stöber法制备出的二氧化硅(SiO₂)微球和三聚氰胺为原料,两者按一定质量比混合后得到前驱体,通过煅烧该前驱体可成功获得SiO₂/g-C₃N₄复合粉体。利用XRD、SEM、UV-Vis和BET等表征手段对获得的复合粉体进行物相组成、形貌、可见光吸收性能以及比表面积大小等进行分析和测试。结果表明,改进的Stöber法制备出的球形SiO₂平均粒径约为200 nm,具有良好的分散性。SiO₂/g-C₃N₄复合粉体中SiO₂含量约为75%(质量分数)时,其比表面积最大,约为23.7 m²/g。同时,以罗丹明B和亚甲基蓝为目标污染物,在可见光照射下,探究了不同g-C₃N₄负载量SiO₂/g-C₃N₄复合粉体的光催化性能。结果表明,随着复合粉体中g-C₃N₄含量的降低,复合粉体的可见光催化活性反而逐渐升高,g-C₃N₄含量约为25%(质量分数)时复合粉体光催化降解罗丹明B和亚甲基蓝效果最好。原因可归结为,复合粉体的强吸附增强了可见光催化性能。     

木质素基二氧化硅复合纳米颗粒的制备及在高密度聚乙烯中的应用

针对目前木质素基SiO₂复合纳米颗粒聚集严重及木质素负载量低,难以应用的现状,以碱木质素为主要原料,先通过磷酸化改性制备磷酸化碱木质素,再利用酸析共沉法将1.2份磷酸化碱木质素与1份纳米SiO₂(均为质量份)复合制备了木质素-SiO₂复合纳米颗粒,并探究复合颗粒对高密度聚乙烯(HDPE)力学性能的影响。FT-IR、XPS、TEM、TG和静态接触角测试结果表明,木质素主要以氢键作用与SiO₂结合;与原料二氧化硅相比,复合颗粒的粒径从25 nm增加到40 nm,聚集程度明显减弱;复合纳米颗粒中木质素占47%(质量分数);表面的疏水性增强,有利于复合颗粒在高密度聚乙烯中均匀分散,显著提高了HDPE的拉伸强度。与碱木质素/HDPE复合材料相比,木质素-SiO₂复合纳米颗粒/HDPE复合材料的拉伸强度和断裂拉伸率分别提高了48.68%和73.57%。     

以溶胶浸渍核桃壳粉为造孔剂制备多孔莫来石材料

为了提高烧失法制备的多孔莫来石材料的气孔率和隔热性能,以SiO₂微粉和α-Al₂O₃微粉为主要原料,分别以固含量为3%（w）的SiO₂溶胶、固含量为5%（w）的ZrO₂溶胶、固含量为7%（w）的Al₂O₃溶胶浸渍的核桃壳粉为造孔剂,以PVA为结合剂,经球磨混合、压制成型、自然干燥、1 500℃保温3 h热处理制成多孔莫来石材料,检测了材料的显气孔率、体积密度、常温耐压强度、热导率,并分析了材料的物相组成和显微结构。结果表明：1)与以未浸渍核桃壳粉为造孔剂制备的多孔莫来石材料相比,以SiO₂溶胶、ZrO₂溶胶或Al₂O₃溶胶浸渍的核桃壳粉为造孔剂制备的多孔莫来石材料的烧后线收缩率显著减小,显气孔率显著增大,热导率显著减小;常温耐压强度虽然显著减小,但均超过30 MPa。2)比较发现,以SiO₂溶胶浸渍核桃壳粉为造孔剂制备的多孔莫...     

无规共聚聚丙烯/纳米二氧化硅复合材料的制备与性能研究

采用熔融共混法制备了无规共聚聚丙烯/纳米二氧化硅（PP?R/SiO₂）复合材料,并通过电子万能拉伸试验机、差示扫描量热仪（DSC）、偏光显微镜（PLM）和扫描电子显微镜（SEM）等对复合材料的力学性能、结晶热力学、结晶形态和微观形貌进行了表征。结果表明,加入纳米SiO₂可以提高PP?R的结晶温度及熔融温度,使之从纯PP?R的93 ℃和141.6 ℃提高到105.6 ℃和142.8 ℃;纳米SiO₂在复合材料中起到异相成核的作用,可以提高结晶速率并细化晶粒,从而提高复合材料的冲击强度;当纳米SiO₂含量为2 %（质量分数,下同）时,复合材料在-15 ℃下的冲击强度达到最大,较纯PP?R提高了2倍多;当纳米SiO₂含量为1 %时,复合材料在23 ℃下的冲击强度达到最大,较纯PP?R提高了近2倍;同时,复合材料的弯曲强度、拉伸强度和断裂伸长率也有所提升。     

再生纤维素/聚乙烯醇/壳聚糖/二氧化钛抗菌复合膜的制备及性能

以微晶纤维素(MCC)和聚乙烯醇(PVA)为原料,1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)为溶剂,通过MCC溶解再生与PVA共混制备再生纤维素(RGC)/PVA基膜,并利用壳聚糖(CS)和纳米二氧化钛(TiO₂)共混液包覆方法制备RGC/PVA/CS/TiO₂抗菌复合膜。通过FT-IR、XRD和SEM对复合膜的形貌和结构进行表征,并对复合膜的热学、力学、光学、阻隔和抑菌等性能进行测试分析。研究结果表明：壳聚糖和二氧化钛成功复合于纤维素基膜,RGC/PVA/CS/TiO₂复合膜的热分解主要由CS-TiO₂包覆层和RGC/PVA基膜的分解构成。与再生纤维素(RGC)膜相比,当TiO₂质量分数为0.2%时,RGC/PVA/CS/TiO₂复合膜的拉伸强度提升了39.28%,断裂伸长率提升了51.66%,透光率保持在88.72%,氧气透过率下降了47.77%,且对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草杆菌具有良好的抑制作用。     

纳米焦磷酸钛/聚乙烯醇复合薄膜的制备与性能研究

以浸渍提拉法制备了纳米焦磷酸钛(nano-TiP2O7)/聚乙烯醇(PVA)复合薄膜。采用紫外-可见-近红外分光光度计、热重分析仪、分光光度计、拉力试验机等手段对PVA薄膜和nano-TiP2O7/PVA复合薄膜进行性能测试。结果表明,nano-TiP2O7含量在0.5 phr及以上时,复合薄膜的抗紫外线效果明显;nano-TiP2O7含量为1.0 phr时,热稳定性最高,紫外线透射比最低为8%,其加速紫外老化60 h后的拉伸强度保持率为87.83%,断裂伸长率保持率为78.82%,均高于纯PVA薄膜。而且,不同nano-TiP2O7添加量的复合薄膜的耐水性能和保湿性能都得到增强,耐油性能良好。     

稻壳灰的制备及其对地聚物力学性能的影响

以稻壳为原料,研究稻壳在不同酸预处理条件和不同煅烧条件下制备得到的稻壳灰在表观性能、元素成分、反应活性、物相结构和微观结构等方面的特性差异及其对偏高岭土基地聚物力学性能的影响,确定稻壳灰最佳制备条件。结果表明,盐酸预处理会显著提高稻壳灰中无定形SiO₂的纯度,高达98.354%(质量分数)。经酸预处理的稻壳在550 ℃下煅烧60 min即可煅烧完全,稻壳灰反应活性最高。酸处理后的稻壳灰使地聚物的孔隙结构更加致密,550 ℃稻壳灰地聚物(10%(质量分数)稻壳灰+90%(质量分数)偏高岭土)28 d抗压强度最高,达53.3 MPa。通过综合影响分析,得到稻壳灰的最佳制备条件为:经2.5%(质量分数)盐酸溶液浸泡1 h后,550 ℃煅烧1 h。     

改性纳米SiO2增强聚丙烯酰胺基凝胶的性能研究

为提升聚丙烯酰胺基水凝胶的综合性能,增加其可用性,用KH-570改性纳米SiO₂,制得毫米级的改性纳米SiO₂复合聚丙烯酰胺基凝胶颗粒。并与丙烯酰胺和丙烯酸发生共聚反应,形成共聚物,探究改性纳米SiO₂添加量对复合凝胶的吸水倍率、强度、溶解时间以及残留率的影响。结果表明,改性纳米SiO₂添加量在15%～17%时,复合凝胶颗粒的吸水倍率和强度在各温度段有较大提升;凝胶完全溶解后,残留物为纳米SiO₂,对环境无害,有望应用在石油开采领域,减少对环境的破坏。     

高介电常数超薄PTFE/TiO2复合薄膜的厚度均匀性研究

采用涂覆工艺制备聚四氟乙烯/二氧化钛(PTFE/TiO₂)复合薄膜,针对TiO₂粉体密度大容易沉降问题,探究浆料总量、浆料黏度、涂覆速率的压力差等因素对成膜厚度均匀性的影响。结果表明：在涂覆速度为0.20 m/s条件下,浆料黏度范围为969～1 139 mPa·s(测试转速20 r/min)时,制备了目标厚度(55±10)μm的PTFE/TiO₂复合薄膜。通过扫描电镜观察,PTFE/TiO₂复合薄膜的表面均匀平整,TiO₂分散性良好,成膜质量良好。复合薄膜的相对介电常数、薄膜拉伸强度、断裂伸长率的离散系数均≤5%,证明制备的薄膜的介电性能和力学性能一致性良好。     

空心玻璃微球/聚酰亚胺复合薄膜的制备及性能表征

以功能性聚酰亚胺为基体,空心玻璃微球为填料,采用原位聚合法合成聚酰胺酸溶液,流延成膜,制备了不同含量的空心玻璃微球/聚酰亚胺复合薄膜,研究了不同空心玻璃微球含量对复合薄膜力学性能、介电性能和热稳定性能的影响。结果表明,空心玻璃微球的加入能够保持复合薄膜的热稳定性,其玻璃化转变温度在363℃左右;复合薄膜的弹性模量处于上升的趋势,当空心玻璃微球的质量分数为3%左右时拉伸强度达到最大;同时随着空心玻璃微球含量的增加,击穿强度依然保持在很高的数值;空心玻璃微球含量增加时,复合薄膜的介电常数出现降低的趋势,当含量达到9%时,薄膜的介电常数可以降低70%左右,同时介电损耗因数在0.05以下,表现为较为优异的低介电性能。     

基于微纳层叠共挤的PLA/PCL可降解微层薄膜的制备及性能研究

采用微纳层叠共挤出设备制备聚乳酸（PLA）/聚己内酯（PCL）可降解微层薄膜,利用扫描电子显微镜、万能材料试验仪、差示扫描量热仪和热失重分析仪等对微层薄膜的微观结构、力学性能和热稳定性进行表征。结果表明,PLA/PCL微层薄膜的热稳定性和力学性能均优于PLA/PCL共混薄膜;PCL对微层薄膜具有明显的增韧效果,同时可提高微层薄膜的结晶性能和热稳定性;当PLA/PCL配比为40/60、50/50或60/40时,PLA/PCL微层薄膜具有良好的综合性能,此时拉伸强度高于51.2 MPa,断裂伸长率高于568.6 %,冲击强度高于100.7 J/m,微层薄膜中PLA相的结晶度高于43.28 %、热降解峰值温度高于373.22 ℃。     

BaTiO3-TiO2复合光催化剂降解盐酸四环素及机理研究

以钛酸丁酯(TBOT)和钛酸钡(BaTiO₃)为原料,采用水热法制备了BaTiO₃-TiO₂复合光催化剂,研究了不同煅烧温度(400,500,600,700℃)对复合光催化剂结构、形貌及对盐酸四环素(TCH)光催化性能的影响。结果表明：煅烧温度的升高促进了部分TiO₂向BaTiO₃的转变,BaTiO₃的衍射峰增强,晶粒尺寸逐渐增大,球状颗粒的生长成型更为完全。BaTiO₃-TiO₂复合光催化剂的禁带宽度为3.03 eV,煅烧温度的变化没有改变BaTiO₃-TiO₂的吸收带边,复合光催化剂的吸收强度随煅烧温度的升高先增大后减小,600℃退火处理的BaTiO₃-TiO₂光催化剂吸收强度最高。在180 min时,600℃退火的BaTiO₃-TiO₂光催化剂对TCH的降解率最高可达92.80...