常温可逆温致变色功能水泥基复合材料

在白水泥中掺加常温可逆温致变色微胶囊制备了先进功能水泥基复合材料。该材料的颜色随温度变化可在低温时的蓝、绿、红色和高温时的白色之间可逆变化, 其变色温度约在42～58 ℃。方差分析判断结果表明,掺加10 %蓝温致变色颜料微胶囊对细度、强度有明显影响。细度下降约37 % , 标准稠度用水量增加约13 % , 凝结时间变化不大, 安定性合格; 在同流动度条件下, 硬化水泥浆体3 、7 、28 d 抗折强度均下降20 %左右, 抗压强度下降30 %～40 %。所研究的常温可逆温致变色功能水泥基复合材料具有低温下吸收太阳能、高温下反射太阳能、且能随温度进行可逆转换的吸热绝热功能, 符合建筑物冬暖夏凉的要求。      

常温可逆温致变色水泥的制备及其智能调温效果研究

采用在白水泥中掺加常温可逆温致变色微胶囊制备出了常温可逆温致变色水泥基材料.掺10%变色微胶囊后,水泥基材料的颜色可在低温时红、蓝、绿色和高温时的白色之间可逆变化,其变色温度在42～58℃;掺加变色颜料微胶囊后,水泥细度有所下降,标准稠度用水量有所增加,凝结时间、安定性均合格,同流动度条件下,硬化水泥浆体抗折、抗压强度出现一定幅度的下降.所研究出的材料具有低温下吸收太阳能、高温下反射太阳能、且能随温度进行可逆转换的智能调温功能,符合建筑物冬暖夏凉的智能调温要求.     

温敏聚氨酯软段的结晶行为及其智能响应特性

采用两步溶液共聚技术制备了一种温敏聚氨酯材料,并对其软段的结晶行为以及智能响应特性和机理进行了分析。结果表明:温敏聚氨酯具有典型的嵌段和微相分离结构,软段和硬段各具独立的结晶熔融转变温度(软段的结晶熔融转变温度定义为开关温度),且软段的结晶具有较好的热致可逆性。当温度低于开关温度时,软段具有完整的结晶形态,温敏聚氨酯膜的内部自由体积孔洞尺寸和透汽性均较低;当温度高于开关温度时,软段结晶完全熔融、消失,同时膜的内部自由体积孔洞尺寸和透汽性均明显增大,显示了温敏特性。温敏聚氨酯软段的相态转变决定材料的智能响应特性,并且这一过程可通过外界温度的改变加以控制。     

可逆温变转色UV油墨及其变色特性

目的制备环保、适用范围广的温变转色防伪油墨。方法利用隐色染料(热敏黑)、显色剂(双酚A)及溶剂(十四醇)组成可逆温变转色复配物,然后用原位聚合法对复配物进行微胶囊包覆,最后将微胶囊加入UV连接料体系中制成可逆温变转色UV油墨,分析油墨的色度学特性。结果当乳化转速为16 000 r/min、p H值为2~3、乳化温度为45℃、乳化时间为30~40 min时,微胶囊粒径较小,显色效果较好。对该可逆温变转色UV油墨样品进行CIE-Lab色度学特性分析,在整个加热/冷却循环后,温变转色油墨又回到初始明度值,油墨样品明度发生滞后现象,整个过程中样品的明度值形成一个闭环的回路。结论该法制备的可逆温变转色油墨具有检测方便、变色效果明显等优点,在包装防伪印刷中具有广阔的应用前景。     

可自修复的黑色聚氨酯材料的制备与性能研究

以多官能团树枝状聚酯多元醇(H3OP)为内核,通过原位聚合形成聚氨酯预聚体为内层,分散重氮黑3BF(3BF,CAS:6232-57-1)原位交联形成外层制备出可自修复的黑色聚氨酯(PU-3BF)。通过吸收光谱表征确定聚氨酯的结构以及分散重氮黑3BF(3BF)接入聚氨酯链。利用DSC和TG分别研究其玻璃化转变温度以及热稳定性。研究表明PU-3BF自修复过程主要通过N—H和■之间氢键形成来完成的。在室温下可多次重复修复,随着修复次数增加,材料修复效率和性能影响不明显。     

基于刚果红的高分子染料制备及pH响应变色性能

为开发pH响应变色智能纺织品,以异佛尔酮二异氰酸酯为硬段、聚乙二醇1000为软段、1,4-丁二醇为扩链剂、刚果红为发色体,制备了具有pH响应变色功能的水性聚氨酯高分子染料,并将其用于棉织物涂层。通过傅里叶红外光谱、紫外-可见光光谱等表征该高分子染料的结构及颜色特征,并详细探讨了该高分子染料及其涂层织物的pH响应变色性能。结果表明,刚果红高分子化后的最大吸收波长存在12 nm的红移。随着pH值降低,由于刚果红中氨基质子化并转变为醌式结构,高分子染料溶液的最大吸收波长由510 nm迁移至605 nm,吸收峰峰形变宽,颜色由红色变成蓝紫色。另外,该高分子染料涂层棉织物在pH值小于3的环境中逐渐变成蓝色,呈现出显著的pH响应变色行为、较高的变色灵敏度、良好的可逆性及pH响应长期稳定性,且能够循环使用于染色废水检测。     

三聚氰胺植酸/硬质聚氨酯泡沫复合材料的制备及其热解动力学特性

以实验室自制的三聚氰胺植酸(MEL-PA)为阻燃剂,采用一步法全水发泡工艺制备一系列三聚氰胺植酸/硬质聚氨酯泡沫(MEL-PA/RPUF)复合材料.采用热重分析(TG)与热分析动力学研究复合材料热稳定性,揭示其降解机制.研究表明,随着MEL-PA负载量的增加,MEL-PA/RPUF在700℃的残炭率逐渐提升.结合TGA...     

水性聚氨酯结构对糠醛基染料变色行为的影响

研究糠醛基染料(FDs)在不同结构水性聚氨酯(WPU)中的变色行为,是进一步推进这类变色材料应用的前提。因此,设计并制备了玻璃化转变温度(T_g)不同的聚醚型WPU(MWPU)及聚酯型WPU(ZWPU),研究FDs在这两种WPU薄膜中的变色行为。研究发现,加入1.5%(质量分数) FDs对WPU薄膜的T_g及热分解性能几乎没有影响。FDs在极性较高的MWPU薄膜中,倾向于形成极性更强的无色环状结构,致使薄膜初始颜色较浅。其次,较高的T_g会使得薄膜颜色恢复速率及恢复程度更低,当温度接近WPU的T_g时,薄膜颜色变化被冻结。最后,通过实验证明FDs-MWPU这款变色材料能作为疫苗安全指示标签,降低人们因注射失效疫苗而造成不适的风险。     

WO3薄膜制备及其电致变色性能研究

采用直流反应磁控溅射方法在室温下制备WO3薄膜。研究溅射功率对WO3薄膜结构及电致变色性能的影响规律,考察退火后WO3薄膜的结构演变及电致变色性能变化。结果表明溅射功率为270W时薄膜表现出较好的电致变色性能,其调制幅度达78.5%,着色时间为9s,褪色时间为3.2s。将该功率下制备的WO3薄膜进行退火处理,其结构由非晶态转变为晶态,但调制幅度、响应时间特性都发生一定程度的退化。非晶态WO3薄膜相比晶态结构具有更快的响应时间和更宽的调制幅度,但晶态薄膜具有更好的循环稳定性。     

导热聚氨酯弹性体/石墨烯纳米片复合材料的制备及性能

采用液相共混与两次模压方法制备了热塑性聚氨酯弹性体(TPU)/石墨烯纳米片(GN)薄膜,探究了不同GN含量对TPU/GN薄膜力学性能、导热性能和热稳定性的影响。结果表明,当添加质量分数为2.0%GN时,TPU/GN薄膜的拉伸强度和弹性模量分别为60.8 MPa和10.4 MPa,相比纯TPU薄膜分别增长34%和96%; TPU/GN薄膜呈现典型的导热各向异性特征,质量分数为5.0%GN时,薄膜面内方向的导热系数为1.94 W/(m·K),而其垂直方向的导热系数为0.21 W/(m·K);GN的加入提高了TPU的热稳定性。     

稀土Sm配合物/聚氨酯丙烯酸酯复合材料的制备与性能研究

通过扩散法制备了具有一维结构的Sm配合物,在合成聚氨酯丙烯酸酯大分子单体的基础上原位(In Situ)聚合获得一系列不同配合物含量(0.5%~12.0%)的聚氨酯丙烯酸酯复合材料,并对材料进行了相关光热性能的表征。研究结果表明,该系列复合材料在370nm处被激发,在592nm处能够产生稀土Sm的特征发射峰,而且发光强度与复合材料中配合物的含量相关联。该复合材料有望作为一种新型发光材料而被广泛研究。     

陶瓷粉水泥基复合材料的孔隙结构和力学性能

研究了陶瓷粉对水泥基复合材料孔隙结构和力学性能的影响.实验设计了5组砂浆试件和5组硬化水泥浆体试件,水胶比为0.4,陶瓷粉质量分数分别为0％、10％、20％、30％、40％.首先测量陶瓷粉砂浆试件的抗压、抗折强度.然后利用压汞法(MIP)测量陶瓷粉砂浆试件的孔隙结构,得到总孔隙率、比表面积、孔隙尺寸分布、特征孔径等孔隙结构信息.最后利用热重分析(T G)、X射线衍射分析(XRD)及扫描电镜(SEM)测量陶瓷粉-水泥复合浆体水化产物的种类、数量、微观形貌等.研究表明:(1)在高取代率(>30％)下,陶瓷粉作为掺合料对砂浆抗压、抗折强度的影响相对稳定,甚至在水化后期相比纯砂浆试件还有所增强;(2)陶瓷粉的掺入可以明显降低临界孔径,且当陶瓷粉掺量为30％或者40％ 时,凝胶孔和小毛细孔体积明显增多,约占孔隙体积的90％ 以上;(3)化学结合水量随陶瓷粉的掺入逐渐增加,Ca(O H)2含量逐渐降低,陶瓷粉中活性铝、硅成分与复合浆体中的Ca2+和O H—离子反应生成新的C-S-A-H产物.     

纳米CaCO3改性聚氨酯复合材料的制备及性能研究

以纳米CaCO₃为增强材料,通过预聚体法制备了不同纳米CaCO₃掺杂的聚氨酯复合材料,研究了纳米CaCO₃改性聚氨酯复合材料的力学性能、微观形貌、磨损性能和热稳定性能。结果表明,纳米CaCO₃的掺杂没有改变聚氨酯的结构,但改善了复合材料的微观形貌和整体的均匀性,提升了复合材料的力学性能、磨损性能和热稳定性。随着纳米CaCO₃掺杂量的增加,改性聚氨酯复合材料的拉伸强度、断裂延伸率和残余量先升高后降低,磨损量先降低后升高。当纳米CaCO₃的掺杂量为3%(质量分数)时,复合材料的拉伸强度、断裂延伸率和残余量达到了最大值,分别为33.7 MPa、510.2%和4.4%,磨损量最低为50.1 mg。综合分析可知,纳米CaCO₃的最佳掺杂量为3%(质量分数)。     

氧化石墨烯/再生水泥基复合材料的制备

基于建筑垃圾再生细骨料替代天然砂,进行氧化石墨烯(GO)改性再生水泥基复合材料的综合物理性能和水化机制研究。采用超声分散GO及振动搅拌制备再生水泥基复合材料,综合耐久性能测试结果表明:和不掺GO再生水泥基复合材料相比,添加0.03% GO改性7 d龄期强度的GO/再生水泥基复合材料抗折和抗压强度分别提高了16%和21%;添加0.02% GO改性的28 d龄期强度的GO/再生水泥基复合材料抗折和抗压分别提高了13.7%和13.6%。GO/再生水泥基复合材料龄期7 d耐候、50次冻融循环后力学性能均良好;氯离子含量皆小于0.06%。放射性检测结果表明:GO/再生水泥基复合材料内照射指数I_Ra和外照射指数I_r均属于A类建筑材料。通过XRD、TG-DTA、SEM等手段对GO/再生水泥基复合材料水化机制研究表明:GO促进了钙矾石(AFt)晶体的大量生成及胶凝孔中存在更多的自由水,且对后期氢氧化钙(CH)的产生有抑制作用,进而提高了GO/再生水泥基复合材料综合物理性能。      

空心玻璃微珠/硬质聚氨酯泡沫复合材料的制备及性能

以空心玻璃微珠(HGM)为添加剂,采用一步法全水发泡制备了一系列HGM/硬质聚氨酯泡沫(RPUF)复合材料。通过SEM、TG、极限氧指数(LOI)和水平燃烧,研究了HGM/RPUF复合材料的泡孔结构、炭层形貌、热稳定性及阻燃性能。采用万能材料试验机测试了HGM/RPUF复合材料的压缩强度和压缩弹性模量。采用热重-傅里叶红外光谱(TG-FTIR)研究了HGM/RPUF复合材料燃烧过程中的气相产物。研究表明,HGM有成核剂作用,可以缩小HGM/RPUF复合材料泡孔孔径。HGM在燃烧过程中迁移到炭层表面,促进形成致密厚实的炭层。当加入5.4wt% HGM时,HGM/RPUF复合材料的压缩强度及压缩弹性模量分别提高至0.14 MPa和4.53 MPa,相对RPUF,分别提高了37.30%和67.16%。同时发现,HGM能明显抑制HGM/RPUF复合材料在燃烧过程中CO的释放,有效提高了其火灾安全性。      

碳纳米管水泥基复合材料的研究进展及其发展趋势

碳纳米管具备超强力学性能、极高的长径比、优异的导电性能和机敏性以及无损改性等特点。目前,碳纳米管复合材料已经广泛用于能源、医药、环境和电子领域。综述了国内外关于碳纳米管水泥基复合材料的制备、分散、微观结构、宏观性能和多功能特征等研究进展,并结合本课题组的研究成果,阐述了当前碳纳米管水泥基复合材料研究中存在的主要问题及其未来发展趋势。     

石墨烯/聚氨酯复合材料的制备及其力学性能分析

采用聚四氢呋喃作为软段,2,4-甲苯二异氰酸酯为硬段,MOCA为扩链剂,物理剥离的石墨烯(GNs)和硅烷偶联剂(APTES)改性的氧化石墨烯(GO)为填料合成了石墨烯/聚氨酯复合材料。通过溶胀平衡实验探究石墨烯与聚氨酯基体的相容性对力学性能的影响。结果表明,两种石墨烯的加入均能提高复合材料体系的交联密度。复合材料的拉伸强度均先增大后减小,损耗因子峰值增大。但改性GO能使阻尼温域拓宽,并且随着添加量的增加,改性GO组的体系交联密度、溶胀比、拉伸强度保持率等均优于GNs组。     

聚氨酯预聚物改性沥青的制备及其流变行为

为了赋予基质沥青良好的物化性能,增强其在不同环境条件下的适应性,采用聚氨酯预聚物对基质沥青进行改性。基于选择的原材料,首先采用正交试验和直观分析法确定了聚氨酯预聚物改性沥青的最佳制备工艺参数,在此基础上,通过分析聚氨酯预聚物掺量对改性沥青3大指标、韧性、存储稳定性和粘度指标的影响,确定了聚氨酯预聚物改性剂的最佳掺量。其次,借助动态剪切流变试验(DSR)和弯曲梁流变试验(BBR),对比分析了聚氨酯预聚物改性沥青、SBS改性沥青、SBR改性沥青和基质沥青的流变行为。试验结果表明,聚氨酯预聚物改性沥青的最佳制备工艺参数为单位制备量400 g、剪切速率4 000 r/min、剪切温度150℃和剪切时间40 min;综合考虑改性沥青3大指标、韧性、存储稳定性、粘度指标和经济性,推荐聚氨酯预聚物改性剂最佳掺量为6%;较其它3种沥青,聚氨酯预聚物改性沥青在52～82℃温度区间内具有最优的高温性能,但其对温度的敏感性最强。同时,聚氨酯预聚物改性沥青在交变应力作用下的弹性性能略低于弹性性能最优的SBS改性沥青。此外,聚氨酯预聚物改性沥青的低温流变性能略低于低温性能最优的SBR改性沥青。     

CdS/T-ZnO_w复合材料的制备及光催化性能研究

采用化学水浴沉积法在T-ZnOw表面上沉积CdS纳米颗粒,用X射线衍射仪、扫描电镜和场发射表征样品的结构和形貌。并且在常温(25℃)下测试了CdS/T-ZnOw复合材料的光催化性能。结果表明,CdS/T-ZnOw复合材料的光催化性能直接受NH4Cl浓度的影响,可通过调控NH4Cl的浓度来调控CdS纳米颗粒的微观形貌。在0.74～2.99mmol/L范围内,CdS/T-ZnOw复合材料的光催化性能随NH4Cl浓度的增大而增大,在2.99～7.4mmol/L范围内,光催化性能随NH4Cl浓度的增大而减小。