纳米二氧化硅/聚氨酯仿木材料的制备与性能研究

以纳米SiO_2为改性剂,采用"一步法"制备聚氨酯仿木材料,并对仿木材料的抗弯性能、抗拉伸性能、抗压缩性能及纳米SiO_2对聚氨酯仿木材料的复合机理进行探讨。研究结果表明:添加纳米SiO_2使仿木材料的弯曲断裂力降低,使断裂形变量增加;当纳米SiO_2添加量为3%时,仿木材料的拉伸应力及相对伸长率最大。而当纳米SiO_2添加量为5%时,仿木材料的压缩形变量最大。红外光谱显示814 cm~(-1)处的吸收峰对应于Si-O-C键的吸收,表明纳米SiO_2与聚氨酯中的基团发生了化学反应,形成了一定的键合。     

纤维素纳米改性技术及其性能研究

本论文利用NMMO(N-甲基吗琳-N-氧化物)技术溶解纤维素,并向纤维素溶胶中添加纳米填料制备纤维素包装膜,同时研究了填料种类和添加量对纤维素包装膜性能及结构的影响.结果表明:纳米改性蒙脱土、纳米改性SiO2及纳米改性CaCO3添加量分别为0.5%、1.5%和0.6%时制备的无机充填纤维素包装膜的力学性能较好,且纳米无机填料的添加可以明显改善其透氧性能.     

纳米SiO2改性对聚丙烯薄膜力学性能和阻隔性能的影响

为了改变聚丙烯薄膜的物理力学性能及阻隔性能,研制了一种自制的纳米SiO2改性助剂,通过与聚丙烯树脂熔融共混,吹制出聚丙烯/纳米SiO2复合薄膜,并对其拉伸性能、穿刺性能、摩擦系数、剥离强度等物理力学性能以及透氧、透湿等阻隔性能进行了测试。研究结果表明,当纳米SiO2的添加量为0.061%时,改性聚丙烯复合薄膜的拉伸性能及剥离强度有较大提高,穿刺性能、摩擦系数降低,同时,随着纳米SiO2添加量的增加,改性聚丙烯复合材料对水蒸气及氧气的阻隔性能显著增强。     

改性凹凸棒土填料在抑菌纸中的应用研究

采用硅烷偶联剂KH550对凹凸棒土(attapulgite,ATP)填料进行改性,再对改性后的ATP负载银离子制备具有抗菌活性的造纸填料。探讨改性ATP载银量的影响因素并对抑菌纸的抑菌性能和物理性能进行评价。结果表明:载银时间、载银温度、硅烷偶联剂KH550用量和硝酸银浓度均对载银量有正向影响,60 min、50℃、硅烷偶联剂用量75%和1 mol·L~(-1)的硝酸银溶液是最合适的载银条件;当填料添加量为10%时,纸张留着率为55.38%,纸张的抗张指数高于空白纸页;抑菌纸对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均呈现出抑菌性能。     

硅改性疏水型水性聚氨酯的制备及性能研究

采用原位聚合的方法将γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)引入到含有硅氧烷(PDMS)的聚氨酯预聚体中,得到一系列KH550封端的硅改性水性聚氨酯(KH550-SiWPU).结合FT-IR、XPS、热重分析仪、接触角测角仪等表征手段研究KH550封端、PDMS改性对系列水性聚氨酯性能的影响.结果表明:当PDMS含量为8%,KH550封端含量为40%时,所得水性聚氨酯的疏水性能最佳,水滴角可达105°,吸水率为24.6%,表面能为25.06 mN/m,相比未改性水性聚氨酯(水滴角为81°,吸水率为88.4%,表面能为44.03 mN/m)水滴角提升30%,吸水率下降72%,表面能下降43%.同时,热稳定性和力学性能等其他性能也得到一定程度的提升,进一步表明KH550封端,PDMS改性对于提升水性聚氨酯的综合性能尤其是疏水性能具有重要作用.     

纳米二氧化钛/聚氨酯复合涂饰剂性能研究

纳米二氧化钛采用表面活性剂改性后与水性聚氨酯乳液混合制备纳米二氧化钛/聚氨酯复合涂饰剂,探讨了纳米二氧化钛的质量分数w(nano-TiO2)对复合乳液及涂膜性能的影响。透射电镜观察表明纳米二氧化钛在复合乳液中分散良好。结果表明,纳米二氧化钛/聚氨酯复合乳液的黏度低于纯聚氨酯乳液的黏度,且随w(nano-TiO2)的增加而降低;涂膜的拉伸强度随w(nano-TiO2)的增加先增加后减少,当w(nano-TiO2)为3%时最高;涂膜的抗菌性及抗紫外线性能均随w(nano-TiO2)的增加而增加。     

硬脂酸钠对原位改性纳米CaCO_3的壳聚糖基复合涂膜性能的影响

采用原位改性的方法制备纳米CaCO_3,在此基础上制备壳聚糖基复合涂膜。利用扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)及傅里叶变换红外吸收光谱(FT-IR)研究不同添加量的硬脂酸钠对纳米CaCO_3/壳聚糖复合涂膜形貌、晶型、结构的影响。以纳米CaCO_3/壳聚糖复合涂膜的拉伸强度、断裂伸长率、水蒸气透过率、透光性、抑菌性为评价指标,研究硬脂酸钠对原位改性纳米CaCO_3的壳聚糖复合涂膜性能的影响。研究结果表明:经硬脂酸钠原位改性的纳米CaCO_3/壳聚糖涂膜中纳米粒子分散均匀,涂膜表面及断面平整,壳聚糖基本结构改变,CaCO_3以非晶态形式存在。当原位改性剂硬脂酸钠的添加量为2%时,纳米CaCO_3/壳聚糖复合涂膜的机械性能、水蒸气透过量、透光性、水溶性指标最佳。硬脂酸钠对纳米复合涂膜抑菌效果无明显影响。     

纤维素纳米晶体/石墨烯复合溶液对双组份水性聚氨酯涂料性能的影响

随着大众生活品质的提升,对于水性木器涂料的性能要求也不断提高,无毒环保、力学性能优良的水性涂料在家居木制品行业的应用需求不断增多。本研究围绕水性木器涂料,以纤维素纳米晶体溶液(CNC)为分散液,以生物质源石墨烯(Gr)为涂料改性剂,开发出高硬度、高附着力、高耐磨特性的双组份水性聚氨酯涂料(2K-WPU),改善水性涂料力学性能不理想的现状,以扩大其在家居木制品行业的应用范围。研究结果表明:CNC/Gr复合溶液的添加,使2K-WPU固化后涂层的硬度、耐磨性有不同程度的提高,而光泽度有所下降。其中,涂层附着力在CNC/Gr不同添加量条件下保持1级不变;铅笔硬度由5H提高至6H;CNC质量浓度为4%,Gr添加量占比为3%时,涂层的耐磨性最好,磨耗量为0.0 453 g;涂层光泽度随CNC/Gr添加量增加,由21.8%降低至6.1%。CNC/Gr改性水性涂料的方法,绿色环保且实验步骤简单易操作,为开发性能优良的功能型水性木器涂料提供有效途径。     

纳米石墨烯片—石蜡复合相变蓄冷材料制备方法及热物性研究

纳米石墨烯材料由于其良好的热物性已成为研究热点。文章以纳米石墨烯片为填料,通过机械法和化学改性法,得出在纳米石墨烯片—石蜡复合相变材料的分散体系中聚酯型超分散剂的最佳添加量为2%。试验通过沉淀、分离得到复合相变材料的稳定均匀分散液,分析研究得出纳米石墨烯片的添加量对复合相变材料的相变起始点、终止点以及相变峰值等温度参数并没有太大影响,但纳米石墨烯片的添加量过多过少都会使复合相变材料的相变潜热降低,当纳米石墨烯片的添加量为1.5%时,复合相变材料的相变潜热较纯石蜡升高0.7%。同时纳米石墨烯片—石蜡复合相变材料具有良好的循环稳定性。     

静电驻极mTiO2@PVDF电纺膜用于空气过滤

采用硅烷偶联剂KH570对TiO_2纳米颗粒进行改性并掺杂到PVDF溶液中,通过静电纺丝工艺制备出改性TiO_2掺杂PVDF(mTiO_2@PVDF)电纺膜,再对mTiO_2@PVDF电纺膜进行静电驻极处理。通过粒径测试、红外光谱分析、紫外-可见光吸收光谱分析等表征TiO_2纳米颗粒的改性效果,并对静电驻极处理后的mTiO_2@PVDF电纺膜的表面形貌与结构、孔径分布、透气性能、拉伸性能、驻极性能、拒水性能和过滤性能等进行测试。结果表明:mTiO_2纳米颗粒掺杂量为5.0%(质量分数)时,mTiO_2@PVDF电纺膜的综合性能最佳,水接触角为122.3°,表面电势达到-9.0 kV左右,过滤效率为98.627%;当mTiO_2@PVDF电纺膜的面密度为2.2 g/m~2时,其过滤性能最佳,过滤效率为98.799%,过滤阻力为90 Pa。该结果显示静电纺丝技术结合静电驻极技术可获得高效低阻的纳米纤维过滤材料。     

乙酸木素改性聚氨酯材料的性能研究

采用乙酸制浆法对多枝桉木片进行蒸煮,提取蒸煮废液中的木素,用得到的乙酸木素(AAL)对传统的聚氨酯材料进行改性,并对改性后聚氨酯材料的热力学性能和机械性能进行了测试.结果显示,无论是热力学性能还是机械性能,改性后的聚氨酯材料较未改性前都有明显的提高,且随着乙酸木素添加量的不断增加,材料的热力学性能不断提高;而材料的机械性能是先提高后降低,当乙酸木素添加量在20%左右时改性聚氨酯材料有更高的抗拉强度.     

纳米Fe~(3+)-TiO_2改性聚乙烯醇基紫胶复合涂膜材料工艺优化

以新型纳米Fe3+-TiO2、紫胶、琥珀酸单甘油酯(succinylated monoglycerides,SMG)添加量为影响因素,对乳化紫胶聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)溶液体系改性,以成膜透湿率为指标,通过响应面试验方法优化复合膜制备工艺,并对复合膜抑菌性能进行研究。结果表明:紫胶协同纳米Fe3+-TiO2交联改性PVA能显著降低PVA基膜材料的透湿率(P0.05);复合膜中紫胶添加量与纳米Fe3+-TiO2及SMG添加量对成膜透湿率有显著的交互作用(P0.05);以复合膜透湿率为指标的回归优化结果:纳米Fe3+-TiO2添加量9.18 mg/100 m L、紫胶添加量1.33 g/100 m L、SMG添加量0.92 g/100 m L,此时成膜透湿率为(392.43±8.37)g/(m2·24 h),比PVA单膜降低了60%以上;复合膜在可见光催化反应180 min后,与PVA单膜相比,沙门氏菌和李斯特菌的活菌数量分别降低1.8(lg(CFU/m L))和1.6(lg(CFU/m L)),说明纳米Fe3+-TiO2改性PVA基紫胶复合涂膜材料能赋予其可见光催化靶向抑菌性能。     

自分散纳米碳粉的制备及性能

利用三聚氯氰和对-β-羟基乙砜苯胺硫酸酯合成2-[4-(4,6-二氯-1,3,5-三嗪-2-酰胺基)苯基磺酰基]乙基硫酸钠(SDTES)。先采用KH550改性纳米碳粉,再采用SDTES处理KH550改性纳米碳粉制备自分散纳米碳粉。采用透射扫描电子显微镜(TEM)和红外光谱仪表征纳米碳粉的物理形貌和化学组成,并测试纳米碳粉的粒径、Zeta电位、分散性和失重率。结果表明,自分散纳米碳粉粒径增大10 nm左右,Zeta电位为-38.70 mV,分散性较好;自分散纳米碳粉分散液静置1个月后仍分散均匀;但自分散纳米碳粉的耐热性有所下降。     

改善高填纤维复合材料抗水性能的研究

以高岭土为填料的高填纤维复合材料的抗水性能较差.实验通过改变配方中填料的种类和添加AKD的方式来提高纤维复合材料的抗水性能.结果表明,用滑石粉、碳酸钙取代高岭土时,纤维复合材料的抗水性能明显改善.在纤维复合材料中添加AKD能在一定程度上改善以高岭土为填料的纤维复合材料的抗水性能,但AKD用量远大于常规纸张中AKD的用量.这种差别可能与纤维复合材料中的填料含量高、填料的粒径小和比表面积大等因素有关.     

纳米SiO_2改性聚丙烯薄膜的制备及力学性能研究

为了提高聚丙烯薄膜的力学性能,研制了一种纳米Si O2改性剂,采用熔融共混法将纳米改性剂填充到聚丙烯树脂中,流延、双向拉伸制备聚丙烯/纳米Si O2复合薄膜,并对其拉伸性能、穿刺性能等力学性能及阻隔性能(透湿)进行测试。结果表明,当纳米Si O2质量分数为0.8%时,改性薄膜的拉伸强度较未改性薄膜提高18%,杨氏模量提高58%,断裂伸长率提高65%。     

玄武岩织物增强聚乳酸复合材料的制备及其拉伸断裂性能

为提高聚乳酸复合材料的力学性能,以玄武岩织物(BF)为增强材料,聚乳酸(PLA)为基体材料,采用真空灌注法制备玄武岩织物增强聚乳酸复合材料。研究了偶联剂KH550质量分数、铺层层数、铺层角度对BF/PLA复合材料拉伸断裂性能的影响,并借助扫描电子显微镜对复合材料拉伸实验后的断裂形貌图进行分析。结果表明:随着KH550质量分数的增加,BF/PLA复合材料的拉伸断裂强度出现先增大后减小的趋势,且KH550质量分数为3%时处理效果最佳,此时复合材料的拉伸断裂强度提高到82 MPa,且断面整齐;玄武岩织物铺层角度为0°和90°时,复合材料的拉伸断裂性能较优,45°铺设时最差,且拉伸实验后层间分离现象明显;在一定范围内复合材料的断裂强度随玄武岩织物铺层层数的增加而增加。     

添加改性纳米SiO2对芳纶纸性能的影响

采用4种不同用量的硅烷偶联剂KH-550对纳米SiO₂表面进行改性,并检测改性后纳米SiO₂粒径的大小;研究了改性后纳米SiO₂的添加量对芳纶纸性能的影响;通过扫描电镜(SEM)观察添加改性纳米SiO₂后芳纶纸的表观形貌,并将纳米SiO₂添加前后纸张抗张强度和介电强度进行了对比。结果表明,随着硅烷偶联剂用量的增加,改性纳米SiO₂的粒径有所减小;当纳米SiO₂与硅烷偶联剂KH-550配比为5 g∶20 mL、改性纳米SiO₂添加量为5%时,芳纶纸的抗张强度提高了66.2%,硅烷偶联剂用量的增加对纸张伸长率有一定影响,其紧度变化不明显;SEM图显示改性纳米SiO₂粒子填充在纸张空隙处利于纸张性能的增强;添加改性纳米SiO₂较未添加纳米SiO₂和添加未改性纳米SiO₂芳纶纸的抗张强度和介电强度均有所提高。     

凹凸棒粘土改性水性聚氨酯皮革涂饰剂的结构与性能(续)

采用乳液共混的方法,将酸处理过的凹凸棒粘土(HAT)添加到聚氨酯皮革涂饰剂乳液中,制备了凹凸棒粘土改性的水性聚氨酯皮革涂饰剂(APU)。通过FT-IR、XRD、SEM对HAT及不同含量HAT改性的APU进行了结构研究;测定了改性样品的粒径及其分布、热失重、拉伸强度、断裂伸长率、吸水率、表面静态接触角和透水汽速率,在此基础上对HAT在聚氨酯基质中的分散和对聚氨酯膜性能的影响进行了分析。结果表明:少量HAT以一维纳米结构分散在聚氨酯的基质中,可以明显提高聚氨酯胶膜的物理机械性能、热稳定性及卫生性能。该研究显示凹凸棒是一种有效的水性聚氨酯涂饰材料改性剂。     

凹凸棒粘土改性水性聚氨酯皮革涂饰剂的结构与性能

采用乳液共混的方法,将酸处理过的凹凸棒粘土(HAT)添加到聚氨酯皮革涂饰剂乳液中,制备了凹凸棒粘土改性的水性聚氨酯皮革涂饰剂(APU)。通过FT-IR、XRD、SEM对HAT及不同含量HAT改性的APU进行了结构研究;测定了改性样品的粒径及其分布、热失重、拉伸强度、断裂伸长率、吸水率、表面静态接触角和透水汽速率,在此基础上对HAT在聚氨酯基质中的分散和对聚氨酯膜性能的影响进行了分析。结果表明:少量HAT以一维纳米结构分散在聚氨酯的基质中,可以明显提高聚氨酯胶膜的物理机械性能、热稳定性及卫生性能。该研究显示凹凸棒是一种有效的水性聚氨酯涂饰材料改性剂。     

磷酸化改性纤维素纳米纤丝复合聚氨酯制备pH响应性形状记忆材料

本研究通过在纤维素大分子中引入磷酸基团获得具有pH敏感性的磷酸化纤维素纳米纤丝(Phosphorylation Cellulose Nanofibril,PCNF),然后采用溶剂共混复合聚氨酯(PU)成功制备了具有pH响应能力的形状记忆材料。探究了不同PCNF接枝已内酯材料(PCNF-CL)添加量下PCNF/PU复合材料(SMPU)在酸碱条件下的形状记忆性能。结果表明,在酸碱条件下PCNF-CL与PU分子间能可逆地产生一种氢键缔合,这种作用产生不同的效果可使材料固定和回复形状;当PCNF-CL添加量为10%时,在pH值=1的条件下,该材料可以加工成临时形状,固定率为99.8%,pH值=13时又回复到初始形状,回复率达到99.5%;力学拉伸结果表明,在添加PCNF-CL后SMPU复合材料的力学强度显著提升,且在添加量为1%时拉伸强度达到最大。