镀锌钢板表面改性纳米SiO_2复合磷化膜的性能

纳米材料在表面处理领域应用广泛,但在磷化工艺中的应用尚处于起步阶段。选用小分子量的乙烯基三乙氧基硅烷(A151)对纳米SiO_2进行表面改性处理,改善其在溶液中的分散性,将改性纳米SiO_2加入预先配制的基础磷化液中,在镀锌钢板表面制备出复合改性纳米SiO_2的无镍晶态磷化膜。通过电化学测试、中性盐雾试验、扫描电镜、X射线衍射仪等研究了改性纳米SiO_2对磷化膜层性能的影响。结果表明:乙烯基三乙氧基硅烷改性纳米SiO_2分散性良好,在磷化液中加入改性后的纳米SiO_2可以较大地提升磷化膜层的耐蚀性,从而提高纳米材料在汽车制造工业中的应用效果。     

纳米SiO_2改性聚四氟乙烯复合材料的研究进展

从纳米SiO_2和聚四氟乙烯(PTFE)各自性能出发,综述了纳米SiO_2-PTFE复合材料的几种制备方法,阐述了PTFE优异的性能以及应用。最后,展望了纳米SiO_2对PTFE改性的研究进展及应用前景。     

PET/SiO2纳米复合材料的研究进展

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种应用广泛的工程塑料,为进一步提升材料性能以拓宽其工程应用领域,采用无机纳米二氧化硅(SiO_2)粒子填充改性已成为最为有效的途径之一。针对PET/SiO_2纳米复合材料,主要从纳米SiO_2表面改性、复合材料制备以及复合材料性能三方面综述其研究进展。在此基础上,对PET/SiO_2纳米复合材料的研究方向进行了展望。     

纳米SiO_2接枝改性的研究进展

纳米SiO_2的接枝改性是改善其表面性能,赋予其一定的功能性,发挥其性能优越性以及扩大其应用范围的重要方法.本文介绍了纳米SiO_2各种接枝改性方法及其反应原理,根据各种接枝方法的聚合方式、反应机理对纳米SiO_2的接枝方法进行分类介绍,并阐述其各种接枝方法的最新进展.     

SiO2的功能化改性及其与聚合物基体的界面研究进展

纳米二氧化硅(SiO_2)作为一种最常用的无机纳米材料,受到了各个领域研究者的广泛关注且已得到实际应用。以纳米SiO_2作为改性填料,得到的聚合物纳米复合材料兼具了聚合物基体和纳米SiO_2二者的优点,因而表现出优异的力学性能、热学性能、光学性能以及化学稳定性等。但是纳米SiO_2表面富含大量活性硅羟基,极易团聚,用一般方法难以实现其在纳米尺度上的均匀分散以及与高分子基体材料间良好的界面粘结。因此,在制备纳米SiO_2改性的聚合物基纳米复合材料前,研究者们常通过对SiO_2进行表面改性,以改善其与聚合物基体的界面相容性及其在聚合物基体中的分散性,并赋予其一定的功能性。目前,纳米SiO_2的改性方法有很多,总的来说主要为物理改性和化学改性,而根据改性剂的种类不同,又可以分为有机改性、无机改性和杂化改性三种。聚合物/纳米SiO_2复合材料的优异性能不仅取决于有机聚合物和无机纳米SiO_2两组分的性能,还取决于两者间的界面结构和形态特征。尽管界面相的体积含量只占总体积含量中很少的一部分,但是界面间的相互作用、界面处聚合物结构与基体结构的差异、界面相微观形貌的变化等都会使整个复合体系的宏观性能发生明显的改变。因而针对有机聚合物与无机纳米SiO_2间的界面研究对于纳米复合材料性能的优化设计具有重要的科学意义。近年来,关于聚合物与无机纳米粒子之间的界面研究主要集中在两个方面:一方面是聚合物及无机纳米粒子表面的物理、化学性质对界面处性能的影响;另一方面是聚合物基体与无机纳米粒子之间的界面相互作用对复合材料性能的影响。目前,常通过现代仪器分析技术测试界面相的微观形貌(如粗糙程度、厚度等)及化学结构(如化学键合方式、键能等),或结合分子动力学模拟阐明分子集合体结构以及相互间的微观作用机理,从理论角度更准确地解释界面性能和界面行为,为复合材料的优化设计提供理论基础和新方法。本文归纳了有机改性、无机改性和杂化改性三种方法在纳米SiO_2的功能化方面的研究进展,讨论并对比了不同改性方法的优势和缺点,较全面地综述了当前现代仪器分析表征和分子动力学模拟在聚合物/SiO_2界面作用研究方面的最新进展,最后展望了纳米SiO_2与聚合物基体界面作用未来研究的工作重点。     

纳米SiO_2驻极体/聚乳酸复合熔喷非织造材料的制备及性能

采用纳米SiO_2为驻极体,经过表面改性与聚乳酸(PLA)复合,利用双螺杆挤出机制备了纳米SiO_2/PLA复合熔喷切片,并通过工业级熔喷生产线试制了纳米SiO_2/PLA复合熔喷非织造材料。利用FTIR分析了纳米SiO_2的表面改性效果,利用DSC分析了纳米SiO_2/PLA复合熔喷切片在熔喷快速冷却条件下的结晶性能,利用滤料综合性能测试台和SEM研究了纳米SiO_2/PLA复合熔喷非织造材料的过滤性能及微观形貌,最后采用质量损失法评估了纳米SiO_2/PLA复合熔喷非织造材料的降解性能。研究结果表明:经表面改性处理,纳米SiO_2表面附上了有机活性基团;在100℃/min的冷却条件下纯PLA的结晶分数较低,纳米SiO_2驻极体的加入有助于PLA的结晶;少量纳米SiO_2驻极体的添加可显著提高PLA复合熔喷非织造材料的过滤效率,其中质量分数0.75%的纳米SiO_2添加量可使过滤效率达到99.69%,接近商用高效空气过滤器(HEPA)级聚丙烯(PP)过滤效率;在中性水解环境下,纳米SiO_2/PLA复合熔喷非织造材料具备可降解性能,经8个月质量降解至79.57%。     

纳米SiO_2/有机硅聚丙烯酸复合防冰涂层的制备及性能研究

以有机硅聚丙烯酸为成膜物质,经γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)表面化学改性后的纳米SiO_2粒子(经甲苯-2,4-二异氰酸酯活化)为无机填料,制备纳米SiO_2/有机硅聚丙烯酸复合防冰涂层。利用红外测试(FT-IR)、热失重(TGA)、扫描电镜(SEM)等研究了纳米SiO_2表面化学改性的机制,探讨了纳米SiO_2用量对涂层表面形貌、浸润性及涂层与冰层之间粘附性能的影响。结果表明,KH-570化学改性提高了纳米SiO_2在涂层中的分散性并有效地提高了涂层表面的疏水性能,当KH-570化学改性后的纳米SiO_2用量为8%时,涂层表面水的接触角为150°,呈现超疏水特性;涂层与冰层之间粘附力随纳米SiO_2用量增加呈现下降趋势,当纳米SiO_2用量为8%时,涂层与冰层之间的粘附力仅为树脂涂膜的30%左右。KH-570化学改性后的纳米SiO_2与低表面能有机硅聚丙烯酸树脂的协同效应使涂层具有了良好的疏水防冰性能。     

改性纳米SiO2微球的制备及其在果蔬保鲜中的应用

采用溶胶-凝胶法制备纳米SiO_2微球并对其接枝改性,与壳聚糖/淀粉溶液复合后应用于圣女果保鲜包装中。通过扫描电镜、红外光谱、粒径分析等表征,考察纳米SiO_2成球工艺参数和接枝改性效果;并研究了添加不同质量分数的改性纳米SiO_2微球对壳聚糖/淀粉/纳米SiO_2复合膜溶液保鲜效果的影响。结果表明:添加5 m L浓氨水、2.8 m L正硅酸四乙酯、40 m L乙醇并通过缓慢滴加的方式制备得到的微球粒径均一、分散性好;经硅烷偶联剂KH550接枝改性后的纳米SiO_2微球,能够改善复合膜的多项性能;当添加质量分数为3%的改性纳米SiO_2微球时,壳聚糖/淀粉/纳米SiO_2复合膜的保鲜效果较好。     

改性纳米或微米SiO_2的分散方法对木粉-SiO_2/聚丙烯复合材料力学性能的影响

未改性和乙烯基三甲氧基硅烷(VTS)改性的纳米SiO_2和微米SiO_2作为增强相,采用直接分散(干分散)和溶液分散(湿分散)两种方法将SiO_2添加到聚丙烯(PP)基体中。将木粉(WF)作为改性相添加到SiO_2改性的PP中制备WF-SiO_2/PP复合材料,探索SiO_2粒径、分散度及界面改性对复合材料增强效果的影响。红外光谱显示改性后的SiO_2已经成功接枝到PP基体上;与未填充SiO_2的WF/PP复合材料相比,干分散模式添加质量比为9%的微米SiO_2或9%的纳米SiO_2,WF-SiO_2/PP复合材料的弯曲强度分别降低了21%和18%;然而,湿分散模式以VTS改性微米SiO_2和纳米SiO_2,WF-SiO_2/PP复合材料弯曲模量分别提高了17%和22%,且抗蠕变性能也明显改善;通过干分散和湿分散模式添加微米SiO_2,均使WF-SiO_2/PP复合材料冲击强度提高了17%。研究表明,在SiO_2粒子分散均匀且与基体界面结合良好的前提下,加入适量微米SiO_2或纳米SiO_2使WF-SiO_2/PP复合材料的冲击强度提高了15%～25%。     

纳米CaCO_3、SiO_2的表面改性分散及其表征方法研究

采用有机改性剂及超声波振荡法对纳米CaCO_3、SiO_2进行改性及分散。利用红外光谱分析(FT-IR)及扫描电子显微镜(SEM)表征改性前后的纳米粒子,结果表明,加入油酸为纳米CaCO_3的1.75%～2.0%(质量分数,下同)时,改性分散效果较好;加入硬脂酸钠为纳米CaCO_3的4.0%～5.0%时,改性分散效果较好;纳米SiO_2在无水乙醇中分散效果好,加入油酸为纳米SiO_2的1.5%～2.0%时,分散效果好,改性效果不明显;加入硬脂酸钠为纳米SiO_2的5.0%时,分散效果好,改性效果不明显。     

改性纳米粒子及高分子吸附材料的研究进展

综述了改性纳米TiO_2、纳米ZnO/CuO、纳米SiO_2/Al2O_3、氧化石墨烯、纳米Fe_2O_3/Fe_3O_4/赤铁矿及高分子吸附材料的研究进展。重点介绍了改性纳米粒子及高分子吸附材料的制备。同时,对改性纳米粒子及高分子吸附材料的应用进行了概述,并提出了改性纳米粒子及高分子吸附材料的未来发展前景。     

改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯水性防腐涂料的研制

通过油酸对纳米二氧化硅(SiO_2)进行改性,将改性纳米SiO_2与环氧树脂和丙烯酸单体充分混合,反应后制得改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯乳液。以改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯为成膜物质,通过添加颜、填料和多功能助剂,调节改性环氧树脂∶丙烯酸酯的摩尔配比为1∶1,并用0.15%(wt,质量分数)氢氧化钠(NaOH)优化酸碱度,制得一种新型改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯水性防腐蚀涂料,涂料的附着力达到1级,耐冲击性达到50cm,铅笔硬度达到2H,并具有贮存稳定性能好、耐候性能和物理机械性能等优异的特性。     

SiO_2&Fe改性酚醛树脂的制备及性能研究

采用原位改性技术,将纳米二氧化硅(SiO_2)及其铁(Fe)的复合纳米粒子对酚醛树脂进行了改性处理,通过改变纳米SiO_2和Fe的质量配合比等实验条件制得改性酚醛树脂。对改性酚醛树脂的微观结构进行全面分析,对改性酚醛树脂的游离醛和固含量等性质做了详尽的研究,得到了综合性能最佳的改性酚醛树脂。结果表明,当纳米SiO_2与Fe质量配合比为1∶1.5时,改性树脂的游离醛为7.294%,固含量为74.26%;通过微观结构分析发现,纳米粒子均匀的分散在树脂中,酚醛树脂通过化学键键合在纳米粒子表面,达到了增强复合材料界面键合力的目的。     

降噪多孔沥青复合材料的制备及性能研究

以玻璃纤维(GF)和纳米SiO_2为添加剂,分别进行了玻璃纤维改性多孔沥青、纳米SiO_2改性多孔沥青及玻璃纤维和纳米SiO_2复合改性多孔沥青。通过析漏实验、载荷轮(LWT)测试及间接拉伸反复荷载试验研究了添加剂与多孔沥青析漏率、抗车辙能力、抗拉强度等性能之间的关系,确定了多孔沥青复合材料性能与添加剂含量之间的变化规律,获得了最佳改性配比。结果表明,玻璃纤维与纳米SiO_2对多孔沥青的性能具有显著的改善作用,且复合改性比单一添加剂改性具有更加明显的效果。当玻璃纤维含量为0.5%、纳米SiO_2含量为4%时,多孔沥青复合材料的性能最佳,此时复合材料的车辙深度仅为0.9mm,抗拉强度为4 600kPa,析漏率为0.1%左右。     

改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯复合材料的制备与性能研究

通过溶胶-凝胶法自制纳米二氧化硅(SiO_2),并采用油酸对其进行改性,改性纳米SiO_2与环氧树脂充分混合,加入丙烯酸单体,制得改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯复合材料。复合材料经透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等表征和分析。实验结果表明,改性后的纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯复合材料的拉伸强度、冲击强度、拉伸模量等力学性能得以明显提高,当纳米SiO_2与环氧-丙烯酸酯复合材料的摩尔配比为3∶100时,改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯复合材料具有最佳的力学性能:冲击强度达到15.63kJ/m2,拉伸强度达到55.68MPa,拉伸模量达到3.67GPa;铅笔硬度达到2H、黏度明显提高达到125MPa·s;耐盐雾、耐水指标都有明显改善。     

双层透明耐磨超疏水膜层的制备及界面结构控制

以正硅酸乙酯为前驱体,以溶胶-凝胶法制备的SiO_2溶胶作为黏结剂,首先将SiO_2溶胶在玻璃上旋涂成膜作为底层黏结层,再将亲水型气相SiO_2纳米颗粒与SiO_2溶胶混合后在底层上旋涂成膜作为上层微纳米凹凸膜层,制得双层透明耐磨微纳米凹凸膜层;同时采用KH560嫁接改性的SiO_2纳米颗粒替代未处理的SiO_2纳米颗粒,制得改性双层透明耐磨微纳米凹凸膜层,研究了膜层制备工艺以及SiO_2纳米颗粒改性对膜层界面结构的影响。结果表明,当旋涂转速为400 r/min、膜厚为1.39μm时,底层黏结层具有优异的透光性和耐磨性;紫外臭氧照射20 min后,水接触角为0°,形成高化学活性的亲水性表面。经氟硅烷表面修饰,双层透明耐磨微纳米凹凸膜层和改性双层透明耐磨微纳米凹凸膜层的水接触角分别为151.23°、150.82°,呈现超疏水性;在1 kg/cm~2的荷载作用下,往复打磨200次后,它们的水接触角分别达到121.97°和126.45°,平均面粗糙度保持率高达51.62%和66.33%,下降幅度小,呈现优良的耐磨特性。耐磨特性与界面处的空隙、孔洞密切关联;SiO_2纳米颗粒的改性能够有效地减少界面处的空隙、孔洞,提升膜层的耐磨特性。     

纳米SiO_2改性环氧树脂复合材料的热稳定性及使用寿命

利用纳米SiO_2接枝改性环氧树脂,探索改性涂层的热降解过程与动力学模型之间的关系,以便观察其结构及了解其工作温度。利用KH550改性纳米填料,测试不同含量的纳米填料对环氧树脂热稳定性的影响。采用TGA和DTA分析纳米SiO_2改性环氧树脂复合材料热降解过程中的热特征温度,从而确定动力学参数和模型拟合方法。所获得的动力学参数被用来在整个降解过程建模。结果表明:得到的动力学三联体用于构建纳米SiO_2改性环氧树脂基复合材料的降解模型,展示了温度对降解时间以及降解速率的影响程度。得出了环氧树脂的使用寿命及其复合材料工作温度的变化范围。     

改性纳米二氧化硅增强增韧聚对苯二甲酸丁二醇酯

采用四辛基溴化铵(TOAB)改善纳米二氧化硅颗粒(SiO_2)的分散性,并在SiO_2表面进行聚对苯二甲酸丁二醇酯(pCBT)的接枝改性。以不同含量改性的SiO_2(0.1%~2%(质量分数))与环状聚对苯二甲酸丁二醇酯(CBT)熔融共混,原位聚合制得SiO_2/pCBT纳米复合材料。纳米复合材料的结晶性能和力学性能表征结果表明:随着SiO_2含量的增多,结晶度逐渐提高;与纯pCBT相比,添加1%(质量分数)SiO_2的复合材料的杨氏模量提高了22%,断裂吸收能提高约56%;此外,SiO_2还能显著提高pCBT纳米复合材料的弹性模量和玻璃化转变温度。     

SiO_2纳米孔超级绝热材料制备工艺研究进展

纳米孔超级绝热材料是一种理想的保温隔热材料。概述了纳米孔超级绝热材料的性能特点及应用前景,综述了SiO_2纳米孔超级绝热材料的制备工艺及最新研究进展,讨论了SiO_2纳米孔超级绝热材料改性方法及研究进展,分析了各种制备工艺的特点与影响因素,指出了目前研究存在的主要问题和今后的发展方向。     

低共熔溶剂体系下木质纤维素的功能化改性及应用研究进展

低共熔溶剂(DES)作为一种新型绿色溶剂,相比离子液体等其它溶剂,其具有制备简单、配制灵活、成本低、效率高等特点,在木质纤维素绿色加工领域有着广泛的应用前景。近年来,基于DES体系下木质纤维素的溶解、组分分离、衍生化改性等研究取得了一系列重要的进展,相比于在传统离子液体或有机溶剂体系,在DES体系下木质纤维素的化学改性更绿色环保,经过改性的木质纤维素在纳米纤维的制备、复合材料的构建等领域得到了广泛的应用。本文综述了在DES体系下木质纤维素的阳离子化、酯化及其它衍生化等功能化改性及DES体系下改性的木质纤维素在纳米分散、复合材料等功能化应用方面的研究进展。最后总结并展望了在DES体系下木质纤维素功能化改性及应用所面临的机遇和挑战。