聚酰亚胺/TiO2有机-无机纳米复合膜材料的合成与表征

以钛酸丁酯作前驱物，NMP为共溶剂，在可溶性聚酰亚胺PI(HQDPA．DMMDA)中通过溶胶．凝胶法制备出高TiO2含量的PI／TiO2有机-无机纳米复合膜材料。TiO2的实际含量高达35．5％时仍能成膜，低于27．2％时为透明浅黄色纳米复合膜。并通过XPS、WAXD、TG、DSC等手段对复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明，在TiO2含量为27．2％时，PI／TiO2复合材料中TiO2的平均颗粒尺寸为35nm左右；热分解温度和玻璃化转变温度明显升高；复合材料力学性能良好。     

不同性能的双亲性纳米TiO2复合粒子改性聚偏氟乙烯超滤膜结构与性能的研究

利用无皂乳液聚合法合成双亲性聚丙烯酸(PAA)-g-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)-g-硅烷偶联剂KH570-g-纳米TiO2复合体,通过调节亲水链中丙烯酸(AA)与甲基丙烯酸甲酯(MAA)单体的比例控制复合粒子的表面性能.利用红外光谱、接触角测定、扫描电镜(SEM)等表征技术研究不同表面性能的双亲性纳米TiO2复合粒子...     

纳米SiO2对聚醚砜酮复合材料摩擦学性能的影响

在MM-2000型摩擦磨损试验机上考察了不同载荷和速度下纳米SiO2含量对聚醚砜酮（PPESK）复合材料摩擦磨损性能的影响，并利用扫描电子显微镜（SEM）观察分析PPESK及纳米SiO2/PPESK复合材料磨损表面形貌及磨损机理，结果表明：纳米SiO2不但可以提高PPESK的耐磨性，而且还有较好的减摩作用，在本研究的试验条件下，当纳米SiO2的质量分数为25%时，填充PPESK复合材料具有最佳摩擦学性能。随着载荷的增大，填充PPESK的摩擦系数降低，填料含量在20%质量分数以下时随载荷增大其耐磨性提高较明显，而填料含量超过20%质量分数时载荷对复合材料耐磨性的影响不大。     

纳米TiO2薄膜的制备及其性能研究

以钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶工艺制备了TiO2溶胶,并用浸渍提拉法在陶瓷基体上负载了TiO2薄膜.探讨了前躯体浓度和热处理方式对TiO2薄膜性能的影响.此外,通过XRD表征,检测了TiO2的晶体结构.结果表明:500℃下煅烧的TiO2薄膜为锐钛型结构;随着前驱体浓度的增大,薄膜的亲水性能变化不大,光降解性能逐渐提高;陶瓷片每负载一层TiO2薄膜后煅烧一次,薄膜的附着力提高.     

聚醚砜超滤膜的亲水化改性研究进展

聚醚砜(PES)超滤膜的疏水性导致在处理水的过程中驱动力高、易污染,需要亲水化改性．调研了PES超滤膜的亲水化改性方法：物理共混、化学共聚、表面物理吸附、表面化学处理、表面接枝等．围绕亲水化综述了PES超滤膜亲水改性的研究进展．     

纳米纯丙胶乳制备TiO2-SiO2杂化材料的研究

用溶胶-凝胶法制得的纳米TiO2-SiO2溶胶，与纳米级的纯丙微胶乳直接共混，制备了聚丙烯酸酯／TiO2—SiO2纳米复合胶乳。用红外光谱（FT—IR）、热重分析仪（TGA）和紫外-可见光谱仪（UV—Vis）分别表征了纳米复合胶膜的化学结构及形态、热学和光学性能。实验证实，该纳米杂化材料具有优异的紫外线屏蔽作用和热稳定性。     

用于纸基材料抗老化的纳米TiO2制备及结构表征

目的对纳米TiO_2进行有机无机改性,使其保持原有的抗紫外特性,同时降低光催化活性,实现对纸基材料的抗老化保护。方法以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,通过溶胶-凝胶法在纳米TiO_2表面包覆纳米二氧化硅(SiO_2)壳层,再用硅烷偶联剂KH570进行有机改性,制备无机-有机复合微粒,对试样进行SEM, TEM, UV-Vis, XRD, FT-IR分析表征,探讨TEOS用量对复合微粒形貌、抗紫外效果以及光催化性的影响。结果经过改性后SiO_2以无定形态成功包覆于纳米TiO_2表面,且以Si—O—Ti键结合,复合微粒的分散性得到明显提高。包覆层的厚度与TEOS用量有关,随着TEOS用量的增加,在不影响复合微粒紫外屏蔽效果的同时,复合微粒的光催化性能明显降低。结论复合改性降低了纳米TiO_2的光催化性,而对抗紫外性的影响较小,这对于其在纸质文物抗老化保护液中的应用非常有利。     

TiO2溶胶杂化改性PPESK超滤膜的制备及性能

采用溶胶-凝胶法制备TiO2溶胶,优化了溶胶制备条件。采用相转化法制备了一系列TiO2含量的PPESK/TiO2有机-无机杂化超滤膜,并通过SEM,水接触角和超滤实验考察了TiO2含量对膜结构和性能的影响.结果表明,冰乙酸、去离子水和NMP用量分别为2,2,20mL时,溶胶胶凝时间为42.5h,利于杂化膜的制备.TiO2溶胶的加入,抑制了亚层指状孔的发展,利于海绵状孔的生成.膜的孔隙率、亲水性和抗污染性得到了明显改善.当TiO2质量分数为0.4%时,膜的纯水通量由310L/(m2·h)提高到427L/(m2·h),清洗后,膜通量恢复率为95.2%.但加入过量的TiO2溶胶时,纳米粒子的团聚使得杂化膜的各项性能下降.PPESK/TiO2杂化膜更适于高温凝结水的回用处理,处理效率高.     

聚醚砜酮合金超滤膜的制备及表征

采用含二氮杂萘酮结构的磺化聚醚砜酮与聚醚砜酮共混的方法制备了一种新型荷电超滤膜.通过孔隙率、表面接触角、离子交换容量以及对达旦黄水溶液、聚乙二醇(PEG)6000水溶液分离性能的测试和扫描电镜对膜孔结构的观察,研究了合金膜中磺化聚醚砜酮含量对膜性能的影响规律.结果表明:当铸膜液中磺化聚醚砜酮含量从0增加到3%时,合金超滤膜水通量增大到491 L/(m2.h),对PEG6000的截留率可达86%.合金超滤膜具有高水通量、高截留率、亲水性好等特点.     

纳米TiO2填充聚醚砜酮复合材料的摩擦学性能

采用热压成型的方法制备了纳米TiO2填充聚醚砜酮(PPESK)复合材料，在MM—2000摩擦磨损试验机上考察了干摩擦条件下纳米TiO2含量以及试验载荷对复合材料摩擦磨损性能的影响，并利用扫描电子显微镜(SEM)观察分析PPESK及纳米TiO2／PPESK复合材料磨损表面形貌及磨损机理。结果表明，添加少量纳米TiO2即可以明显提高PPESK的耐磨性，当纳米TiO2含量超过2．5％(体积)时，其耐磨性随填料含量变化不明显，载荷对纳米TiO2填充PPESK复合材料磨损率的影响不大。在低含量时(＜2．5％)，纳米TiO2具有减摩效果，高含量时反而比未填充时大；随量载荷的增加，填充PPESK的摩擦系数显著降低。     

TiO_2/酚酞聚醚砜复合超滤膜的研究

采用浸没沉淀相转化法制备了TiO2/酚酞聚醚砜复合膜,系统地研究了溶剂种类、TiO2添加量等条件对TiO2/PES-C膜结构与性能的影响.结果表明:以DMAc为溶剂时液-液分层速度较慢,得到的超滤膜在添加TiO2前后透过性能均较好,截留率高.与不含纳米TiO2的PES-C膜相比,含TiO2的TiO2/PES-C复合膜的超滤性能、亲水性和抗蛋白污染性都有了显著的改善.当TiO2添加量小于3%时,膜表面Ti元素的含量随着TiO2添加量的增加而增加,其透过性能和抗污染性能也在提高,纳米TiO2/PES-C复合膜具有不对称的断面结构和致密的皮层,亚孔层具有更好的贯通性;当TiO2添加量超过5%时,表面明显分布有大量小孔,其断面结构则表现为皮层变厚,亚孔层消失,只存在指状大孔结构,同时膜的透过性能有所降低.在膜的抗污染试验中,通过牛血清白蛋白溶液连续运行和接触角测定实验表明,TiO2的加入有助于减缓膜在运行过程中通量的衰减,增强了膜的抗蛋白污染性和亲水性.当TiO2水溶液添加量为3%时,TiO2/PES-C复合膜的通量达到最大,亲水性最好,且具有较好的抗蛋白污染性.     

负载型TiO_2超滤膜的制备

以钛酸四异丙酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备Ti O2粒子溶胶,以孔径100 nm的管式Al2O3微滤膜为支撑体制备超滤膜,研究了涂膜溶胶中添加剂比例、涂膜次数和涂膜时间对超滤膜完整性的影响。结果表明,调整添加剂比例、涂膜次数和涂膜时间可以消除超滤膜的缺陷;添加剂比例对Ti O2超滤膜的物相没有影响。溶胶中添加剂比例m(Ti O2)∶m(PVA)∶m(HPC)=8∶2∶2,涂膜两次,每次涂膜时间为10~15s时,可以获得无裂纹、无针孔的超滤膜,Ti O2超滤层厚度约1μm,孔径分布于3~8 nm之间,孔隙率42%。     

TiO2改性静电纺复合超滤膜抗污染性能的研究

膜污染是制约超滤膜广泛使用的最重要因素之一,膜污染直接影响到膜的使用寿命及膜的分离性能.本文采用静电纺丝技术制备了PET/PVA纳米纤维复合超滤膜,通过溶剂浸泡处理复合膜,将PVA纳米纤维层溶胀并交联,形成具有抗污染性能的PVA表面致密层结构,所制备的复合纳米纤维超滤膜具有水通量损失率小、通量恢复率高的优点.通过在PVA中添加不同质量分数的TiO2进一步改善膜的亲水性和抗污染性能.使用死端过滤系统过滤10 mg/L腐殖酸溶液,测试结果表明:复合膜的分离性能和抗污染性能在一定范围内随着TiO2的增加而增大.亲水性TiO2的添加能够进一步增强PVA的亲水性,对复合膜抗污染性能的提高有重要作用.但是,TiO2的添加也会增大膜表面的粗糙度,不利于膜抗污染性能的提高,因此,TiO2有一个合宜的添加限度.     

溶剂种类对PVDF超滤膜结构和性能的影响研究

选用不同种类的溶剂以L-S相转化法制备PVDF超滤膜,讨论了不同溶剂种类对膜结构和性能的影响.研究表明,仅仅考虑以热力学参数来预测或解释得到的最终膜结构和性能都是不充分的,必须考虑成膜的动力学过程.采用的4种溶剂所制备的PVDF超滤膜的纯水通量与相互扩散系数之间有很好的关联性,其通量顺序为DMSO>NMP>DMAC>DMF,即随着溶剂与水的相互扩散系数的增大,膜的纯水通量减小;膜的SEM照片显示,对PCDF膜而言,纯水通量不仅仅取决于皮层的孔隙率,也可被认为是亚层形态的显示.同时还采用了两种复合溶剂NMP/THF,NMP/AC制备PVDF超滤膜,考察了由于溶剂与水的亲合性变化而导致的膜性能和结构的变化,结果表明,随着溶剂中丙酮和四氢呋喃的浓度增加,复合溶剂与水的亲合性降低,膜的纯水通量下降,膜变得更加致密小孔,膜的SEM照片也证明了这点.     

聚偏氟乙烯（PVDF）／聚苯乙烯磺酸（PSSA）／TiO2复合膜的制备

制备了聚偏氟乙烯（PVDF）／聚苯乙烯磺酸（PSSA）共混膜，并通过溶胶-凝胶法向共混膜中掺杂无机TiO2粒子制得有机-无机复合膜。利用傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、差热分析（DTA）、热重分析（TG）对复合膜的结构、表面形貌、热稳定性分别进行了研究。结果表明，PVDF与PSSA通过溶液共混可以得到混合均匀的共混膜；TiO2粒子通过溶胶-凝胶法能够与共混膜结合并均匀地分散到共混膜中；热分析结果表明，TiO2粒子与共混膜之间已形成了氢键。     

PVDF/SiO_2超滤膜抗污染特性的微观作用力分析

以无机纳米粒子(SiO2)与PVDF共混,使用相转化法制得无机-有机平板超滤膜.考察了SiO2含量在1%~3%(质量分数)范围内对PVDF超滤膜的接触角、膜平均孔径及渗透性能的影响.以BSA为标准污染物,通过过滤实验评价了SiO2改性后的PVDF超滤膜的抗污染行为.通过探针修饰,以原子力显微镜(AFM)检测技术定量分析了膜污染过程中膜面与污染物相互间的微观作用力.结果表明,添加SiO2能有效改善PVDF超滤膜的亲水性能,影响膜平均孔径和渗透性能.SiO2质量分数为1%的改性超滤膜(P1膜)孔径最大,接触角最小且渗透性能最佳,膜表面和断面微观结构的SEM表征结果也进一步证实了上述结论.膜污染评价结果显示,在BSA过滤过程中,P1膜通量衰减速度慢、清洗恢复率高,抗污染性能较好.AFM数据显示,膜面与BSA间的粘附力随膜的亲水性增大而下降,并随着污染物在膜表面的累积程度逐渐下降.初步说明膜与BSA间的微观作用力是导致膜污染发生的主要原因,SiO2的添加能够有效降低膜的初期污染进而提高膜抗污染性能.     

TiO2溶胶对SMA-PVDF共混合金膜的亲水化改性研究

考察了TiO2溶胶对SMA（苯乙烯-马来酸酐交替共聚物）-PVDF（聚偏氟乙烯）共混合金膜的亲水性能的影响。TiO2溶胶由钛酸四异丙酯可控水解制得。SMA-PVDF共混合金膜由浸没沉淀相转化法制得。通过液相沉积法将TiO2溶胶涂覆于SMA-PVDF共混合金膜表面，即得到TiO2／聚合物复合膜。结果表明，相对于聚合物原膜，TiO2／聚合物纳米复合膜的亲水性能提高。纯水接触角由97°下降到62°左右。     

溶胶-凝胶法制备聚醚砜/TiO2杂化膜

采用溶胶-凝胶法制备聚醚砜-二氧化钛杂化膜,用TEM对铸膜液中二氧化钛分散程度进行表征,并用SEM及接触角仪对膜材料的表面及断面形态、膜材料的亲水性能进行表征.结果表明,当TiO2凝胶添加量(质量分数)达到4%时,表面明显分布有大量分布均匀的TiO2纳米粒子,其断面结构则表现为皮层变厚,亚孔层消失,只存在指状大孔结构,表现为水通量随之增大,改善了聚醚砜材料的疏水性,提高了膜的抗污染性.随着二氧化钛纳米粒子浓度的提高,由于纳米粒子的团聚现象导致其在聚合物基上不能分散均匀,当膜受到外力作用时引起膜内部应力集中,使膜力学性能下降.     

TiO2/SnO2复合薄膜光诱导超亲水性机理的XPS研究

利用X射线光电子能谱仪对用溶胶-凝胶法制备的TiO2/SnO2复合薄膜的表面化学状态进行分析,结果表明:热处理及紫外光照前后,薄膜表面的化学状态均发生了变化,薄膜表面的碳氧或过氧化物基团增加,这些基团具有较强的活性,通过氢键和水中的极性基团作用,产生超亲水性.此外,掺杂SnO2提高了TiO2/SnO2复合薄膜的表面能,改变了薄膜表面的化学结构,使TiO2薄膜获得了较好的亲水性能和催化活性.