硅烷偶联剂MPS对SiO2-聚丙烯酸酯复合微球接枝交联结构及剪切取向能力的影响

为了探究γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)对SiO₂-聚丙烯酸酯(PAcr)复合微球结构与性能的影响,在丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸甲酯的自由基悬浮共聚合体系中加入MPS、MPS偶联改性的SiO₂(MPS-SiO₂)纳米粒子或MPS偶联改性SiO₂纳米粒子的原始分散液,分别考察了非偶联MPS的量、偶联MPS的量、偶联与非偶联MPS的相对含量对SiO₂-PAcr复合微球交联程度和交联结构的作用规律,并进一步对比了具有不同交联结构复合微球的剪切取向能力。通过TEM观察发现,非偶联MPS会水解自缩聚产生直径约6 nm的颗粒（即MPS水解颗粒）,表面带有可聚合双键,能起到交联作用。MPS偶联改性SiO₂纳米粒子原始分散液除含有MPS-SiO₂纳米粒子外,还含有MPS水解颗粒,因而能构筑双重交联结构。具有这种双重交联结构的复合微球在HAAKE转矩流变仪中经熔融剪切可形成平均长径比高达12.0的取向体,而单独以MPS水解颗粒或MPS-SiO₂纳米粒子为交联点的微球经相同的熔融剪切过程只能形成平均长径比分别为9.1和8.8的取向体。这表明,偶联和非偶联MPS所构造的两种不同尺度的交联结构对SiO₂-PAcr复合微球剪切取向能力的提高有着显著的协同作用。      

中空TiO2微球的制备及其对聚丙烯酸酯薄膜保温性能的影响

以阳离子PS微球为模板, 钛酸四丁酯为钛源, 氨水为催化剂制备中空TiO₂微球, 通过物理共混法将中空TiO₂微球引入到聚丙烯酸酯薄膜中, 考察了中空TiO₂微球的空心粒径及用量对复合薄膜光反射性、导热系数及力学性能的影响。结果表明: 中空TiO₂微球的引入可显著提升聚丙烯酸酯薄膜的各项性能, 中空TiO₂微球的空心粒径和用量对复合薄膜的性能有不同程度的影响, 随着中空TiO₂微球空心粒径和用量的增加, 复合薄膜的性能基本呈现先提升后降低的趋势, 其中当中空TiO₂微球空心粒径为300 nm、用量为1%时, 所制备的复合薄膜保温性能和力学性能最优。     

SiO2/聚苯乙烯疏水复合微球的一步法合成和性能

提出了以苯乙烯、二乙烯基苯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)为单体，通过伴随着溶胶-凝胶反应的悬浮聚合法一步制备表面构筑有SiO₂粗糙结构的交联聚苯乙烯微球(SiO₂/聚苯乙烯疏水复合微球)。研究了油相组成、KH570用量和溶胶-凝胶反应条件对SiO₂/聚苯乙烯疏水复合微球强度和疏水性能的影响。结果表明，当弃除油相中的溶剂甲苯，在50℃的恒温反应阶段采用氨水调控体系pH值为10~11时可以获得兼具持久疏水性能、高强度和超低密度的SiO₂/聚苯乙烯疏水复合微球。SiO₂/聚苯乙烯疏水复合微球的表观密度约0.9917 g?cm?3，69 MPa的闭合压力下破碎率低至2.53%，表面静态水接触角高达140.7°，耐热性能优异(玻璃化转变和分解温度分别高达160℃和390℃)。尤其是，在涠州X油田A5井的螯合酸HD和FA中持续回流30天的过程中，SiO₂/聚苯乙烯疏水复合微球表面的接触角变化仍分别保持在±10%和±7%以内。SiO₂/聚苯乙烯疏水复合微球具备作为深部储层开采用支撑剂的极大潜力，也可用作封隔体控水工艺中的充填材料。      

基于共价键作用的四氧化三铁-还原氧化石墨烯复合材料的合成及其储锂性能

采用溶剂热法制备单分散的Fe₃O₄微球, 对其表面进行包覆SiO₂和氨基化处理, 再与氧化石墨烯复合, 化学还原后得到Fe₃O₄-W-RGO复合材料。SEM和TEM照片显示, SiO₂均匀包覆在Fe₃O₄微球(直径~440 nm)表面形成Fe₃O₄@SiO₂核壳微球, 紧密束缚于RGO纳米片表面。XRD测试结果表明Fe₃O₄微球结晶度好、纯度高。电化学性能测试结果表明: 在0.01~3.00 V电压范围和0.1C倍率下, Fe₃O₄-W-RGO复合材料的首次放电容量为1246 mAh/g, 100次循环后保持830 mAh/g; 在2C倍率下放电容量达到484 mAh/g, 具有较好的倍率性能和循环性能。     

四方排列有序Ag/TiO2空心微球的制备及光催化性能

采用低温垂直沉积法制备了聚苯乙烯(PS)胶体模板,由于低温下粒子热运动受到抑制,排列时发生位错,因此模板中存在大面积四方排列结构。然后采用化学镀法、溶胶-凝胶法在PS微球表面依次沉积银纳米粒子、纳米TiO2,最后高温煅烧除去模板制备了四方排列有序Ag/TiO2空心微球。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对样品进行表征。结果表明这种材料很好地保持了模板的四方排列,具有高度有序的纳米结构。选择降解甲基橙溶液来检验样品的光催化性能,并与纳米TiO2薄膜、四方排列TiO2空心微球的光催化性能进行比较,结果表明四方排列Ag/TiO2空心微球具有最佳的光催化性能。这是有序空心纳米结构和银纳米粒子的沉积共同作用的结果。     

二氧化硅/玻璃鳞片协同增强的环氧树脂耐磨性研究

以环氧树脂(EP)为基体，通过添加玻璃鳞片(GF)和改性纳米SiO₂制备了SiO₂/GF/EP复合涂料，考察了纳米SiO₂添加量对复合涂料性能的影响，通过傅里叶变换红外光谱仪和扫描电子显微镜对涂层的结构和断面形貌进行了表征。结果表明：利用硅烷偶联剂对纳米SiO₂进行改性处理，在其表面引入了可与环氧基团反应的氨基基团；当纳米SiO₂添加量为5%(质量分数)、GF添加量为30%(质量分数)时，复合涂层的硬度比纯EP提高了57.7%,磨损失重和摩擦系数比纯EP减小了57.0%、49.3%;改性纳米SiO₂和GF与EP基体界面相容性良好，与纯EP相比，SiO₂/GF/EP复合涂层的韧性和致密性明显提高。     

SiO2-Al2O3气凝胶及纤维增强复合材料制备技术研究进展

SiO₂-Al₂O₃复合气凝胶(SAA)耐高温性能明显优于纯SiO₂、Al₂O₃气凝胶,可用于1 000℃以上高温环境,对高温窑炉、设备隔热保温具有重要意义。本文综述了SAA及纤维增强复合材料的制备技术研究进展,在阐明硅铝复合溶胶水解、聚合机理的基础上,讨论了前驱体种类、干燥方式、水、添加剂等对溶胶胶凝过程及气凝胶微观结构与物化性能的影响,简要介绍了SAA微观结构、高温烧结行为特点及硅铝物质的量比对孔结构及耐高温性能的影响,介绍了基于粉煤灰、煤矸石、高岭土等廉价原料的SAA制备方法,以及基于纳米颗粒组装、冰模板、壳聚糖模板的制备新方法。在纤维增强复合材料方面,介绍了以纤维为分散相、纤维预制体为主体骨架两类复合材料的制备方法及纤维种类(石英、莫来石、碳纤维、纳米SiO₂、碳纳米管、氧化锆等)对复合材料力学及耐高温性能的影响。最后梳理了目前复合气凝胶研究中存在的问题,展望了其发展趋势。     

纳米SiO2微球/含氟丙烯酸酯涂层的制备及耐融雪盐腐蚀性能研究

以甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)及其他丙烯酸酯类单体为原料，采用半连续乳液聚合法制备含氟丙烯酸酯共聚乳液，将其与一定量的表面硅烷改性的纳米SiO₂微球、适量的颜填料和助剂机械搅拌均匀，得到纳米SiO₂微球/含氟丙烯酸涂料。FT-IR、XRD测试表明，表面硅烷改性的纳米SiO₂微球晶型未发生改变。复合涂层的力学性能、耐化学介质腐蚀性能和耐融雪盐腐蚀性能等结果表明，当纳米SiO₂微球掺量为3%时，复合涂层的综合性能最佳。其铅笔硬度为5 H,黏结强度为1.88MPa,耐冲击高度超过50 cm,涂层接触角可达110°,吸水率仅为0.72%,耐酸碱盐腐蚀率分别为17%、11%、11%。与未改性的含氟丙烯酸涂层和市售的涂层相比，在设定的融雪盐腐蚀条件下，复合改性涂层腐蚀前后的色差、光泽度、表面状况保持稳定，混凝土试件的抗压强度和碳化深度的下降均减缓。     

二氧化硅/壳聚糖复合微球的制备及性能

通过溶胶-凝胶法制备出3种不同粒径的SiO₂微球，利用扫描电镜分析了微球的粒径分布情况，SiO₂微球粒径分别在140nm、208nm、336nm左右，在一定范围内，硅球的粒径随正硅酸四乙酯(TEOS)/氨水的添加量增加而增大。选取粒径在336nm左右的SiO₂微球，使用硅烷偶联剂3-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)将壳聚糖(CS)接枝在SiO₂微球上，得到SiO₂@CS复合微球。通过红外光谱分析、X射线衍射等对微球进行了表征。接枝CS后对SiO₂微球的结晶特性没有影响，微球仍为无定形晶体。元素分析结果表明CS的接枝量为1.03%。使用振荡法进行抗菌测试，SiO₂@CS复合微球对金黄色葡萄球菌(S.aureus)和大肠杆菌(E.coil)的抑菌率分别为85.52%和47.14%,表明复合微球有一定的抗菌效果。     

酵母菌模板辅助合成Co3O4空心微球催化NaBH4水解制氢

预先在酵母菌模板表面沉积Co(OH)₃, 经高温煅烧后成功制得Co₃O₄空心微球, 并作为前驱体催化NaBH₄水解制氢。通过场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线衍射(XRD)进行样品的微观形貌和物相分析。研究结果表明, 当反应液中NaBH₄含量为10wt%时, 模板法制备的Co₃O₄空心微球催化产氢速率高达2140 mL/(min•g) (25℃), 约是同等条件下无模板制备Co₃O₄活性的9倍, 且所制备的Co₃O₄空心微球长期储存性能良好。     

双金属催化剂Ni-Co/SiO2空心球的可控制备及催化性能

以二氧化硅为模板, 采用牺牲模板/界面反应法制备具有介孔结构的碱式硅酸镍钴空心球。采用透射电子显微镜(TEM)、X 射线衍射(XRD)、氮气吸脱附曲线(BET)和程序升温还原(TPR)等方法, 对样品的结构和形貌进行了表征, 探索了碱式硅酸镍钴空心球还原规律, 并研究了双金属催化剂Ni-Co/SiO₂的催化性能。研究发现, 140℃下反应6 h, 产物为核壳结构, 反应12 h时变为空心球结构; 在氢气气氛中800℃下反应5 h, 碱式硅酸镍钴被完全还原为Ni-Co/SiO₂, 还原前后形貌基本不变, 但比表面积有所减小, 孔径增大。Ni-Co/SiO₂空心球用于催化硝基苯加氢反应1 h后, 硝基苯的转化率为67%, 比商用Raney Ni 提高约28%。     

开放式氮缺陷氮化碳中空微球用于增强光解水制氢和CO2 还原

使用介孔SiO₂球为模板、二氰二氨为原料，用直接热聚合-刻蚀法制备开放式氮缺陷氮化碳中空微球OHCNs产物。这种OHCNS产物具有开放式半球结构、较大的比表面积和孔隙率，尺寸大小复制SiO₂模板。局部“热刻蚀”生成开放式中空微球，并使产物产生大量氮缺陷和丰富的表面氨基。测试结果表明，适量的合成原料有利于优化产物的物理化学性能，表现出增强的瞬时光电响应和加速的光生载流子传输性能。同时，N缺陷拓宽了产物的可见光吸收范围。二氰二胺与SO₂模板质量比为1∶1的产物OHCNS-1，具有显著增强的光催化活性。在可见光下照射下OHCNS-1的光解水制氢和光催化还原CO₂生产的CO分别达到了45.9和47.3 μmol·h^-1，分别是非SO₂模板法合成产物的4.4倍和4.0倍。同时，在模拟废水环境OHCNs-1能保持稳定的光解水制氢活性，且能降解部分环境污染物。     

纳米SiO2接枝聚合改性及在EVOH中的应用

以硅烷偶联剂3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)对纳米二氧化硅(SiO2)进行表面处理,通过分散聚合工艺分别制得SiO2-g-KH570-g-PS、SiO2-g-KH570-g-PMMA和SiO2-g-KH570-g-PAN,采用熔融共混法制备了乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)/纳米SiO2复合材料(5%(...     

液体天然橡胶对湿法混炼制备白炭黑/天然橡胶复合材料界面相互作用的影响

采用液体天然橡胶（LNR）作为增容剂,通过湿法混炼工艺制备白炭黑/天然橡胶（SiO₂/NR）复合材料。利用SEM、橡胶加工分析仪（RPA）、差示扫描量热分析仪（DSC）、溶胀法和核磁共振交联密度仪分别对改性前后SiO₂/NR复合材料的界面形态、Payne效应、玻璃化转变温度（T_g）、结合胶含量及交联密度进行分析,研究LNR对NR与SiO₂相互作用的影响。结果表明,采用LNR改性后,SiO₂/NR复合材料中SiO₂与NR结合紧密,两相界面变得模糊,断面表现为韧性断裂。一定SiO₂用量下,SiO₂/NR复合材料Payne效应明显减弱。当SiO₂与NR质量比为60：100时,玻璃化转变温度（T_g）由-59.57℃提高到-56.61℃,结合胶含量由40.24%增加到44.02%。Lorenz-Park方程定量计算表明,经LNR改性后,SiO₂/NR复合材料界面相互作用增强。核磁共振测试结果表明,改性后,SiO₂/NR复合材料交联密度增加,横向松弛时间（T₂）减小,SiO₂与NR质量比分别为30：100、50：100和70：100时,T₂分别缩短4.20 ms、5.84 ms和7.86 ms,SiO₂与NR相互作用增强,NR分子链运动受限。LNR具有较好的增容效果,经LNR改性的SiO₂/NR复合材料界面相互作用增强。     

Synthesis,characterization, antibacterial and photocatalytic performance of Ag/AgI/TiO2 hollow sphere composites

Dispersed TiO₂ hollow spheres were successfully prepared which was obtained via Ostwald ripening under solvothermal conditions without any templates or surfactants. Then, the AgI/TiO₂ was synthesized by the deposition−precipitation process. Finally, Ag/AgI/TiO₂ was obtained by a photocatalytic reduction way. Their characteristics were analyzed by XRD, SEM, HRTEM, N₂ adsorption−desorption measurements and UV-vis absorption spectra. To demonstrate the potential applications of such composites, their antibacterial activity against Escherichia coli (E. coli) was studied by microcalorimetry for the first time, and their photocatalytic performance for degradation of different organic dyes under simulated UV and visible light was discussed. The results indicated that Ag/AgI/TiO₂ hollow spheres revealed elevated antibacterial and photocatalytic activity because of their unique morphology, hollow structure and high surface area. The mechanism of the excellent antibacterial and photocatalytic activity of Ag/AgI/TiO₂ hollow spheres are discussed which are attributed to the synergetic effect of Ag, AgI and TiO₂. It suggested that the new Ag/AgI/TiO₂ photocatalyst has broad application prospects in solar cell, sensor, antibacterial, catalysis and nanotechnology.     

Fabrication of hollow silica spheres and their application in polyacrylate film forming agent

Polystyrene (PS)/silica core/shell spheres were fabricated using mono-dispersed PS as templates by hydrolysis and condensation of two different silica precursors. The PS cores of PS/silica core/shell spheres were dissolved subsequently in the tetrahydrofuran medium to form mono-dispersed hollow silica spheres. The structures and morphologies of hollow silica spheres were characterized by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. Then, polyacrylate/hollow silica composite film forming agents were prepared via physical blending of polyacrylate and two different hollow silica spheres, and the water vapor permeability of their films were compared. The results showed that the structure of hollow silica spheres were very typical and obvious. The silica shell was continuous and uniform using tetraethylorthosilicate as precursor, which was accumulated by many silica seeds with size of 10–20 nm, and the thickness of silica shell was about 16.7 nm. However, the hollow silica spheres using tetraethylorthosilicate and vinyl triethoxysilane as precursors had mesoporous structure in the shell. The introduction of hollow silica spheres could significantly improve the water vapor permeability of polyacrylate film. At last, a possible mechanism for the formation of hollow silica spheres was proposed and the process of water vapor through polyacrylate/hollow silica composite films was modeled.     

Gd_2O_3空心微球的制备及Gd_2O_3/丁基橡胶复合材料低频阻尼性能

以分散聚合法制备的聚苯乙烯(PS)微球作为模板,通过均相沉淀法制备前驱体PS-Gd(OH)CO_3复合微球,高温煅烧后得到Gd_2O_3空心微球,将其与丁基橡胶复合制备低频高阻尼Gd_2O_3/丁基橡胶复合材料。采用FTIR、SEM、TEM分析、TG分析仪、XRD分析和XPS对Gd_2O_3空心微球的形貌与结构组成进行表征。将Gd_2O_3空心微球与粉体分别作为填料加入丁基橡胶中制备Gd_2O_3/丁基橡胶复合材料。结果表明:Gd_2O_3空心微球由立方萤石结构的颗粒组成,外空心直径为0.9μm,壳层厚度约为100nm;添加空心微球的复合材料阻尼性能较好;与纯丁基橡胶相比,Gd_2O_3/丁基橡胶复合材料的低频阻尼性能明显提高。     

SiO2-聚合物杂化微球改性聚丙烯的非等温结晶动力学

将原位乳液聚合制得的SiO₂-聚合物杂化微球与聚丙烯熔融共混制备了SiO₂/聚丙烯(SiO₂/PP)复合材料, 利用差示扫描量热法(DSC)研究了SiO₂/PP复合材料的非等温结晶动力学行为。结果表明, SiO₂-聚合物杂化微球具有明显的异相成核效应, 提高了PP的结晶温度和结晶速率, 同时降低了PP的结晶度, 提高了PP的结晶活化能。运用Mo法处理纯PP和SiO₂/PP复合材料的非等温结晶动力学, 结果显示SiO₂-聚合物杂化粒子降低了聚丙烯在单位结晶时间内达到一定结晶度时所需的降温速率。     

SiO2中空微球改性含硅芳炔树脂及其复合材料的结构与性能

采用SiO₂中空微球对含硅芳炔树脂（PSAC）进行改性,制备了SiO₂/PSAC复合材料,以改善PSAC固化后质脆的缺点,提高PSAC基复合材料的力学性能,拓展PSAC在航空航天领域的应用。对SiO₂/PSAC复合材料和石英纤维布增强SiO₂/PSAC（QF-SiO₂/PSAC）复合材料的结构与性能进行了研究,采用SEM分析SiO₂/PSAC树脂浇铸体和QF-SiO₂/PSAC复合材料断面微观结构,并分析SiO₂的增韧机制。采用DMA和TGA分析了SiO₂/PSAC复合材料耐热性能和热稳定性,虽然SiO₂会导致树脂耐热性能略有下降,但其中空结构使树脂具有优异介电性能。当SiO₂的添加量达2wt%时,SiO₂/PSAC树脂浇铸体弯曲强度达22.3 MPa,失重5%温度为551℃,1 000℃残留率为86.5%;QF-2SiO₂/PSAC复合材料的弯曲强度为298.3 MPa,弯曲模量达31.0 GPa,分别提高了27.5%、59.0%;当SiO₂添加量为5wt%时,QF-5SiO₂/PSAC复合材料的剪切强度提高了16.0%。      

A facile approach to fabrication of PbS hollow spheres with improved polystyrene templates

This paper provides a simple route to produce monodisperse PbS hollow spheres by using cationic polystyrene (PS) micro-particles as templates. The templates used in our experiment, were prepared via emulsifier-free polymerization by using the cationic monomer 2-(methacryloyloxy) ethyltrimethylammonium chloride as co-monomer. X-ray diffraction (XRD), Scanning electron microscopy (SEM), Transmission electron microscopy (TEM), and Fourier transform infrared spectroscopy (FTRI) were used to characterize the structure of the obtained PbS/PS composites and hollow PbS spheres. It was found that the as-produced samples are well-defined core-shell structures with an average diameter of about 0.98 μm. TEM showed that after the removal of the templates, the hollow structures were perfectly retained.