纤维增强纳米SiO2复合隔热材料的力学性能研究

采用干法成型工艺制备了纤维增强纳米SiO2复合隔热材料,考察了成型压力和纤维长度对复合材料力学性能的影响。结果表明,成型压力越大,复合材料承受压力载荷的能力越强,纤维表面致密的纳米级颗粒覆层对纤维起到的保护和应力缓冲作用越强,抗折强度越高。增强纤维长度对抗压强度影响不大,纤维越长,抗折强度越高,但当纤维过长时会因分散困难而导致抗折强度下降,故适宜的纤维长度为5mm。此外,采用等效包容体理论建立了纤维增强复合材料细观力学分析模型,并对纤维增强机理进行了深入分析和探讨。     

聚乳酸/茶多酚复合纳米纤维膜制备及力学性能研究

采用静电纺丝技术,分别制备了聚乳酸(PLA)与茶多酚(TP)质量混比为100/0、90/10、80/20、70/30、60/40、50/50、40/60、30/70和20/80的复合纳米纤维膜.分别借助扫描电子显微镜(SEM)和KDⅡ-0.05微机控制电子万能试验机观察薄膜表面形貌及测试力学性能.SEM图分析结果表明:当PLA与TP的质量混比从100/0变化到50/50时,均能纺出较连续、光滑的纤维.随着纺丝液中PLA含量的减少,TP含量的增加,所纺纤维直径逐渐变小.超出这个范围,纤维断裂现象加剧,甚至出现纳米级颗粒团聚的现象.复合纳米纤维膜的拉伸强度逐渐减小,断裂伸长率先增加后减小.     

硅烷偶联剂KH-570表面改性纳米SiO2

采用硅烷偶联剂KH-570在酸性条件下对纳米SiO2表面进行改性,并对改性前后的纳米SiO2采用粒径分析仪、傅里叶红外变换光谱仪、紫外-可见光光谱仪、扫描电镜等仪器进行了分析和表征。结果表明,硅烷偶联剂KH-570能成功地对纳米SiO2表面进行改性,使其表面化学键合了硅烷偶联剂的有机官能团,降低了颗粒团聚程度,提高了纳米SiO2在有机介质中的分散程度     

无溶剂型纳米SiO2/环氧树脂复合涂料的制备及性能

为了提高环氧树脂涂料的综合性能,以KH-560硅烷偶联剂对纳米SiO2进行原位改性,制备了无溶剂型纳米SiO2/环氧树脂复合涂料。用FT-IR及分散性试验研究了纳米SiO2原位改性的效果;探讨了改性纳米SiO2对复合涂层表面形貌、力学性能、耐紫外光老化性、耐蚀性能的影响。结果表明:KH-560硅烷偶联剂的有机分子链段成功地键合在纳米SiO2粒子表面,改性后的纳米SiO2粒子能均匀地分散在二甲苯中;纳米SiO2能够显著改善环氧树脂涂层的力学性能,当其含量为3%时最好;复合涂层耐紫外光老化及耐腐蚀性比环氧树脂涂层有较大的提高。本无溶剂型纳米SiO2/环氧树脂复合涂层对基材有良好的保护作用。     

改性纳米SiO2/硅橡胶复合材料的制备及性能

为提高纳米SiO₂在硅橡胶（SR）基体中的分散性及两相间的界面结合力,设计以羟基硅油（HSO）和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）为纳米SiO₂的表面封端改性剂,并将改性SiO₂与双组份加成型液体SR复合得到改性纳米SiO₂/SR复合材料。通过一系列表征手段对改性纳米SiO₂的形貌结构及其在乙醇中的分散性等进行分析,研究了改性纳米SiO₂对纳米SiO₂/SR复合材料的断面形貌、力学性能及热稳定性的影响。结果表明:KH570成功接枝到纳米SiO₂表面并与SR基体间形成化学键。当HSO协同KH570改性纳米SiO₂时,可有效改善纳米SiO₂在SR基体中的分散性能及纳米SiO₂与SR两相间的界面结合性能,并显著提高纳米SiO₂/SR复合材料的力学性能和热稳定性。将SiO₂∶HSO∶KH570以质量比为2.0∶0.2∶0.6处理的改性纳米SiO₂粒子,得到的改性纳米SiO₂/SR复合材料起始热分解温度提高了230℃。当SiO₂∶HSO∶KH570质量比为2.0∶0.2∶0.45时,改性纳米SiO₂/SR复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了约1倍。      

TiO2/聚乳酸复合纳米纤维膜的制备及其抗菌性能

采用静电纺丝技术,分别制备了纯聚乳酸(PLA)纳米纤维膜和不同TiO2含量的TiO2/PLA复合纳米纤维膜。利用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱和电子万能试验机分别对复合纳米纤维膜进行了形貌表征、成分分析和力学性能测试,用改良的振荡烧瓶法测试了复合纳米膜的抗菌性能。结果表明:随TiO2含量的增加,纤维直径减小而CV值和表面颗粒尺寸有所增加;复合纳米纤维膜中含有TiO2成分,证明TiO2与聚乳酸能够物理复合;添加适量的TiO2能够提高纳米纤维膜的断裂强度;在光催化条件下,TiO2/PLA复合纳米纤维膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌表现出良好的抗菌性能,当TiO2含量为1%时,对两种菌的抑菌率分别达到92.9%和92.2%。     

不同碳链长度的硅烷偶联剂对纳米SiO2改性研究

使用不同碳链长度的硅烷偶联剂(甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷)分别对纳米SiO₂进行改性。采用FTIR、XPS、XRD、TGA等表征方法研究了SiO₂粒子改性前后的化学结构和接枝率;采用激光粒度测试和TEM研究了纳米SiO₂颗粒的粒径分布和微观形貌;采用沉降实验和接触角观察了纳米SiO₂粒子的水中分散性状态及其亲疏水性能。结果表明,硅烷偶联剂成功接枝在了纳米SiO₂颗粒表面。随着硅烷偶联剂碳链长度的增加,改性后SiO₂平均粒径呈现先减小后增大的趋势,团聚现象减弱。经十六烷基三甲氧基硅烷改性的纳米SiO₂颗粒接触角从11.7°提高至108.2°,由亲水性转变为疏水性。     

表面改性纳米SiO2增强木质纤维/聚氯乙烯复合材料性能

SiO₂粒子经偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）表面改性后,与木质纤维、聚氯乙烯（PVC）及其它助剂通过熔融混炼制备改性SiO₂-木质纤维/PVC复合材料,用FTIR、SEM和同步热分析仪（STA）对SiO₂粒子和SiO₂-木质纤维/PVC复合材料的结构与性能进行测试与表征。FTIR分析表明,SiO₂粒子表面接枝了KH550的特征官能团,KH550成功地接枝到SiO₂粒子表面;SEM分析表明,改性纳米SiO₂粒子能在木质纤维/PVC复合材料中均匀分散,其粒径在100 nm左右;添加改性的SiO₂粒子后,木质纤维和PVC结合更加紧密,孔洞间隙减少。纳米SiO₂质量分别占木质纤维质量的10%、8%和10%时,SiO₂-木质纤维/PVC复合材料的弹性模量、拉伸强度、冲击强度分别达到最优值4.66 GPa、31.12 MPa和4.11 kJ/m²,与未添加SiO₂的复合材料相比分别提高了50.29%、28.91%和16.65%。     

SiO2表面改性对高填充SiO2/聚四氟乙烯复合薄膜性能的影响

选用三种具有不同疏水官能团的硅烷偶联剂,即含苯基的偶联剂1(Ph-1)、含氟基的偶联剂2(F-2)和含环氧丙氧基的偶联剂3(GP-3)对SiO₂进行表面改性,并采用空气辅助干法共混、冷压烧结并车削成膜的方法制备了SiO₂填充量为35wt%、厚度为50 μm的SiO₂/聚四氟乙烯(PTFE)复合薄膜。改性后SiO₂在PTFE中分散均匀。研究了不同含量F-2对SiO₂/PTFE复合薄膜性能的影响,发现当含氟基的硅烷偶联剂F-2用量(与SiO₂质量比)为0.3%时,SiO₂/PTFE复合薄膜的针孔缺陷最少,拉伸强度由9.2 MPa提高至16.2 MPa;在10 GHz下,SiO₂/PTFE复合薄膜的介电常数由2.475降低至2.416,介电损耗由2.66×10?3降低至2.01×10?3,SiO₂/PTFE复合薄膜显示出优异的综合性能。      

SiO2 / 氰酸酯纳米复合材料的力学性能和热性能

采用高速均质剪切法制备了SiO₂ / 氰酸酯(CE) 纳米复合材料, 并对该体系的静态力学性能、动态力学性能和热稳定性进行了研究。结果表明, 纳米SiO₂的加入提高了复合材料的冲击强度和弯曲强度。当SiO₂ 含量为0. 30 wt %时, 复合材料的冲击强度达最大, 增幅为88. 9 %; 当SiO₂含量为0. 15 wt %时, 材料的弯曲强度达最大, 增幅为2010 %。复合材料的储能模量和高温损耗模量较纯CE 树脂有明显提高, 玻璃化转变温度比纯CE 提高了31. 2 ℃, 热分解温度在SiO₂含量为0. 30 wt %时达最大, 失重为10 %时的热分解温度提高了25. 7 ℃。      

改性二氧化硅对SiO2/PLA复合膜性能的影响

目的研究改性二氧化硅对聚乳酸力学性能、氧气透过性能和水蒸气透过性能的影响。方法选择粒径为50nm的工业级二氧化硅为添加剂,使用KH570硅烷偶联剂对其进行改性,然后通过溶液浇铸法将改性后的二氧化硅与聚乳酸共混制备成膜。测试分析拉伸性能、透氧性能和透水蒸气性能,表征复合膜的力学性和阻隔性能。结果与纯PLA膜相比,改性复合膜的拉伸强度和弹性模量分别提高了18.65%和19.91%;玻璃化转变温度比纯PLA膜高11℃左右,热稳定性得到增强。与纯PLA膜相比,改性复合膜的氧气透过系数和水蒸气透过系数分别降低了29.89%和43.76%,阻隔性明显提高。结论经KH570硅烷偶联剂改性的二氧化硅对聚乳酸材料性能的增强效果更佳,为聚乳酸材料在包装领域的应用提供了依据。     

改性纳米二氧化硅/水性聚氨酯杂化皮革补伤剂的制备及表征

以自制聚酯和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,添加不同用量的纳米SiO_2,通过物理共混和原位聚合合成不同的水性聚氨酯乳液,并与进口聚氨酯补伤剂A比较。物理共混与原位聚合合成法制得聚氨酯的力学性能、粘数、吸水率、透光率、附着力均与纳米SiO_2的改性方式与用量有关,与进口补伤剂A相比,所得聚氨酯的透光率不足,但附着力要优于进口补伤剂A。通过比较,添加0.10%吐温-80改性纳米SiO_2和一定的助剂,原位聚合制得的纳米SiO_2/水性聚氨酯材料可作为皮革补伤剂。     

大倍率二氧化硅/碳复合材料的制备及电化学性能表征

为了满足新能源储能及电动汽车对锂离子电池持续快速充电、慢速放电性能的要求,以正硅酸乙酯为二氧化硅前驱体,在两亲性炭材料(ACM)与聚乙二醇400(PEG400)形成的氢键限域体系中制备了大倍率二氧化硅/碳复合锂电负极材料(SiO_2-130/C)。材料表征结果表明,二氧化硅的粒径由500nm(未限域)降低到130nm(限域),同时,富碳的ACM在二氧化硅纳米颗粒表面构建了导电性良好的碳框架。在0.1A·g~(-1)和1A·g~(-1)的电流密度下,SiO_2-130/C的可逆比容量分别为527mAh·g~(-1)和347mAh·g~(-1),且在1A·g~(-1)的电流密度下连续400个充放电循环后,仍具有483 mAh·g~(-1)的可逆比容量,表现出优异的倍率性能及稳定的电化学性能。     

聚氨酯TiO2纳米管复合材料的制备与光催化特性研究

为了解决水体中光催化剂的分离和回收问题,对纳米TiO2的改性和固载化及其光催化特性进行了研究。首先以纳米TiO2为原料,采用水热合成法制备TiO2纳米管;再对TiO2纳米管硅烷化,改善其表面性质;然后以聚氨酯(PU)膜片为载体负载TiO2纳米管,制成了负载型PU/TiO2薄膜的光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对催化剂进行了表征,结果表明硅烷化后的TiO2纳米管能很好地接枝在PU薄膜表面。以300 W高压汞灯为光源,萘普生为目标降解物,研究了负载PU/TiO2薄膜的光催化活性和稳定性,结果表明其对目标物的降解具有较高活性,用乙醇冲洗即可多次重复使用,其催化活性能较长时间保持稳定。     

纳米-Al2O3/SiO2加入量对MgO-Al2O3-SiO2复相陶瓷烧结机理的影响

为了探究纳米-Al₂O₃/SiO₂加入量对MgO-Al₂O₃-SiO₂复相陶瓷烧结行为的作用机理。以微米级MgO、纳米级Al₂O₃和SiO₂为主要原料制备陶瓷基复合材料。通过XRD和 SEM等检测手段对烧后试样的物相组成和微观结构进行测试与表征,重点研究Al₂O₃/SiO₂的加入对复相陶瓷物相组成、微观结构及烧结性能的影响。结果表明:随着Al₂O₃/SiO₂加入量的增大,试样烧后相对密度和烧后线变化率呈先增大后减小再增大的趋势,加入15%Al₂O₃/SiO₂(质量分数)的试样经1 500 ℃烧结后,其相对密度可以达到94%。引入的Al₂O₃/SiO₂与基体中的MgO生成镁铝尖晶石与镁橄榄石相,原位反应伴随的体积膨胀,抵消部分烧结过程中的体积收缩。Al₂O₃/SiO₂加入量为75%(质量分数)的试样经1 400 ℃烧结后,基体中有大量堇青石相生成,随着煅烧温度提高到1 500 ℃,堇青石分解所产生的高温液相促进了试样的烧结收缩。     

SiO2@TiO2核壳微球和TiO2中空微球的制备及其光催化性能

以Stber法制备的单分散SiO_2微球为模板,率先采用静电吸附法和相吸附法相结合技术制备出SiO_2@TiO_2核壳结构微球。深入研究了pH值及煅烧温度对其结构和性能的影响。对SiO_2@TiO_2微球进行去核处理,得到TiO_2中空微球。通过降解常见工业污染物硝基苯来研究两种微球的光催化活性。采用XRD、SEM、TEM、BET、FT-IR对样品进行表征,用紫外-可见分光光度计测量硝基苯溶液降解前后的吸光度。结果表明,相同条件制备的TiO_2中空微球的比表面积比SiO_2@TiO_2微球的显著增大,最大为87m~2/g,导致TiO_2中空微球的光催化活性比SiO_2@TiO_2微球明显提高,对硝基苯的4h降解率可达95.2%。低于600℃处理得到的TiO_2壳层为锐钛矿相,呈孤岛状模式生长。温度升高到700℃时出现金红石相。在pH=9.0、600℃热处理3h条件下制备的SiO_2@TiO_2微球经去核处理所得到的TiO_2中空微球的壳层厚度最大,为25.4nm,且空心球的Ti-O-Si键随之消失。     

纳米TiO2/SiO2负载棉织物的制备及其光催化降解染料的研究

将纳米TiO_2水溶胶和纳米SiO_2水溶胶复配制备环境净化整理剂,并通过轧烘焙工艺对棉织物进行后整理得到纳米TiO_2/SiO_2负载棉织物,然后将其用于不同结构有机染料的光催化降解反应中,重点考察纳米SiO_2的添加量对其在不同pH值反应体系中的光催化降解性能以及重复利用性的影响。结果表明,纳米TiO_2/SiO_2负载棉织物对不同结构的有机染料具有显著的光催化降解性能,能够促进染料分子的共轭体系和芳香环结构的降解反应。纳米SiO_2的添加不仅有利于纳米TiO_2/SiO_2负载棉织物在碱性介质中光催化降解性能的提高,而且也能够改善其重复利用性。     

Natural and persistent superhydrophilicity of SiO2/TiO2 and TiO2/SiO2 bi-layer films

Sol-gel SiO₂/TiO₂ and TiO₂/SiO₂ bi-layer films have been deposited from a polymeric SiO₂ solution and either a polymeric TiO₂ mother solution (MS) or a derived TiO₂ crystalline suspension (CS). The chemical and structural properties of MS and CS bi-layer films heat-treated at 500 °C have been investigated by Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and transmission electron microscospy. Water contact angle measurements show that MS SiO₂/TiO₂ and CS TiO₂/SiO₂ bi-layer films exhibit a natural superhydrophilicity, but cannot maintain a zero contact angle for a long time over film aging. In contrast, CS SiO₂/TiO₂ bi-layer films exhibit a natural, persistent, and regenerable superhydrophilicity without the need of UV light. Superhydrophilic properties of bi-layer films are discussed with respect to the nature of the TiO₂ single-layer component and arrangement of the bi-layer structure, i.e. TiO₂ underlayer or overlayer.     

Al2O3/B4C复相陶瓷制备及其韧化机理的研究进展

Al_2O_3/B_4C作为一种优良的结构部件,在工业及国防领域都具有广阔的应用前景。简要论述了Al_2O_3/B_4C复相陶瓷材料的几种常用制备方法,如自蔓燃高温合成、无压烧结法、热压烧结法、机械合金化法等;重点综述了Al_2O_3/B_4C复相陶瓷材料的几种增韧方式及增韧机理,并简述了Al_2O_3/B_4C复相陶瓷材料的应用;最后,指出了Al_2O_3/B_4C复相陶瓷材料的研究不足之处以及下一步的研究动向。     

Mechanical Properties of the TaSi2 Fibers by Nanoindentation

The Si-TaSi₂ eutectic in situ composite, which has highly-aligned and uniformly-distributed TaSi₂ fibers in the Si matrix, can be obtained when the solidification rate changes from 0.3 to 9.0 mm/min. It is very interesting that one or two TaSi₂ fibers are curved when the solidification rate reaches 6.0 mm/min, although it is very brittle in general. The formation mechanism of the curved fiber is discussed and mechanical properties of the TaSi₂ fibers are examined by nanoindentation. It is found that the hardness and the elastic modulus of the bended TaSi₂ fiber are much higher than that of the straight TaSi₂ fiber. Moreover, the reasons why the mechanical properties of the straight TaSi₂ fiber are different from that of the curved TaSi₂ fiber are discussed. This can be ascribed to internal stress which results from mismatch of the thermal expansion coefficients of the two phases and di®erent crystallographic orientations.