表面改性纳米SiO2增强木质纤维/聚氯乙烯复合材料性能

SiO₂粒子经偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）表面改性后,与木质纤维、聚氯乙烯（PVC）及其它助剂通过熔融混炼制备改性SiO₂-木质纤维/PVC复合材料,用FTIR、SEM和同步热分析仪（STA）对SiO₂粒子和SiO₂-木质纤维/PVC复合材料的结构与性能进行测试与表征。FTIR分析表明,SiO₂粒子表面接枝了KH550的特征官能团,KH550成功地接枝到SiO₂粒子表面;SEM分析表明,改性纳米SiO₂粒子能在木质纤维/PVC复合材料中均匀分散,其粒径在100 nm左右;添加改性的SiO₂粒子后,木质纤维和PVC结合更加紧密,孔洞间隙减少。纳米SiO₂质量分别占木质纤维质量的10%、8%和10%时,SiO₂-木质纤维/PVC复合材料的弹性模量、拉伸强度、冲击强度分别达到最优值4.66 GPa、31.12 MPa和4.11 kJ/m²,与未添加SiO₂的复合材料相比分别提高了50.29%、28.91%和16.65%。     

SiO2-TiO2 复合微粒的研究

通过溶胶法制备了18nm 和40nm 两种粒径均匀、单分散的SiO₂2TiO₂ 复合微粒, 确定了最佳合成条件。电镜照片显示, 水和TiO₂ 粒子接枝于SiO₂ 粒子表面, 成针状向外生长。对包覆过程、复合纳米粉末煅烧行为、表面改性的研究表明, 1100℃～ 1200℃TiO₂ 由锐钛型向金红石型转变, SiO₂ 的鳞石英晶型也开始形成。甲醇改性的TS纳米粉末能较好的再分散于乙醇中。      

纳米SiO2-端羧基丁腈橡胶改性水性环氧树脂复合材料的制备及性能

以端羧基丁腈橡胶（CTBN）和纳米SiO₂（nano SiO₂）为增韧剂,先利用相反转法将CTBN与环氧树脂（EP）的共聚物制备成乳液,然后加入nano SiO₂进行共混,最后加入固化剂经梯度升温固化制得nano SiO₂-CTBN改性的水性环氧树脂（nano SiO₂-CTBN/WEP）复合材料。通过FTIR、SEM、TEM、万能拉伸试验仪和TG对nano SiO₂-CTBN/WEP复合材料的性能进行表征。结果表明：当CTBN含量为20%（与EP E-51的质量比）时,所制备的CTBN/WEP具有较好的储存稳定性,在此基础上加入nano SiO₂,当其含量为3%时增韧效果最好,nano SiO₂-CTBN/WEP的拉伸强度达14.5 MPa,断裂伸长率达9.1%,冲击强度为11.3 kJ/m²,弯曲强度达22.4 MPa,较未添加nano SiO₂的CTBN/WEP分别提高了40.1%、27.4%、73.9%和72.7%,其初始热分解温度也提高了近25℃。     

单分散无溶剂纳米SiO2流体对环氧树脂的改性

以纳米粒子SiO₂为核、表面活性剂N,N-十二基-N-甲基-N-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)氯化铵(SID3392)为颈状层、聚(乙二醇)4-壬基苯基醚3-磺丙基钾盐(PEGS)为冠状层,制备出了无溶剂纳米SiO₂流体。无溶剂纳米SiO₂流体为牛顿流体,在室温下具有较低的黏度,在26.5 ℃时其黏度为4.3 Pa·s,无溶剂纳米SiO₂流体中SiO₂的含量为13.65wt%。将该无溶剂纳米SiO₂流体加入环氧树脂中,制备了无溶剂纳米SiO₂流体/环氧树脂复合材料。TEM结果表明: 无溶剂纳米SiO₂流体在环氧树脂基体中具有良好的分散性。DSC测试表明: 无溶剂纳米SiO₂流体的加入会略微降低环氧树脂的固化温度。当纳米SiO₂流体加入量为2.5wt%时,复合材料的冲击性能提高了164.7%,玻璃化温度提高了15.4 ℃。断面SEM结果显示无溶剂纳米SiO₂流体能够提高环氧树脂的韧性。     

二氧化硅/壳聚糖复合微球的制备及性能

通过溶胶-凝胶法制备出3种不同粒径的SiO₂微球，利用扫描电镜分析了微球的粒径分布情况，SiO₂微球粒径分别在140nm、208nm、336nm左右，在一定范围内，硅球的粒径随正硅酸四乙酯(TEOS)/氨水的添加量增加而增大。选取粒径在336nm左右的SiO₂微球，使用硅烷偶联剂3-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)将壳聚糖(CS)接枝在SiO₂微球上，得到SiO₂@CS复合微球。通过红外光谱分析、X射线衍射等对微球进行了表征。接枝CS后对SiO₂微球的结晶特性没有影响，微球仍为无定形晶体。元素分析结果表明CS的接枝量为1.03%。使用振荡法进行抗菌测试，SiO₂@CS复合微球对金黄色葡萄球菌(S.aureus)和大肠杆菌(E.coil)的抑菌率分别为85.52%和47.14%,表明复合微球有一定的抗菌效果。     

功能化壳聚糖改性中空介孔SiO2

以通过溶胶-凝胶法制备的中空介孔SiO₂（HMSiO₂）纳米微球为骨架材料,通过反相微乳液合成使天然高分子壳聚糖（CTS）沉积在HMSiO₂纳米微球表面,随后在铈离子引发下于CTS表面进行丙烯腈接枝共聚并偕胺肟化,制备HMSiO₂复合壳聚糖接枝聚偕胺肟（PAO）复合纳米粒子（HMSiO₂@CTS-g-PAO）。通过FTIR和XRD对HMSiO₂@CTS-g-PAO复合纳米粒子的结构进行表征。采用SEM和激光粒度分析仪对HMSiO₂@CTS-g-PAO复合纳米粒子的形貌和粒径进行探究。结果表明：HMSiO₂@CTS-g-PAO复合纳米粒子的内层为HMSiO₂,外层为CTS-g-PAO,是典型的核-壳纳米粒子。以K₂Cr₂O₇为Cr源,探究HMSiO₂@CTS-g-PAO复合纳米粒子对Cr^Ⅵ的吸附。结果表明,HMSiO₂@CTS-g-PAO复合粒子对Cr^Ⅵ的吸附过程符合伪二级吸附动力学,主要为化学吸附,对pH=2.0、浓度为91.4 mg/L的K₂Cr₂O₇溶液中铬的最大吸附量高达3.28 mmol/g。     

表面功能化纳米SiO2的制备及其在溶液聚合丁苯橡胶-顺丁橡胶中的应用

采用液相原位修饰技术,制备了表面接枝有机硅烷的纳米SiO₂(HB-2200)、表面接枝氨基的纳米SiO₂(HB-2205N)、表面接枝不饱和双键的纳米SiO₂(HB-2205D)、表面接枝氨基和双键的纳米SiO₂(HB-2205ND)。利用TEM、SEM、流变仪对纳米SiO₂/溶液聚合丁苯橡胶-顺丁橡胶(SSBR-BR)复合材料的结构和性能进行表征。结果表明:与未改性的纳米SiO₂相比,表面功能化纳米SiO₂与橡胶基体相容性改善,Payne效应降低,纳米SiO₂之间的相互作用减弱,其在SSBR-BR复合材料中的分散性提高。HB-2200/SSBR-BR复合材料的混炼扭矩降低了35.7%,混炼能耗降低了15%,结合胶含量增加,填料/橡胶之间的界面结合作用增强,拉伸强度提高了60%。动态热力学和磨耗性能分析表明:纳米SiO₂表面引入可反应性双键(HB-2205D),使HB-2205D/SSBR-BR复合材料的抗湿滑性能提高了40%,滚动阻力降低了43%。纳米SiO₂表面接枝可反应性双键,可在不牺牲HB-2205D/SSBR-BR复合材料耐磨性能的基础上,降低其滚动阻力,提高其抗湿滑性能,为高性能轮胎的制备提供基础原材料。      

纳米复合聚合物电解质的新型制备方法及其性能

以含有纳米SiO₂ 的聚乙二醇二丙烯酸酯( PEGDA) 为单体, 加入液态电解质, 通过紫外光辐射固化制备了凝胶态纳米复合聚合物电解质(NCPE) 。含有纳米SiO₂ 的PEGDA 单体是以水性硅溶胶为原料, 通过一个溶剂交换过程制备的, 与此同时纳米SiO₂ 的表面通过加入甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MAPTMS) 进行改性, 使其表面具有可以参与光固化的丙烯酸酯基团。与用不含纳米粒子的PEGDA 单体制备的凝胶态聚合物电解质相比, 纳米复合聚合物电解质的电导率更高, 尤其是电化学稳定性和界面稳定性有明显提高。      

基于干共混法控制柔性模板上金属薄膜微裂纹形貌

以500 nm的SiO₂纳米粒子为填料,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为包覆纳米粒子的聚合物,通过一种新颖的干共混法制备了SiO₂纳米粒子含量高达83.8wt%的SiO₂/PDMS柔性模板。所制备柔性模板的弹性模量为16.58 MPa,热膨胀系数为96×10?6/℃,较SiO₂直接掺入PDMS中湿共混制备的纯PDMS柔性模板,弹性模量提高了91.56%,热膨胀系数降低了69.23%,且该柔性模板具有良好的透明度。最后,在柔性模板表面采用磁控溅射法沉积银薄膜,利用SEM和AFM对银薄膜表面形貌进行表征。结果显示,银薄膜表面光滑,粗糙度很小,且具有良好稳定性。干共混法制备的柔性模板有效抑制了金属薄膜微裂纹的产生,为制造导电性良好的电极及大面积的金属薄膜提供了新方案。      

用衰减全反射红外光谱研究纳米SiO2粒子在复合涂层中的迁移现象

用衰减全反射红外光谱(FTIR-ATR)技术研究了纳米SiO₂粒子在紫外光固化复合涂层中的迁移现象,并对影响纳米SiO₂粒子在涂层中分布梯度的因素进行了半定量分析。研究结果表明,纳米SiO₂粒子在光固化过程中向涂层接触空气的表面迁移,在表面层富集。当纳米SiO₂粒子含量较高、分子量较小、接枝率较高,或者在极性较大的基体树脂中时,迁移较快,分布梯度较大。      

纳米SiO2微球在PMMA凝胶聚合物电解质中的尺寸效应及其在全固态电致变色器件中的应用

本文采用St?ber法制备了不同粒径纳米SiO_2微球,将其加入到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基凝胶聚合物电解质中,研究了纳米SiO_2的尺寸效应及其对全固态电致变色器件性能的影响。研究发现,正硅酸乙酯和乙醇的体积比影响所得纳米SiO_2微球粒径大小,乙醇所占体积比例越大,制备的纳米SiO_2微球粒径越小。在PMMA基凝胶聚合物电解质中,当纳米SiO_2微球用量相同时,电解质的电化学窗口随着纳米SiO_2微球粒径的减小先增大后减小,离子电导率随纳米SiO_2微球粒径的增大而增大,在纳米SiO_2微球粒径为150 nm时电化学窗口达到最大,离子电导率的增速也变得不明显。当粒径为150 nm的纳米SiO_2微球含量为7wt%时,PMMA凝胶电解质的电化学窗口为4.8 V,电导率为1.13 mS/cm。以该电解质组装结构为:导电玻璃(ITO)‖SiO_2/碳酸丙烯脂(PC)-LiClO_4/PMMA‖金属-超分子聚合物‖ITO的透射式全固态电致变色器件,所得器件可在淡绿色和深蓝色之间变色,对比度高达60.1%,且器件的稳定性得以明显提高。     

聚丙烯酸酯-纳米二氧化硅接枝复合胶粒在熔融剪切场中的取向重排

以聚丙烯酸酯-硅烷改性二氧化硅（PAcr-MPS-SiO₂）石榴状接枝复合胶粒为分散相,以聚甲基丙烯酸甲酯树脂（PMMA）为连续相,在HAKKA转矩流变仪中进行熔融共混,考察不同交联结构复合胶粒在不同熔融共混条件下的剪切形变行为。发现:微米级复合胶粒在熔融共混过程中既受强力剪切场的诱导作用,同时又受复合胶粒接枝交联结构的约束作用,因而依次会经历球形、椭球形、棒状、微纤状等取向形态,但又不至于出现大规模的撕裂解离现象,从而可在聚合物基体中原位并排生成大量具有较大长径比的微纤状取向结构体。通过改变SiO₂表面MPS改性程度和SiO₂含量调节复合胶粒的交联程度,或通过改变螺杆转速调节熔融剪切场的剪切强度,可在一定范围内调控复合胶粒及其中的接枝SiO₂粒子簇的取向程度。其中,当胶粒凝胶率为40%、共混温度180℃、螺杆转速65 r/min、共混时间12 min时,可得到平均长径比达到11.8的规则并排取向结构。研究可为聚合物基体中原位构建和有效调控一维取向结构提供一种新途径。      

疏水性聚酰亚胺增强SiO2气凝胶复合材料的制备与表征

采用化学交联、溶胶-凝胶和表面改性的方法,制得疏水性聚酰亚胺（PI）增强SiO₂气凝胶复合材料。以均苯四甲酸二酐（PMDA）和4’,4’-二氨基二苯醚（ODA）为聚合单体,3-氨丙基-三己氧基硅烷（APTES）为封端剂,合成APTES封端的聚酰亚胺,与正硅酸乙酯（TEOS）混合形成前驱体。采用酸碱两步催化凝胶、湿凝胶依次进行表面疏水改性、溶液置换及CO₂超临界干燥,得到聚酰亚胺增强SiO₂气凝胶复合材料样品。利用FTIR、SEM、比表面积测试仪、万能材料试验机、接触角分析仪等表征样品的化学组成、微观形貌、孔结构、力学性能及疏水性能等。结果表明：PI质量分数为6wt%的样品密度为0.124 g/cm³,比表面积为724 m²/g,平均孔径尺寸为14 nm,接触角为134°,抗压强度为0.295 MPa。20wt%含量的PI增强SiO₂气凝胶样品抗压强度为0.556 MPa。     

硅烷偶联剂MPS对SiO2-聚丙烯酸酯复合微球接枝交联结构及剪切取向能力的影响

为了探究γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)对SiO₂-聚丙烯酸酯(PAcr)复合微球结构与性能的影响,在丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸甲酯的自由基悬浮共聚合体系中加入MPS、MPS偶联改性的SiO₂(MPS-SiO₂)纳米粒子或MPS偶联改性SiO₂纳米粒子的原始分散液,分别考察了非偶联MPS的量、偶联MPS的量、偶联与非偶联MPS的相对含量对SiO₂-PAcr复合微球交联程度和交联结构的作用规律,并进一步对比了具有不同交联结构复合微球的剪切取向能力。通过TEM观察发现,非偶联MPS会水解自缩聚产生直径约6 nm的颗粒（即MPS水解颗粒）,表面带有可聚合双键,能起到交联作用。MPS偶联改性SiO₂纳米粒子原始分散液除含有MPS-SiO₂纳米粒子外,还含有MPS水解颗粒,因而能构筑双重交联结构。具有这种双重交联结构的复合微球在HAAKE转矩流变仪中经熔融剪切可形成平均长径比高达12.0的取向体,而单独以MPS水解颗粒或MPS-SiO₂纳米粒子为交联点的微球经相同的熔融剪切过程只能形成平均长径比分别为9.1和8.8的取向体。这表明,偶联和非偶联MPS所构造的两种不同尺度的交联结构对SiO₂-PAcr复合微球剪切取向能力的提高有着显著的协同作用。      

几种不同改性剂对稻草/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯复合材料性能的影响

以稻草纤维及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）为原料,分别以活性炭、Al₂O₃、SiO₂和硅烷偶联剂为增强改性剂,通过混炼-模压工艺制备了改性剂-稻草/ABS复合材料,对比研究了几种不同增强改性剂的增强效果及其增强机制。结果表明：硅烷偶联剂对稻草/ABS复合材料的增强效果较差,活性炭、Al₂O₃和SiO₂对稻草/ABS复合材料的增强均优于硅烷偶联剂,其中Al₂O₃的增强效果最佳。当Al₂O₃的添加量（Al₂O₃∶ABS质量比）为5%时,Al₂O₃-稻草/ABS复合材料的拉伸、弯曲及冲击强度分别达到最大值27.719 MPa、61.05 MPa和26.53 kJ/m²;当无机物添加量（无机物∶ABS质量比）为5%时,复合材料的耐水性能表现为：5% Al₂O₃ > 5%活性炭 > 5% SiO₂ > 未添加,与复合材料的力学性能梯度相符;改性剂-稻草/ABS复合材料的流变性能则表现为：5%活性炭 > 5% Al₂O₃ > 5% SiO₂ > 未添加。     

CuFe2O4/纳米纤维素磁性复合材料的制备及催化性能

采用简单易行的一锅溶剂热法原位合成CuFe₂O₄/纳米纤维素（CuFe₂O₄/CNC）磁性复合材料,并研究CuFe₂O₄/CMC磁性复合材料催化剂在NaBH₄作用下催化还原4-硝基酚（4-NP）性能。结果表明:所制备的CuFe₂O₄/CNC磁性复合材料为单一尖晶石结构,具有超顺磁性,纳米颗粒尺寸约为10 nm,其饱和磁化强度为33.15 emu·g-1。与CuFe₂O₄纳米颗粒相比,CuFe₂O₄/CNC磁性复合材料的比表面积提高到89.9 m2·g-1（CuFe₂O₄纳米颗粒的比表面积为53.9 m2·g-1）。CNC有助于改善CuFe₂O₄的单分散性,且对4-NP的吸附作用能加快反应的传质速率。将CuFe₂O₄/CNC磁性复合材料用于催化还原4-NP,反应符合一级动力学特征;当CNC的添加量为0.2 g时,可以将4-NP（100 μL,0.005 mol·L-1）溶液在25 s催化还原完全,表现出优异的反应活性。催化剂循环使用5次后,对4-NP的转化率仍能保持90%以上。      

介孔氧化硅/氧化铈核壳双相复合颗粒的制备及其光催化降解活性

将CeO2纳米粒子负载在介孔氧化硅(W-mSiO2)支撑体上,制备了核壳结构的W-mSiO2/CeO2双相光催化复合颗粒.用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、氮气吸脱附、STEM-EDX mapping、Raman光谱、荧光光谱、紫外-可见漫反射光谱等手段分析样品的结构和性质,考察了复合光催化材料对亚甲基蓝(MB)的光催...     

癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料的制备与表征

以SiO2为载体,癸酸-棕榈酸为相变材料,采用溶胶-凝胶法制备了癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料,利用等温吸放湿法、步冷曲线法、FTIR、SEM、激光粒度分析仪(LPSA)、BET、TGA和DSC等对其进行性能测试和表征。结果表明:癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料的载体材料SiO2具有"笼"结构,其大量微孔形成三维空间网格结构既可以通过癸酸-棕榈酸与SiO2的物理嵌合方式包裹与束缚相变材料,又可以通过SiO2的亲水性能吸附水分子,具有良好的热湿性能。癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料表面光滑圆润无明显凹陷,颗粒粒径较小且均匀性较好(粒径为82.14nm、孔体积为0.010 7mL/g、孔比表面积为25.16m2/g、孔平均直径为26.63nm),属于纳米级有机相变芯材/无机基体复合材料;相变温度为19.88~23.13℃、相变潜热为38.55~42.56J/g,癸酸-棕榈酸的质量分数约为31.59%,满足人体舒适度的温度范围,适合在建筑领域中广泛应用。