硅烷偶联剂改性PPy/SiO_2纳米导电复合材料的研究

首先用硅烷偶联剂ＡＰＳ处理 ＳｉＯ２,然后用化学聚合方法合成聚吡咯／二氧化硅（ＰＰｙ／ ＳｉＯ２）纳米复合材料．文中分析了硅烷偶联剂的结构特征和作用机理,复合材料电性能研 究结果表明 ＡＰＳ的加入使得复合材料的 ＰＰｙ含量增加,电导率及材料稳定性提高．其中 ＰＰｙ／１％ＡＰＳ—ＳｉＯ２复合材料电导率最高,为 ３８．４６ Ｓ／ｃｍ,达到文献报导最高值．     

聚吡咯/无机纳米复合材料研究进展

聚吡咯(PPy)是一种典型的导电高分子材料,聚吡咯/无机纳米复合物是一种新型材料.本文综述了聚吡咯/无机纳米粒子的发展状况,概括了PPy/无机纳米复合材料的制备方法,并介绍了聚吡咯/无机纳米复合材料的力学,光学和电磁学等性能及其在传感器、抗静电材料、导电高分子电容器、二次电极及生物医学等方面的应用及发展趋势.     

纳米二氧化硅改性及其在丁基橡胶中的应用

对改性的纳米二氧化硅分别用红外光谱和XPS进行表征，测定大气和氨氛围下硫化胶的交联密度，研究硫化胶的物理交联密度和化学交联密度对力学性能的影响，结果发现，随着纳米二氧化硅填充量的增加，总交联密度增大，当纳米二氧化硅填充量大于1．0％时，物理交联密度增大，化学交联密度开始减小，力学性能提高；当填充量提高至3．5％后，力学性能增至最大，随后开始缓慢降低。     

聚醚砜/热膨胀石墨导电纳米复合材料的制备与性能研究

为改善PES的力学性能、热性能和电性能,采用熔融插层法制备了聚醚砜(PES)/热膨胀石墨(EG)导电纳米复合材料(PES/EG),并利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、密度测试、吸水率测试以及拉伸试验分别对PES/EG导电纳米复合材料的微观形貌、热性能、结晶性能、密度、吸水性及力学性能进行了分析测试。结果表明,当EG的质量分数为6%时,PES/EG导电纳米复合材料的综合力学性能较好。热性能测试表明,加入质量分数为6%的EG使基体PES的T-5%提高了4.8 oC。TEM和SEM分析表明,EG的表面处理改善了与基体PES的界面相互作用,EG经熔融插层后以10～30 nm的薄片均匀分散于PES基体中。电性能测试表明,当加入质量分数为2%的EG时,复合材料的电导率提高了12个数量级,其导电逾渗阀值小于2%。综合考虑复合材料的力学和电性能,添加的EG的质量分数应低于6%。     

PP／SiO2纳米粒子复合材料中偶联剂用量的确定

目的：探索聚丙烯／二氧化硅（PP／SiO2）纳米粒子复合材料中偶联剂的最佳用量。方法：首先用熔融共混法制备PP／SiO2纳米粒子复合材料,再通过分析复合材料的力学性能和冲击试样断面的SEM照片来探索硅烷KH－560的最佳用量。结果：硅烷KH－560的用量为SiO2纳米粒子的10％时,PP／SiO2纳米粒子复合材料的综合力学性能最佳。结论：传统的计算处理微米级无机填料硅烷用量的经验公式不能适用于无机纳米粒子。     

PZT/SiO2透明纳米复合材料的低温荧光特征

采用改进的溶胶－凝胶工艺制备了锆钛酸铅（Pb(Zr0.52Ti0.48)O3-PZT)/二氧化硅透明纳米复合材料。在740－800℃温度下热处理可得到PZT纳米微晶。X射线衍射分析表明，PZT为钙钛矿结构，而二氧化硅基体为非晶态。从10K至室温对样品进行了荧光分析，纯的二氧化硅基体在3.2eV处出现一较强的发光峰，在2.65eV处出现一较弱的发光峰。PZT微晶掺入后此两峰受到抑制，新的发光峰出现在2.3eV处，该峰随微晶尺寸的减小具有蓝移特征，表明铁电纳米粒子掺杂的纳米复合材料所产生的荧光峰强烈地依赖于微晶尺寸。     

纳米SiO2表面改性及其应用

纳米SiO2粒子具有极大的比表面积和表面能，因而极易团聚，致使其在应用中无法发挥纳米粒子的优异性能，通过对纳米粒子表面改性可改善这一状况。纳米粒子表面改性的方法有：酯化法、偶联剂法、表面活性剂法、接枝聚合法、高能法等。改性后的纳米SiO2，因其独特的物理、化学、光学等性能在功能材料、塑料、橡胶、涂料及生物医药等方面得到广泛的应用。     

TDI改性纳米SiO2表面

甲苯二异氰酸酯（TDI）中的－NCO基团与纳米SiO2表面的－OH反应可使高反应活性的NCO键合剂SiO2上,从而对纳米SO2的表面进行有效地改性。系统地研究了反应物质量比,反应温度、溶剂种类和用量、纳米SiO2的活化处理等诸多因素对TDI与SiO2表面－OH反应的影响,并通过FTIR和TGA证实了反应产物的存在。     

聚吡咯纳米回形针的合成与性能

采用一种特殊的复合物作为吡咯单体聚合生长的模板,在反相微乳液体系中合成了具有独特的回形针状微观形貌的聚吡咯.通过各种表征测试和电导率测试研究了十六烷基溴化铵(CTAB)浓度和反应温度对聚吡咯纳米回形针的形貌结构和电导率的影响.而且,通过循环伏安法电化学性能测试表明,由该聚吡咯纳米回形针制作成的修饰电极具有准可逆性.     

聚吡咯-铂纳米复合材料对氧还原的电催化性能研究

利用电化学方法制备聚吡咯（PPy）纳米线和聚吡咯-铂（PPy-Pt）纳米复合材料,Pt纳米簇均匀地分散在PPy纳米线中。在中性的磷酸盐缓冲溶液中对之进行氧还原的电化学测试,结果显示,氧在纳米Pt上的电催化还原电流明显小于在PPy-Pt复合材料上的催化还原电流,只有后者的2/3,表明PPy-Pt复合材料对氧的还原具有较高的催化性能。利用循环伏安法研究了不同扫速下氧在PPy-Pt复合材料上的电催化还原过程,呈现的是典型的扩散控制过程。这种新型的PPy-Pt纳米复合材料,可望用于制备灵敏的氧传感器。     

硅烷偶联剂改性白炭黑在丁苯橡胶中的应用

研究了硅烷偶联剂改性白炭黑在丁苯橡胶 (SBR)中的应用 ,探讨了硅烷偶联剂种类和用量对SBR胶料性能的影响。结果表明 ,在使用白炭黑的SBR胶料配方中加入硅烷偶联剂 ,可以降低胶料的门尼粘度 ,缩短硫化时间。胶料的综合力学性能都有不同程度的提高。     

硅烷偶联剂对复合沥青混合料路用性能的影响

针对胶浆与集料界面粘附对沥青混合料性能的影响,采用“三步”成型工艺制备复合沥青混合料试件,研究了KH-550硅烷偶联剂对其路用性能的影响,并借助IR和SEM等微观设备,分析了硅烷偶联剂在复合沥青混合料中的偶联机理。结果表明,随硅烷偶联剂用量增加,复合沥青混合料在7d和28d龄期的路用性能先提高后降低,当用量为乳化沥青质量分数的0．6％时,混合料冻融劈裂强度比、马歇尔稳定度和抗压回弹模量等路用性能提高了10％～30％。硅烷偶联剂改性后的花岗岩集料引入了偶联剂分子结构的Si-O键,在胶浆与集料界面有Si-O-Si键的生成;掺加偶联剂后的水泥乳化沥青胶浆表面变得凹凸不平,结构致密性提高;水泥乳化沥青胶浆能够较好地粘附于花岗岩集料表面,胶浆与集料界面结构得到改善。     

涂硅烷偶联剂的新老混凝土修补界面层的特征

用KH-570硅烷偶联剂溶液，分别涂抹花岗岩石板和老砂浆表面，再修补新砂浆，结果显示界面层拉拔强度显著提高。初步探讨作用机理，并观察细观结构。结果表明，适量浓度的偶联剂不仅可能使界面层中产生了化学力，而且可显著改善修补界面层的细观结构，从而使宏观力学性能大幅提高。     

硅烷偶联剂在导电玻璃纤维制备中的应用

导电玻璃纤维是性能优良的电损耗型吸收剂,前处理是利用化学镀方法制备该材料的关键步骤。文中提出了一种用硅烷偶联剂对玻璃纤维进行前处理,基于分子自组装膜(SAM s)吸附胶体钯颗粒的方法,成功地引发了在玻璃纤维表面的化学镀。研究了几种不同结构的硅烷偶联剂对玻璃纤维表面的修饰改性。XPS分析表明,经过偶联处理后,不同结构的硅烷偶联剂都和玻璃纤维表面的硅发生了化学键合作用。论文首次利用G aussian98软件对不同结构硅烷偶联剂和玻璃纤维表面发生作用的理论模型进行了分析。计算结果表明,不同结构的硅烷偶联剂和玻璃纤维表面发生的化学键合作用力存在着明显差异,KH 550与玻璃纤维表面硅的结合力要强于KH 560和S i602。SEM分析进一步表明,硅烷偶联剂对导电玻璃纤维的镀层形貌有着重要的影响,KH 550处理后的玻璃纤维,其镀层的完整性和均匀性更好。该诱发化学镀的方法具有镀层厚度均匀、附着力强的优点。     

硅烷偶联剂改性对聚丙烯纤维抗裂效果的影响

采用乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂(SCA-1613)对聚丙烯纤维分别进行浸泡和表面接枝改性,并研究了最佳改性工艺条件;通过对开裂指数和断裂能的测试,研究了偶联剂改性对聚丙烯纤维在砂浆中的抗裂性能的影响。结果表明,与未改性纤维相比,经硅烷浸泡处理后的纤维,可明显提高水泥基材料的抗塑性开裂性能,其最佳的纤维体积掺量为0.08%,改性效果较突出。     

硅烷偶联剂表面改性沥青阻燃剂

介绍了硅烷偶联剂表面改性沥青阻燃剂的原理和方法,确定了其最佳用量;通过红外光谱、热重分析等手段,对表面改性前后沥青阻燃剂的结构与性能进行了表征;研究了表面改性前后沥青阻燃剂的分散效果;对比分析了表面改性对沥青阻燃剂亲油性和亲水性的影响。结果表明,硅烷偶联剂与沥青阻燃剂发生了明显的物理化学作用,降低了沥青阻燃剂的表面极性,其最佳用量为沥青阻燃剂的0．95％;表面改性增强了沥青阻燃剂的热稳定性、分散性和亲油性,从而改善了沥青阻燃剂与沥青的相容性。     

聚多硫杂脂肪族二酸酯高分子偶联剂的制备及应用

合成了一种含有多羟基的聚多硫杂脂肪族二酸酯高分子偶联剂,测试了不同用量的偶联剂与无机填料（白碳黑、陶土、轻质碳酸钙）的配合对胶料的共补强效果。结果表明,加入适量的此类偶联剂,可以明显促进橡胶与填料间的结合,这种偶联剂促进填料在橡胶中分散同时,还有一种特殊的增强胶料交联密度功能,可使胶料的拉伸强度、定伸强度和扯断伸长率提高,其中白碳黑填充胶料的拉伸强度可提升70%。在研究的偶联剂体系中,较高硫含量的偶联剂增强效果更突出。此种偶联剂的WCB填充橡胶体系比以“Si69"为偶联剂的WCB体系耐老化性能更好。     

硅烷接枝聚丙烯对聚丙烯复合材料性能的影响

目的研究硅烷接枝聚丙烯（PP－g－Si）对不同填料如滑石粉（Ta）、碳酸钙和硫酸钡填充的PP复合材料性能的影响,方法分别制备经PP－g－Si偶联的滑石粉、CaCO3和BaSO4填充的PP复合材料,并测试其机械性能和结晶熔融行为,结果与未经偶联的体系相比,在一定PP－g－Si含量范围内,PP－g－Si可使T3／PP体系力学性能提高,但拉伸模量降低;而对PP／CaCO3和PP／BaSO4体系的力学性能影响不大或使其性能有所降低,同时,PP－g－Si对这3种填料填充的PP体系中PP的结晶熔融行为也有较大影响,结论在实验范围内,PP－g－Si对聚丙烯和滑石粉界面有增容作用,可作为PP／Ta材料的大分子偶联剂,而对PP／CaCO3和PP／BaSO4体系则没有增容作用。     

聚丙烯/纳米SiO2 复合材料的制备和表征

使用熔融共混法制备了聚丙烯（PP）／纳米SiO2复合材料。研究发现，硅烷偶联剂对纳米SiO2在PP中的分散起一定的作用，但不是非常有效。添加马来酸酐接枝聚丙烯（PP—g—MAH）相容剂后，可以使纳米SiO2均匀地分散于PP中。当纳米SiO2的质量分数为2％时性能较优，与纯PP相比，V形缺口冲击强度提高了90％，拉伸强度提高了5％，弯曲强度提高了23％。最后，对PP—g—MAH大幅度改善纳米SiO2在PP中分散效果的机理作了初步推断。