HTPB液体橡胶/纳米SiO2协同增韧环氧树脂的研究

为了解决单一材料改性环氧树脂(EP)综合性能不足的问题，采用端羟基聚丁二烯(HTPB)和纳米二氧化硅(SiO₂)对EP进行协同改性。结果表明：HTPB的端羟基和纳米SiO₂表面的硅羟基可以与树脂基体的环氧基团反应，形成良好的界面结合。HTPB可以显著提升EP的韧性，但增强作用有限，且耐热性较差。纳米SiO₂能够起增强、增韧作用，同时也具有很好的热稳定性，但增韧效果不如HTPB。采用两者共同改性EP，具有很好的协同增强增韧效果。当HTPB添加量为3份、纳米SiO₂添加量为1份时，复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度相比于未改性EP，分别提升52.3%、54.0%和106.5%。添加HTPB和纳米SiO₂后，复合材料相比纯EP具有更低的介电常数。     

SiO2/C60/环氧树脂阻燃涂层的制备及性能表征

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、正硅酸乙酯(TEOS)、NaOH溶液、无水乙醇为原料，制得纳米SiO₂。将环氧树脂(EP)分别与SiO₂、富勒烯(C₆₀)通过超声法分散制备出3种涂层(SiO₂/EP、C₆₀/EP、SiO₂/C₆₀/EP)，并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对所制纳米SiO₂及涂层进行表征，通过差式扫描量热仪(DSC)、氧指数测定仪等对涂层热稳定性及阻燃性能进行测试。结果表明：SiO₂/C₆₀/EP涂层的综合性能最佳，当SiO₂、C₆₀、EP、聚酰胺固化剂651的质量比为25∶6∶300∶150时，涂层的综合性能最佳，其残炭率、氧指数、垂直燃烧等级、硬度分别为21.5%、32.5%、V-0级、6H。     

GO-SHS/EP复合材料的力学和介电性能

本文采用改进的Hummer’s法制备氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO),通过软模板法合成SiO₂空心球(Silica Hollow Sphere,SHS),将SHS附着在改性GO表面制备GO-SHS复合物,随后将GO-SHS复合物引入环氧树脂(Epoxy,EP)基体中制备GO-SHS/EP复合材料。结果表明,在GO-SHS/EP复合材料的最佳冲击和弯曲强度达到14.8kJ·m^-2和112.3MPa,与纯EP相比,分别提高了196%和35.3%;在10³Hz时,GO-SHS/EP复合材料介电常数和介电损耗分别为3.31和0.008。     

聚氨酯/纳米二氧化硅有机-无机杂化材料的制备与性能

以自制的端异氰酸酯基聚丁二烯(ITPB)为基体,纳米二氧化硅(SiO₂)为交联固化剂,采用预聚体法制备了一系列不同纳米SiO₂含量的有机-无机杂化材料。阐述了其制备机理,研究了不同固化条件对有ITPB/SiO₂杂化材料力学性能的影响,并对其进行了动态力学分析和X射线衍射分析。结果表明：室温固化14 d后,110℃固化24 h,杂化材料的综合力学性能最佳。纳米SiO₂的添加量越多,杂化材料的储能模量越大。添加质量分数12%的纳米SiO₂杂化材料的抗湿滑性能和操控性能最好,纳米SiO₂添加质量分数为8%时,杂化材料的滚动阻力最小。     

氧化石墨烯/二氧化硅纳米材料吸附铬离子的性能研究

采用一种简便新方法制备了氧化石墨烯/二氧化硅(GO/SiO₂)复合纳米吸附剂，用傅里叶红外光谱(IR)和X射线衍射(XRD)进行了表征。研究了GO/SiO₂复合纳米材料对铬离子(VI)吸附性能，采用动力学分析，等温线模型评价了其吸附过程。结果表明：在pH值=4时，GO/SiO₂复合纳米材料对Cr(VI)最大吸附量为181.81 mg/g,其吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温模型。     

NiMoO4/Co-Ni LDH/SiO2制备及对喷涂聚脲阻燃性能研究

采用水热法和模板法制备了新型阻燃剂Ni MoO₄/Co-Ni LDH/SiO₂,将其加入喷涂聚脲(SPUA)中制备了SPUA复合材料。通过X射线衍射和X射线光电子能谱,对Ni MoO₄/Co-Ni LDH/SiO₂进行物相组成和元素分析;利用锥形量热仪(CONE)对材料进行阻燃性能表征。结果表明,添加质量分数2%的Ni MoO₄/Co-Ni LDH/SiO₂时,SPUA复合材料热释放速率峰值与总CO释放量较纯SPUA分别下降了26.2%和38.4%,阻燃性能得到较大提升。     

纳米二氧化硅-石墨烯-六方氮化硼复合有机硅涂层的制备及其高温条件下的摩擦学性能

利用三乙烯四胺(TETA)改性氧化石墨烯(GO)以提高其分散性,并通过红外光谱仪、拉曼光谱仪和X射线衍射仪分析了改性后得到的RGO-TETA的结构。结果表明TETA成功接入了GO。将RGO-TETA、纳米SiO₂和六方氮化硼(h-BN)球磨混合成复合粉体,并加到环氧改性有机硅树脂(ESR)中制得复合涂料,再涂覆在316L不锈钢表面制成SiO₂–RGO–h-BN/ESR复合涂层。利用高速往复式摩擦磨损试验机研究了不同纳米SiO₂填充量的复合涂层在200°C温度条件以及含4%纳米SiO₂的复合涂层在室温至250°C范围内的摩擦学性能,探讨了复合涂层的磨损机制。由于形成了转移膜,纳米SiO₂填充量为4%的SiO₂–RGO–h-BN/ESR复合涂层在200°C下具有最佳的耐磨性,磨损率相较于150°C时降低了76.7%。     

改性纳米二氧化硅稳泡剂的合成与性能评价

固体颗粒类稳泡剂纳米二氧化硅由于表面具有大量硅羟基而在溶剂中的分散性很差,极易团聚,使用范围被极大程度的限制。以偶联剂KH550和纳米SiO₂为原料,制备了接枝改性纳米二氧化硅SiO₂-K5。通过红外光谱(FTIR)、X射线能谱(EDS)、透射电镜(TEM)对改性纳米二氧化硅进行表征;并以泡沫体系的析液半衰期为指标,考察加量、温度和无机盐浓度对SiO₂-K5性能的影响。结果表明,接枝改性纳米二氧化硅SiO₂-K5与未改性SiO₂相比,其耐温、抗钠盐、抗钙盐能力均提高了30%以上。设计了以SiO₂-K5为稳泡剂的含粘土泡沫修井液和无固相泡沫修井液,通过实验测评,表明两种修井液老化前后点的密度变化幅度小于10%,对岩心的伤害率小于20%,恢复率大于80%。     

SiO2-GO改性EP涂层的制备及防腐性能研究

采用改进Hummers法制备氧化石墨烯,以正硅酸乙酯为硅源得到SiO₂-GO复合纳米材料。将SiO₂-GO复合纳米材料添加到EP中并喷涂到Q235低碳钢表面,得到SiO₂-GO改性EP涂层。利用极化曲线和电化学阻抗谱研究了SiO₂-GO改性EP涂层的防腐蚀性能。结果发现,相比于EP涂层及GO改性EP涂层,SiO₂-GO改性EP涂层具有更低的腐蚀电流密度和更正的腐蚀电位,表现出更好的防腐能力。     

ZrO2/SiO2催化乙醇乙醛制备1,3-丁二烯

采用干混法、浸渍法、溶胶凝胶法3种制备方法制备ZrO₂/SiO₂,在固定床微型反应器中进行催化剂的活性评价。通过溶胶凝胶法制备的ZrO₂/SiO₂对丁二烯选择性最高,达到64.77%。采用氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等手段对催化剂表面酸性以及表面结构进行了表征,结果表明锆在二氧化硅表面均匀分布有利于乙醇乙醛转化率以及对1,3-丁二烯选择性的提高,同时1,3-丁二烯的生成需要合适的酸性位。以溶胶凝胶法制备的ZrO₂/SiO₂为催化剂,对其制备条件进行了优化,得出最佳制备条件为焙烧温度650℃、硝酸浓度2mol/L、混合温度30℃。     

聚醚砜复合超滤膜的制备及其油水分离性能

采用表面引发的电子转移再生活化剂原子转移自由基聚合,制备表面接枝有聚甲基丙烯酸羟乙酯链段的无机纳米粒子(SiO₂–g-PHEMA)。将SiO₂–g-PHEMA作为亲水性添加剂,与聚醚砜(PES)共混,制备PES/SiO₂–g-PHEMA有机–无机复合膜。透射电子显微镜观察结果表明,改性后的SiO₂–g-PHEMA纳米粒子可以均匀地分散在铸膜液体系中,并在成膜过程中向膜表面迁移富集,显著提高膜表面的亲水性(接触角由84.5°降至71.9°)。当纳米粒子的含量为1.0%(质量分数)时,此时膜拥有最大的纯水通量208.68L/(m²·h)和油水通量86.86L/(m²·h),而未改性的PES空白膜分别只有64.10和11.09 L/(m²·h)。相对于PES空白膜,通量恢复率从45.74%提高至78.32%,抗油污染能力大幅增强。而且,得益于PHEMA链段与PES链段之间的物理缠结及氢键作用,SiO₂–g-PHEMA纳...     

TiO2纳米片阵列的表面改性及其在杂化太阳能电池中的应用

通过水热法在氟掺杂氧化锡导电玻璃(FTO glass)上成功制备出TiO₂纳米片(TNS)阵列。使用三苯胺配合物D2对FTO/TNS进行表面改性处理,并使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、紫外可见吸收光谱、瞬态光电流、荧光光谱、接触角、电流密度–电压(J–V)测试仪、电化学阻抗谱对电极的结构形貌、表面特性以及电池的光电特性进行了表征,发现表面改性可提高有机聚合物与无机材料之间的化学相容性。接触角测试表明:TiO₂表面改性后由亲水性向疏水性转变。电化学阻抗分析表明:TiO₂表面改性后界面的复合电阻和电子寿命分别由原来的866.8?·cm²和48.1μs增大至932.2?·cm²和127.1μs。J–V曲线表明:与未改性的电池相比,改性后电池的光电转换效率由未改性的0.20%提高到1.52%。     

聚乙二醇对浅沟槽隔离中SiO2和Si3N4化学机械抛光速率选择性的影响

在CeO₂磨料质量分数为0.1%,抛光液pH为10的条件下,研究了非离子表面活性剂聚乙二醇(PEG-600)对浅沟槽隔离(STI)化学机械抛光(CMP)过程中SiO₂和Si₃N₄去除速率的影响。结果表明,PEG-600的加入可以明显减小Si₃N₄的去除速率,但对SiO₂去除速率的影响较小。当PEG-600质量分数为0.2%时,SiO₂和Si₃N₄的去除速率之比为31.04,抛光后SiO₂和Si₃N₄的表面粗糙度(Sq)分别降到0.416 nm和0.387 nm。     

改性二氧化硅纳米粒子提升泡沫稳定性研究

利用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)对SiO₂纳米粒子进行改性,得到改性SiO₂纳米粒子,通过FTIR和接触角分析对其进行了表征,并通过静态实验考察了十二烷基硫酸钠(SDS)溶液、SiO₂-SDS纳米流体、改性SiO₂-SDS纳米流体在有、无氯化镁存在下对CO₂泡沫的起泡性、发泡性和稳定性的影响。结果表明,经改性SiO₂纳米粒子表面改性的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面在油-水体系中更亲油,在空气-水体系中更亲气;与SDS溶液(质量浓度0.236%,半衰期80 min)相比,SiO₂(质量浓度0.06%)-SDS纳米流体、改性SiO₂(质量浓度0.05%)-SDS纳米流体的泡沫半衰期均有所延长,分别延长至120 min、140 min;当SDS质量浓度从0.236%增至0.472%时,改性SiO₂-SDS纳米流体的泡沫半衰期从140 min延长至270 min;在氯化镁存在下,改性Si...     

AP/PDA/Fe2O3复合物的制备及其吸湿性和热分解性能研究

为改善AP的吸湿性和热分解性能,基于多巴胺氧化自聚合原理,采用原位包覆法将聚多巴胺(PDA)包覆于AP表面,然后利用PDA的强黏附性,使纳米Fe₂O₃均匀吸附于AP/PDA复合物表面,获得了AP/PDA/Fe₂O₃复合物;利用粒度分析仪、扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)等分析了改性前后AP粒度、形貌及表面元素组成;采用增重法和接触角测试对改性前后AP的吸湿性能进行了测试,并采用差示扫描量热法(DSC)对改性前后AP的热分解性能进行研究。结果表明,PDA能均匀沉积于AP表面,包覆效果较好,且包覆前后粒度基本没有变化;加入纳米Fe₂O₃能均匀附着在AP/PDA的表面;AP/PDA/Fe₂O₃复合物的吸湿率为0.16%,接触角达到41.8°;与AP相比,该复合物的高温分解峰温提前了48.5℃,放热量提高1倍,表观活化能由209.5kJ/mol降至128.8kJ/m...     

硅烷偶联剂改性超细SiO2的制备与表征

分别采用γ-巯丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷和γ-巯丙基三乙氧基硅烷对超细SiO₂进行表面改性，研究了硅烷偶联剂种类和用量对超细SiO₂亲油化度、吸水率、静态水接触角和表面羟基数的影响，采用红外光谱仪和扫描电镜分析了改性前后超细SiO₂的化学结构和分散性，并探讨了改性机理。结果表明，采用硅烷偶联剂对超细SiO₂进行表面改性后，超细SiO₂的亲油化度和静态水接触角升高，吸水率降低，表面羟基数减少；硅烷偶联剂选择γ-巯丙基甲基二甲氧基硅烷较佳，较佳用量为计算所得理论质量的1.5倍，此时得到的改性超细SiO₂性能较佳，亲油化度为62%,吸水率为29%,静态水接触角为143.9°,表面羟基数为0.48个/nm²,有望提高超细SiO₂在有机体系中的分散性及其与基体的相容性；红外光谱分析表明，改性后硅烷偶联剂包覆超细SiO₂并与其表面羟基发生了化学键合作用；扫描电镜分析表明未改性的超细Si...     

水性环氧树脂/纳米SiO2复合疏水涂层的制备及性能研究

用氨基硅油（ APDMS）改性水性环氧树脂（ EP）得到疏水性的环氧树脂乳液（ APDMS-EP）;用 1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷（ FAS）与纳米 SiO₂反应得到氟改性纳米 SiO₂（F-SiO₂）。采用不同比例的 F-SiO₂与 APDMS-EP进行复配,室温固化制备疏水涂层,并对 F-SiO₂的结构进行了表征,研究了 F-SiO₂用量对涂层的接触角、铅笔硬度、附着力、热稳定性及耐腐蚀性能的影响。结果表明： APDMS的引入使水性环氧树脂涂层的水接触角从 47.3°提高到 97.7°;加入 F-SiO₂后涂层疏水性进一步提高,当加入 15%的 F-SiO₂时,涂层对水和丙三醇的接触角分别为 120.3°和 104.5°,F-SiO₂的加入也增强了涂层的防腐性能。     

阶段升温工艺对 SiO2改性 Al颜料包覆性能的影响

研究了正硅酸乙酯（TEOS）在片状铝颜料表面水解缩聚形成 SiO₂包覆膜制备 Al颜料的反应过程，重点探讨了两阶段升温变化对包覆性能的影响。 FE-SEM和刮板试验结果表明：第一阶段温度 50 ℃，第二阶段 80 ℃时，能在片状铝颜料表面形成一层均匀、致密且遮盖性高、光泽高的 SiO₂薄膜； EDS和粒径分布测试结果表明：与未包覆的铝颜料相比， SiO₂包覆的 Al颜料表面硅元素含量增加了 1. 48%，氧元素含量由 1. 81%增加到 4. 60%，SiO₂包覆的 Al颜料的 D50增大了约 15%，表明在铝颜料表面形成的 SiO₂包覆膜非常薄；在 pH为 9的弱碱性溶液中， 220 h后析出的 H₂体积仅为未包覆铝颜料的2. 2%，具有良好的耐弱碱性。     

改性SiO2杂化层相变微胶囊的制备与表征

以相变温度为32℃的石蜡为芯材,三聚氰胺-甲醛树脂/改性SiO₂杂化层为壁材,采用原位聚合法制备相变微胶囊。使用接触角测定仪考察了KH-570对纳米SiO₂的有机改性效果;运用扫描电子显微镜（SEM）和X射线能谱仪（EDS）分析了微胶囊表面形貌及壳层表面的元素分布;采用差示扫描量热仪（DSC）测定了相变微胶囊的热性能参数。结果表明：使用KH-570有机改性的纳米SiO₂颗粒制备杂化层能显著提升微胶囊的热稳定性与使用耐久性。当改性SiO₂质量分数为3%时,制得的微胶囊呈光滑球形,SiO₂颗粒在胶囊壳层表面分散均匀,其相变焓为135.1J/g,相变过程滞后,并且微胶囊芯材在有机溶剂中的渗透率由66.1%降至45.8%,经历1000次热循环后的质量与相变焓损失率仅为7%与24.4%。     

稻壳基SiO2作为增强填料对PVA薄膜性能的影响

为高效利用稻壳资源,以稻壳为原材料,采用高温煅烧、机械球磨的方法制备二氧化硅(SiO₂)材料,通过优化条件制备出微纳级稻壳SiO₂材料。并且将其作为增强填料与聚乙烯醇(PVA)复合,对复合薄膜的拉伸强度、水蒸气透过率、表面形貌、透光率与雾度、热稳定性等性能进行表征分析,研究结果表明,当煅烧温度为700℃时,制备出的稻壳SiO₂的产率较高,其中,SiO₂含量约为42.92%;SEM分析结果表明,球磨时间设置为8 h时,微纳米尺寸非常均匀;当稻壳SiO₂的含量为1%时,复合膜的力学性能、阻湿性和热稳定性能均得到明显提升,与纯PVA膜相比,拉伸强度提高了22.18%,第二阶段的热解温度提高至230～380℃。因此,稻壳制备的微纳级SiO₂可以作为提高稻壳资源利用率与增强PVA薄膜性能的途径之一。