羟基硅油改性酚醛树脂基碳纤维复合材料特性研究

利用FT-IR、SEM、拉伸试验等测试方法分析了羟基硅油改性酚醛树脂基碳纤维复合材料机理，并对羟基硅油改性酚醛树脂基碳纤维复合材料特性进行了研究。实验结果表明：羟基硅油能有效改善界面结合状态，提高酚醛树脂基碳纤维复合材料的拉伸强度，为合理调整原料配比，控制生产工艺参数，获得综合性能优异的复合材料奠定了基础。     

双官能基改性硅油的制备和表征

以八甲基环四硅氧烷(D4)、长链烷基甲基二甲氧基硅烷(HD-109)、N-β.氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(YDH-602)和六甲基二硅氧烷(MM)为原料,在四甲基氢氧化铵(TMAH)催化下,采用本体聚合反应合成了一种新型硅油-氨基与长链烷基共改性硅油(ADMPS).对实验条件进行了优化探索,结果表明:反应温度110～115℃、反应时间8h、YDH-602和HD-109用量占D4的质量分数分别为7%～8%和9%时,可获得黏度适宜、应用性能较好的双官能基硅油.用红外光谱、核磁共振氢谱对其结构进行了表征.     

羟基硅油改性SiO2制备复合粒子及超疏水涂层的制备与性能

利用羟基硅油的独特性质改性纳米SiO₂制备了一种具有纳米结构的弹性微米级复合SiO₂粒子,并用其与107硅橡胶复合制备出了超疏水涂层。探究了粒子用量对疏水性的影响。使用扫描电镜、接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪和热失重分析仪对改性后的粒子和超疏水涂层进行表征。结果表明：羟基硅油改性后的粒子与硅橡胶涂料相容性极好,由于粒子表面的硅氧烷分子链能与硅橡胶分子链缠结,且拥有多级粗糙结构的粒子能与固化后的硅橡胶树脂产生机械咬合,因此超疏水涂层拥有良好的机械性能。在40%含量时综合性能最好,疏水角为154.6°,能在500g负载下(约5.4kPa压强),在1000目砂纸上磨损6m仍具有良好的超疏水性。     

三乙烯基封端有机硅改性聚氨酯预聚物的合成与光固化性能表征

通过溶液聚合方法成功制备了三乙烯基封端的有机硅改性聚氨酯预聚物。通过傅立叶红外光谱(FT-IR)分析证实了三乙烯基封端的有机硅聚氨酯丙烯酸酯光固化预聚物的结构。研究了预聚物的固化速度、固化膜的力学性能和凝胶含量,并通过动态力学热分析(DMTA)进行了表征。与通用的单乙烯基封端的聚氨酯光固化膜相比,三乙烯基丙烯酸酯的引入有助于固化膜交联程度的提高,其中紫外光照射30秒时凝胶含量提高了3.1%,拉伸强度提高了192%。     

硅油基磁流体的制备及表征

以具有憎水、憎油特性的硅油作为磁性液体基液,以硅酸钠作为磁性粒子在基液中的包覆分散剂,六甲基硅氧烷为稳定剂,制备出硅油基磁流体。对其制备条件及其性能做了研究,结果表明,当反应温度为80℃,溶液pH=9,硅酸钠的加入量为3.6mol时,制得的硅油基磁流体的分散稳定性最好,磁性颗粒的平均颗粒为8nm。     

高羟基含量丙烯酸酯乳液的制备和表征

用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸和甲基丙烯酸β-羟乙酯制得了高羟基含量的四元共聚乳液,考察了羟基含量对乳液聚合的影响,用红外光谱(IR)分析了共聚乳液的结构,用透射电镜(TEM)观察了乳胶粒子形态,用激光散射粒度分布仪测试了乳胶粒子粒径及其分布,用综合热分析仪测试了共聚物的耐热性能。结果表明在羟基含量大于10%时,随着羟值的增加,凝聚物呈上升趋势,乳胶粒子呈凝聚状态,乳胶粒平均粒径增加,耐热性能下降。     

羟基硅油改性CaO-SiO2-TiO2有机-无机杂化材料的制备与显微结构

采用溶胶-凝胶法制得了均匀、无裂纹的羟基硅油改性CaO-SiO2-TiO2有机-无机杂化材料。X射线衍射谱图和傅立叶红外吸收光谱的研究表明,制得的材料是非晶态的,由结合了聚二甲基硅氧烷链段的二氧化硅和二氧化钛网络组成,其中钙离子以离子键形式与网络相结合。通过对凝胶粉末的差热分析和热失重分析,确定了材料的热处理制度。通过扫描电子显微镜对材料表面的显微结构进行了观测和表征。溶胶-凝胶法制得的有机-无机杂化材料通常显示低弹性模量、高延展性及高机械强度。因此,羟基硅油改性CaO-SiO2-TiO2杂化材料有望成为一种新型的骨修复材料。     

端羟基聚丁二烯改性聚醚酯弹性体的合成与表征

以对苯二甲酸二甲酯(DMT)、1,4丁二醇(BD)、聚四氢呋喃醚(PTMG)和端羟基聚丁二烯(HTPB)为原料,采用熔融缩聚方法一步合成了一系列端羟基聚丁二烯改性的聚醚酯弹性体(PBT-co-PTMG/HTPB)。通过红外、核磁和凝胶色谱等分析方法对其分子结构和分子量进行了表征;测定了聚合物的热性能和物理力学性能。结果发现,随着PBT-co-PTMG/HTPB共聚物中端羟基聚丁二烯含量的增加,数均分子量逐渐增大,最高突破8万;玻璃化转变温度由-25℃降低到-65℃,耐低温性能得到明显改善;共聚物力学性能测试结果表明,当HTPB的质量分数在10%以下时,其强度和断裂伸长率随着HTPB含量的增加而变大,但是质量分数超过10%以后,材料的强度和断裂伸长率随其含量的增加而变小。     

聚丙烯酸酯材料改性技术概况

聚丙烯酸酯是一类由丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯为主要原料合成的高分子聚合物,它具有良好的力学性能、耐候性能和耐酸碱性能,其制备工艺简单,成本低廉,被广泛用作皮革涂饰、建筑涂料和木材的成膜材料.但由于纯聚丙烯酸酯的抗菌性能、力学性能和热稳定性能较差,限制了其应用范围,因此,可通过化学改性和结构设计改善其性能.利用环氧树脂改性丙烯酸酯得到的环氧丙烯酸酯兼具两者的优点,拥有良好的耐候性和热稳定性.目前环氧树脂改性丙烯酸酯主要有三种方法:物理共混法、酯化改性法、接枝共聚法.聚氨酯一般由异氰酸酯和含活泼氢的化合物聚合而成,可分为聚酯型聚氨酯和聚醚型聚氨酯.聚氨酯丙烯酸酯复合乳液固化涂膜具有优异的耐高温性能和机械加工性能,已被广泛应用于油墨、涂料、胶粘剂等领域.聚氨酯改性的方法有:物理共混法、复合共聚法、核壳共聚法、互穿聚合物网络法.氟聚合物材料具有很多优异的性能,如极低的表面能、优异的稳定性.将含氟基团引入丙烯酸酯乳液中,在固化成膜过程中,含氟基团会向膜表面富集,保护其内部结构,从而获得了性能优异的丙烯酸酯树脂.有机硅是一类无机有机高分子,可以用来连接无机物与有机物.有机硅改性丙烯酸酯的主要方法有:缩聚法、自由基聚合法、硅氢加成法、互穿网络法等.纳米材料的发展也对聚丙烯酸酯的改性起到了积极的作用,纳米材料改性聚丙烯酸酯既可以弥补乳液本身的不足,也具有纳米粒子的优良特性,目前常用的纳米粒子主要有ZnO、Fe3 O4、Al2 O3、TiO2等.本文介绍了采用环氧树脂、聚氨酯、有机氟、有机硅和纳米粒子对聚丙烯酸酯进行改性的研究进展,综述了近年来这些改性物质的结构特点、改性方法、改性性能等方面的研究成果,并对其发展方向进行了分析和展望.     

水溶性蒙脱土改性聚丙烯酸钠的合成及性能研究

采用水溶液插层聚合法制备水溶性蒙脱土改性聚丙烯酸钠(PNaAA)复合材料.研究了溶液pH值、有机蒙脱土及APS/SFS/AIBA引发体系用量对产物特性黏数及溶解时间的影响,并对其热稳定性、溶液性能与未改性聚丙烯酸钠进行了比较.结果表明:以自制有机蒙脱土用原位聚合方法制备的改性聚丙烯酸钠特性黏数可提高21%,并能够在其耐降解、耐剪切和耐高温能力上有较大提高.     

含氟聚丙烯酸酯自分层乳胶涂料的制备与性能

为制备通过一次涂布而形成多层的自分层涂料,实现对基材的有效保护,通过种子乳液聚合制备了含氟与纯丙烯酸酯两种乳液,并将其复配成可自分层的乳胶涂料。分别用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、光学显微镜和动态力学谱仪(DMA)对涂膜进行了表征。结果表明,随共聚单体中甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEMA)的含量增大,涂膜不透明性增大,光学显微镜表明涂膜出现分层现象;FT-IR分析表明,涂膜的上下表面—CF3的含量不同,上表面有更多的含氟单体;DMA分析表明,力学内耗峰随含氟乳液用量比例增多而变宽,也说明涂膜已产生相分离,得到了自分层涂料。     

聚丙烯酸酯/纳米TiO2复合材料的制备与性能

通过无皂-原位乳液聚合法,以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯为原料,采用反应性乳化剂1-烯丙氧基-3-(4-壬基苯酚)-2-丙醇聚氧乙烯醚硫酸铵(DNS-86)制备聚丙烯酸酯/纳米TiO2复合材料。采用红外光谱(FT-IR)、动态激光光散射(DLS)、透射电镜(TEM)等检测手段对复合材料的结构进行了表征,通过力学性能、耐水性测试研究了纳米TiO2对复合材料性能的影响。FT-IR测试结果表明纳米TiO2与聚合物发生了相互作用,有少量的TiO2被接枝到聚合物分子中。DLS测试结果表明与纯聚丙烯酸酯相比,聚丙烯酸酯/纳米TiO2复合乳液乳胶粒的平均粒径和粒径分布都有所降低。TEM测试结果表明纳米TiO2分布在聚合物基体中。复合材料的性能测试结果表明,当纳米TiO2的加入量为0.5%时,聚丙烯酸酯/纳米TiO2复合材料的综合力学性能较好;纳米TiO2的加入可提高复合材料的耐水性。     

Sorption of Pb(II) on sodium polyacrylate modified bentonite

Bentonite is widely used in various anti-seepage systems in landfills and is often exposed to leachate that are strongly acidic and have high concentrations of heavy metals. However, natural bentonite cannot resist the damage caused by cations and adsorbs harmful substances from the liquid in the process of permeation simultaneously. In order to solve this obstacle problem, we investigate the sorption characteristics of previous sodium polyacrylate bentonite (SPB), which has the low permeability and chemical resistance. A series of batch sorption experiments were performed to evaluate the degree of influence of parameters (contact time, pH, temperature, and concentration of Pb(II)). The resultant SPB samples were characterized using thermogravimetric analysis and scanning electron microscopy. The results indicated that negatively charged hydrophilic group (carboxyl group, -COOH) of sodium polyacrylate formed a directional arrangement and wrapped the layers of bentonite. This makes the polyacrylate sodium membrane to allow water to pass through easily and block the cations, thereby protecting bentonite from the cation exchange reaction. Compared with raw bentonite (RB), the sorption of Pb(II) of SPB was significantly improved in acid, and the maximum sorption capacity increased by about 20%, reaching 72.89 mmol/100 g. Thus, SPB is an ideal impermeable material to block the leachate and it exhibits low permeability, chemical resistance, and high adsorption for heavy metals.     

交联聚丙烯酸钠与交联羧甲基淀粉复配的高吸水性树脂的制备

采用交联聚丙烯酸钠和交联羧甲基淀粉进行复配,将两种原料按配比经混合、糊化、制片、粉碎、筛分制得复配高吸水性树脂成品.研究表明,最佳制备条件为:交联聚丙烯酸钠与交联羧甲基淀粉的质量比为8,糊化时的加水量为400g/g,糊化25min,制片温度为140℃.此产品将这两种高吸水性树脂组分的优缺点互补,生产成本低、安全性好,其吸蒸馏水倍率为800～1100倍,吸生理盐水的倍率为60～95倍.     

羟基封端的有机硅低聚物的合成

采用甲基三乙氧基硅烷,二甲基二乙氧基硅烷,苯基三乙氧基硅烷为原料,通过水解-缩合反应合成一种羟基封端的有机硅低聚物,并初步研究了有机硅低聚物的合成条件。实验表明:反应温度为70℃,时间为4h,pH为3,可合成羟基封端的有机硅低聚物。红外光谱表明,合成的有机硅低聚物在Si-OC2H5及Si-O-Si处都出现吸收峰,其结构与理论基本相符。     

高压缩强度聚丙烯酸盐/聚硅氧烷互穿网络水凝胶的制备

利用γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)的水解和缩聚,将其引入聚丙烯酸盐水溶液中,以N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵为引发剂采用水溶液聚合法合成出具有较高压缩强度的新型聚丙烯酸盐/聚硅氧烷互穿网络聚合物.压缩实验表明,压缩强度受KH-560用量,水凝胶溶胀率及交联密度的影响.由于含有离子性基团,该新型水凝胶具有pH敏感性.     

聚丙烯酸酯胶粘剂的合成与表征

本文研究了丙烯酸酯类胶粘剂 .通过采用不同单体、引发剂及引发剂的用量 ,合成一系列丙烯酸酯系胶粘剂 .并对其粘度、粘接强度 ,含固量和固化时间的检测找出最佳条件 ,测得了一系列性能参数显示较好的综合性能 .     

KH550交联改性无溶剂聚氨酯/丙烯酸酯乳液的合成应用

采用原位聚合法,合成了一系列γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性的无溶剂阴离子型聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液(WPUA)。重点考察了KH550用量对WPUA乳液及涂膜性能的影响,通过红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、粒度分析仪(DLS)、原子力显微镜(AFM)、吸水率测试等对其相关性能进行了表征。结果表明,KH550反应到聚氨酯链段上且当m(KH550)=1.05%(占整个反应物总量,下同)时,WPUA乳液稳定性较好,平均粒径为104.5nm,其热稳定性也较佳,涂膜表面平坦且较规整,硬度可达2H,耐冲击性合格,附着力达到0级,吸水率低至8.57%。     

无机胶凝成型活性炭的制备及性能研究

用水泥熟料作胶凝剂,探讨粉末活性炭的成型及性能。通过引入硅微粉与采取蒸压养护措施提高材料强度、缩短制备周期;用扫描电子显微镜(SEM)观察微观形貌,用抗压强度、碘吸附值、气孔率、吸水率、含炭量等指标评价试样的综合性能。研究结果表明,将70%(质量分数)活性炭粉末、25%(质量分数)水泥熟料粉末与5%(质量分数)硅微粉充分混合均匀后,造粒、成型,在195℃蒸压釜中养护6h,可制得性能良好的无机胶凝成型活性炭材料;试样的物理性能:碘吸附值为551.72mg/g,抗压强度为7.25MPa,炭含量为58.48%,气孔率为57.34%,吸水率为69.42%。