OMMT共混改性HDPE/MH无卤阻燃体系研究

通过纳米有机蒙脱土（OMMT）改性高密度聚乙烯（HDPE）,纳米氢氧化镁（MH）无卤复合阻燃体系。研究了有机蒙脱土的用量对体系阻燃性能、力学性能及流变性能的影响。实验结果表明：OMMT单独对HDPE阻燃改性效果较差,它和MH复配可产生协同阻燃效果,但MH添加质量分数需在HDPE的60％以上方可有效阻燃。当m（HDPE）：m（MH）：m（OMMT）为100：60：6时,复合材料具有较好的阻燃性能和力学性能。HDPE／MH／OMMT熔体为假塑性流体,OMMT添加质量分数超过HDPE添加质量分数的6％时,会使体系在低剪切速率下的黏度大幅增加,流动性能降低。同时,0MMT的增加会导致熔体假塑性程度增加。     

聚氨酯纳米阻燃技术的研究进展

介绍了纳米技术在聚氨酯阻燃中的应用进展以及聚氨酯纳米复合材料的阻燃机理,着重阐述了不同纳米阻隔层对提高聚氨酯热稳定性及阻燃性的作用机理,即在材料表面形成一种致密的阻隔炭层.该炭层具有较强的隔热隔氧的阻燃作用,与一些有机磷系阻燃剂复配使用可以达到协同阻燃的效果,通过这种协同效应可以在不降低阻燃级别的前提下降低传统阻燃剂的添加量.     

偶联剂表面处理纳米SiO2填充CE/BMI体系的力学性能

本文研究了纳米二氧化硅(nano-SiO2)的含量对nano-SiO2/氰酸酯(CE)/双马来酰亚胺的预聚体(BMI)复合材料力学性能的影响;测量了用不同的硅烷偶联剂处理的nano-SiO2对水和甘油的相对接触角,利用Fowkes-Good几何方程计算了nano-SiO2的表面自由能,考察了经不同硅烷偶联剂处理的nano-SiO2对nano-SiO2/CE/BMI复合材料力学性能的影响.并通过扫描电镜分析nano-SiO2在基体中的分散性及增韧机理.结果表明,nano-SiO2对CE/BMI有增韧增强效果,当nano-SiO2含量为2.0wt%时复合材料的冲击、弯曲强度均最好;硅烷偶联剂处理可以增强纳米nano-SiO2的疏水性并降低其表面能,改善了其在基体中的分散性,有利于提高nano-SiO2/CE/BMI复合材料的冲击强度.     

新型阻燃线性低密度聚乙烯材料的制备及其性能研究

针对目前阻燃聚乙烯材料使用过程中存在的阻燃性能不高以及耐水性差等问题,将一种双层包裹的聚磷酸铵(MCAPP)与三(2-羟乙基)异氰尿酸酯(THEIC)复配,结合紫外光交联的方法,制备新型无卤膨胀阻燃线性低密度聚乙烯复合材料(LLDPE)。利用傅里叶红外光谱、溶解度测试等对聚磷酸铵(APP)和MCAPP的结构和耐水性能进行表征。通过氧指数测试、热失重分析、扫描电镜等研究MCAPP与THEIC组成的膨胀阻燃剂(IFR)对LLDPE的阻燃性及热稳定性能的影响。结果表明:MCAPP被成功地制备,且相比未包裹的APP,MCAPP的水溶解性大幅降低,耐水性能提高。当质量分数为30%的IFR添加到LLDPE基体中,并经光强度为180W/m2的紫外光辐照交联后,此种新型LLDPE/MCAPP/THEIC阻燃体系具有比LLDPE/APP/THEIC体系更加优良的阻燃性能、耐水性能及热稳定性能。     

改性纳米二氧化硅协效二乙基次磷酸铝阻燃尼龙6

使用有机无机杂化纳米二氧化硅(DNS-M)和可反应性纳米二氧化硅(RNS-A)分别协效二乙基次磷酸铝(ADP)用于阻燃尼龙6(PA6).研究发现,DNS-M和RNS-A都是以促进气相阻燃为主、凝聚相阻燃为辅的作用机制.当ADP添加量为9％(质量分数,下同),DNS-M和RNS-A的添加量均为1％时,复合材料的垂直燃烧等级均可达到V-0级,热释放速率峰值分别下降到309.5 kW/m2和239.1 kW/m2.对比总热释放量(THR)和热释放速率峰值(PkHRR)可以发现,RNS-A体系的阻燃效果优于DNS-M体系.RNS-A体系的THR和PkHRR相比DNS-M体系分别降低了11.1％和22.7％,并且由于RNS-A表面具有可反应的氨基,可提高阻燃填料与基体之间的相互作用,改善其在基体中的分散性和相容性,因而相比DNS-M体系,RNS-A体系的拉伸强度和冲击强度分别提高了2.3％和39.4％.     

纳米SiO2改性紫外光固化有机硅杂化材料研究

合成了光敏性有机硅树脂PSUA,采用超声分散法将纳米SiO2分散在光敏性有机硅体系中,通过紫外光固化方式制备了光固化有机硅杂化材料.研究了纳米SiO2含量对杂化体系稳定性和光固化速率的影响,测定了光固化膜硬度,用扫描电镜观察了光固化膜断面形貌.实验结果表明,表面改性的纳米SiO2在杂化体系中分散比较均匀,稳定性好,能够有效增强光固化膜的硬度,但降低了光固化速率,杂化体系中纳米SiO2的用量以3%～5%为宜.     

改性纳米SiO2填充PLA/PBAT复合体系的结晶动力学研究

利用Avrami方程,研究PLA及PLA/PBAT/SiO_2复合材料的等温结晶动力学,研究结果表明:PLA及其共混物的Avrami指数n值分别为2.06~2.29和1.91~3.05;样品的结晶常数K(T)、半结晶时间t_(1/2)和结晶速率τ_(1/2)均随结晶温度的升高先增大后减小;在相同的结晶温度条件下,PLA/PBAT/SiO_2样品的K(T)和t_(1/2)均高于纯PLA的。采用改进的Avrami方程,分析PLA及PLA/PBAT/SiO_2复合材料样品的非等温结晶过程。研究结果表明:PLA及其共混物的Avrami指数n_1数值范围为1.31~4.88,表明晶体生长模式均为二维生长和三维生长并存;所有样品的n_1均随着升温速率的增大而增大,且n_1均小于n2,Z_(c1)和Z_(c2)也随升温速率的增大而增大。基于Mo方程分析结果与基于改进的Avrami方程分析结果一致,进一步证实了纳米SiO_2的引入提高了PLA的结晶速率;且PLA/PBAT/SiO_2样品的结晶活化能ΔE均大于纯PLA的,说明PBAT及SiO_2的引入阻碍了PLA主链的链段向晶体生长表面的迁移过程。     

纳米ZnO和SiO2共混填充UHMWPE复合材料的摩擦磨损行为

以纳米ZnO和纳米SiO2作为复合填料,通过热压成型工艺制备了纳米ZnO-SiO2复合填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料;采用销-盘式摩擦磨损试验机考察了复合材料在干摩擦条件下与45#钢配副时的摩擦磨损行为;采用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌。结果表明,适量的纳米ZnO-SiO2作为复合填料可有效地改善UHMWPE的摩擦磨损性能,其中填充2%ZnO 2%SiO2的UHMWPE基复合材料改性效果最为明显。与纯UHMWPE材料相比,其磨损率下降了84.7%。纯UHMWPE的磨损机制主要表现为粘着磨损和疲劳磨损,而不同含量的无机纳米微粒共混填充UHMWPE基复合材料的磨损机制主要表现为不同程度的粘着磨损、犁沟效应和塑性变形特征。     

新型无卤膨胀/MH阻燃环氧树脂的制备及阻燃性能

通过极限氧指数(LOI)、水平垂直燃烧(UL-94)、锥形量热(cone)等方法,研究了纳米氢氧化镁(MH)添加到六(4-DOPO羟甲基苯甲酸)环三磷腈化合物(FR)、聚磷酸铵(APP)和环氧树脂(EP)后,制备的新型复合阻燃材料(FR/APP/MH/EP)的阻燃及力学性能。结果表明:在固定FR/APP比例为1/1的前提下,添加1%(质量分数)的MH时,复合阻燃材料EP2(10%FR/10%APP/1%MH/EP)的LOI值达到36.4%,其热释放速率(pk-HRR)、有效燃烧热平均值(av-EHC)、比消光面积平均值(av-SEA)、一氧化碳释放率平均值(av-CO)较纯环氧树脂(EP0)分别下降了79.8%,6.73%,47.2%,33.3%,相对于EP1(10%FR/10%APP/EP)分别下降了20.0%,69.6%,83.6%,58.6%,同时EP2的拉伸、弯曲、冲击强度较EP1也分别提高了47.6%,75.2%,196%;SEM分析表明EP2燃烧后能够形成一层均匀、致密、连续的炭层,具有良好的阻燃、抑烟、降毒效果。     

纳米SiO2颗粒对HDPE和PP非等温结晶行为的影响

用差示扫描量热仪(DSC)研究了纳米二氧化硅(SiO2)填充高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)两体系非等温结晶动力学行为，发现纳米SiO1／HDPE体系的非等温结晶数据不满足Ozawa方程，但符合莫氏方程；而纳米SiO2／PP体系的非等温结晶的数据同时符合莫氏方程和Ozawa方程．利用Kissinger方程计算两体系的结晶活化能，发现纳米SiO2／HDPE体系的结晶活化能比纯HDPE体系的大，纳米SiO2／PP体系的结晶活化能比PP的小，但两体系的结晶活化能都随着纳米SiO2含量的增加而增加。纳米SiO2在复合体系中明显起着异相成核的作用．     

燃烧合成二氧化硅纳米颗粒形成机理的实验研究

为了研究纳米颗粒在火焰中的形成机理,基于电子低压撞击器建立燃烧法合成纳米颗粒的在线表征系统。在扩散火焰中通过氧化六甲基二硅氧烷蒸气制备二氧化硅纳米颗粒;使用该表征系统研究火焰底部、中部和上部的颗粒的粒子数浓度和粒径的关系,提出燃烧法合成纳米颗粒的可能的形成机理。结果表明:火焰区域可以分为化学反应区、凝并区和聚集区。颗粒历经化学反应、成核、凝并、团聚而形成最终颗粒。     

丙烯酸修饰SiO2介孔材料的合成研究

以尿素为模板剂,丙烯酸为有机相,采用溶胶-凝胶技术,并通过高温烧结去除模板剂,制备丙烯酸修饰介孔材料.采用FTIR、TGA、XRD对合成材料进行表征.结果表明:制得了六角结构的介孔材料,同时在材料中引入了羧酸根.并考察了凝胶在烧结过程中的变化情况,以及探讨了有机相、模板剂、醇水比对介孔材料有序性的影响.     

聚乳酸/聚乙二醇/SiO2杂化薄膜的制备及性能研究

以正硅酸乙酯、聚乳酸与聚乙二醇为主要原料，采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备有机与无机杂化薄膜，研究了制备条件对薄膜性能的影响。结果表明：所制备的薄膜与衬底有很好的附着力；在380-800nm波段范围，镀有薄膜的玻璃对光的平均透过率在92％以上，且不需要光照就能长时间保持超亲水性达20天以上；pH值及溶胶陈化时间是影响薄膜亲水性的重要因素。     

双波长法改进纳米TiO2光催化活性评测方法研究

研究了双波长分光光度法在光催化降解有机染料溶液中的应用;确定了纳米TiO2-亚甲基蓝混合液吸光度测定的最佳工作条件:测量波长660 nm,参比波长720 nm,TiO2含量小于150 mg/L,RSD(相对标准偏差)≤1.6%.与一般采用的离心或过滤分离的方法相比,双波长法测定的混合液中亚甲基蓝的吸光度与标准溶液的最为接近,浓度-吸光度的线性关系也较吻合,其线性相关系数r=0.9993.另外,本文还测定了几种常见染料光催化降解(纳米TiO2)的双波长法评测工作条件;对实际光催化降解反应的测试结果表明,与离心法和过滤法相比,双波长法测定快速,结果更为准确,有效的避免了实验的系统误差及偶然误差.     

溶胶-凝胶法制备SiO2/ZrO2无机复合膜的研究

以硅酸乙酯和氧氯化锆为先驱体,用乙醇为溶剂,采用溶胶--凝胶法于室温下在Al2O3基体上制备了ZrO2/SiO2无机复合膜.重点考察了涂膜温度、ZrOCl2摩尔百分含量、溶胶浓度及添加剂对膜性能的影响.结果表明:在较高的温度下涂膜可以提高膜的性能;ZrOCl2的存在对渗透比的影响不大,但能够提高溶胶的交联度,从而提高制膜效率,同时也有利于渗透通量的提高;采用浓溶胶和稀溶胶结合的方式涂膜不但可以提高制膜效率,还可以提高膜的性能.添加剂TEABr能够均化膜孔径,提高膜的性能.     

Scalable,fluorine free and hot water repelling superhydrophobic and superoleophobic coating based on functionalized Al_2O_3 nanoparticles

Hot water droplet and oils induced air cushion failure, intensively used fluorine-containing chemicals,tedious preparation process, etc. are the main bottlenecks of the current artificially fabricated superhydrophobic materials, restricting their large-scale production and real-world applications. Herein, a facile,scalable, fluorine-free spray-coating strategy was employed to achieve superhydrophobic and superoleophobic polymerized organosilanes/Al2O3 nanoparticles(POS/Al₂O₃ NPs) coatings. The POS/Al₂O₃ NPs coating was achieved through hydrolytic condensation of tetraethyl orthoilicate(TEOS) and hexadecyltrimethoxysilane(HDTMS) in the presence of Al2O3 NPs. A variety of analytical techniques including scanning electron microscopy(SEM), X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), energy dispersive X-ray photoelectron spectroscopy(EDS) were used to investigate the fabricated coatings. The POS/Al₂O₃ NPs coating features high contact angle(>158°) and low sliding angle(<5°) for water, glycerol, and ethylene glycol droplets with different surface tensions, verifying both superhydrophobic and superoleophobic properties. Moreover, the coatings present extremely low surface adhesion force, excellent liquid-driven self-cleaning ability, and hot water repellency. The superamphiphobic POS/Al₂O₃ NPs coating exhibits promising applications in various fields including self-cleaning, corrosion resistance, and preventing scald as this strategy is applicable on various substrates.