轻质高强芳纶纳米纤维/聚酰亚胺复合气凝胶的制备及性能

聚酰亚胺 (PI) 因其优异的综合性能备受关注，将其构建成高强度气凝胶对拓展其在航空航天、微电子等高科技领域的应用具有重要意义。本文以4,4’-二氨基二苯醚 (ODA) 和3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐 (BTDA) 为单体构筑聚酰亚胺气凝胶，通过引入芳纶纳米纤维（ANFs）对气凝胶进行骨架增强，并通过傅立叶红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）等探究了ANFs对气凝胶化学结构、微观形貌以及力学性能等的影响。研究表明，ANFs通过氢键作用与前驱体聚酰胺酸（PAA）结合，并均匀分散在气凝胶骨架中，从而对其进行有效增强。引入ANFs后，气凝胶制备过程中的体积收缩率有效降低，当ANFs添加量增加至PAA的4 wt% 时，气凝胶体积收缩率由63% 降低至54%；与PI气凝胶相比，添加4 wt% ANFs复合气凝胶的杨氏模量由1.8 MPa提升至6.9 MPa，压缩回弹率提升了37%。     

细菌纤维素/热塑性聚氨酯复合气凝胶纤维制备及性能

使用绿色有机材料细菌纤维素(BC),并掺杂增强材料热塑性聚氨酯弹性体(TPU)经过湿法纺丝制备复合气凝胶纤维,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射光谱(XRD)、热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、全自动比表面孔隙度分析仪和单丝强力仪对制备的气凝胶纤维进行结构分析和性能表征,结果表明复合气凝胶纤维具有多孔结构,良好的力学性能和隔热性能,断裂强度达到24.69Mpa,断裂伸长为38.54%。     

RGO/ANFs复合气凝胶的制备及电磁屏蔽性能

本研究通过化学水热还原法制备RGO，并将其引入到化学劈裂法制备的ANF基体中，进而采用冷冻干燥法制备了可压缩回弹、高效电磁屏蔽性能的RGO/ANFs复合气凝胶，系统研究了不同RGO添加量对RGO/ANFs复合气凝胶的微观形貌、导电性能、力学性能和电磁屏蔽性能的影响。研究表明：当RGO添加量为20 wt.%时，复合气凝胶电导率达到15.84 S/cm，电磁屏蔽效能高达22 dB， 30%压缩应变时，压缩应力可达21 kPa。气凝胶自身的多孔结构与RGO良好的导电性能共同赋予了复合气凝胶优异的电磁屏蔽性能，这种兼具电磁屏蔽性能与力学性能的复合气凝胶有望应用于通信、微电子和航空航天等领域。     

PIPD/Cu2 纳米纤维气凝胶的制备及性能

以聚(2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑)(PIPD)为基体、三氟乙酸(TFA)和甲烷磺酸(MSA)为混酸,通过混酸剥离-去质子化诱导凝胶-冷冻干燥-惰性气氛高温处理制备出PIPD纳米纤维气凝胶.对PIPD纳米纤维气凝胶的形貌和结构进行表征,结果表明,混酸法制备PIPD纳米纤维气凝胶过程中,强质子酸破环了PIPD纤维的晶区和取向,PIPD主体的化学结构未发生明显变化.制得的PIPD纳米纤维气凝胶具有蜂窝孔结构、低密度(6.90～15.2 mg/cm3)和高孔隙率(99.1％～99.6％).当PIPD含量(以MSA和TFA总质量为基准,下同)不高于1％时,PIPD纳米纤维气凝胶无明显收缩.惰性氛围高温处理使PIPD纳米纤维气凝胶具有弹性.水平垂直燃烧、极限氧指数(LOI)、导热系数测试表明,PIPD含量为0.5％的纳米纤维气凝胶达到不可燃水平(UL-94,V-0级),LOI高达49.2％,100℃下低热传导性〔导热系数为0.052 W/(m·K)〕.此外,引入Cu2+配位交联网络提高PIPD纳米纤维气凝胶的压缩应力,增强后气凝胶的压缩应力是初始PIPD纳米纤维气凝胶的约16倍.     

纤维素纤维/SiO2复合气凝胶的结构性能表征及应用

本文以纤维素纤维为骨架,原位生成SiO_2气凝胶,从而制备出纤维素纤维/SiO_2复合气凝胶。采用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、比表面积测试(BET)等手段表征了复合气凝胶的结构,通过热失重分析仪、接触角测量仪、纺织品热阻测试仪测试了复合气凝胶的基本性能,进而用复合气凝胶制作了保温服装,并采用暖体假人和红外热成像仪测试了其保温性能。研究结果表明,该纤维素纤维/SiO_2复合气凝胶具有优越的保温性能,轻薄柔韧,有望用于航空航天、极地科考、滑雪登山、以及时尚保暖服上。     

芳纶纳米纤维增强聚乙烯醇复合膜的制备与性能

以芳纶纤维Kevlar@49为原料,在温和条件下制备了芳纶纳米纤维分散体(ANFS),并利用分散体制备了芳纶纳米纤维/聚乙烯醇(ANFs/PVA)复合膜。通过傅里叶红外光谱(FTIR)仪、差示扫描量热(DSC)仪、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子万能试验机及透光度/雾度测定仪等考察了复合膜的微观结构、热学、光学及力学性能。FTIR证明,复合膜中ANFs与PVA具有一定的分子间氢键作用,促进了ANFs在PVA基体中的分散。由AFM和SEM可以清晰观察到直径为20~30 nm的芳纶纳米纤维分散体,并且通过SEM观察到复合膜表面较为平整。当芳纶纳米纤维质量分数为6.0%时,复合膜的抗拉强度为17.86 MPa,断裂伸长率为442%;透光度为82.63%,雾度为27.56%;玻璃化温度,熔融温度和结晶温度分别为75.20、208.82和174.51℃,表明其透光性良好,力学和热学性能达到最佳。     

聚酰亚胺基气凝胶材料的制备及应用研究进展

聚酰亚胺(PI)基气凝胶作为一种极其重要的聚合物基气凝胶而深受人们的重视。本文主要介绍了以二胺和二酐为主原料来合成的PI气凝胶、异氰酸酯法合成的PI气凝胶等方面的研究进展,并综述了聚酰亚胺基气凝胶在隔热材料、低介电常数材料及其他方面的应用研究进展。     

芳纶纳米纤维对溶聚丁苯橡胶性能的影响

制备芳纶纳米纤维(ANFs)预分散体,研究ANFs用量对溶聚丁苯橡胶(SSBR)胶料性能的影响。结果表明：随着ANFs用量的增大,SSBR混炼胶的t₁₀和t₉₀无明显变化,F_L、储能模量和损耗模量增大,Payne效应增强;SSBR硫化胶的邵尔A型硬度、100%定伸应力和撕裂强度增大,拉伸强度先减小后增大,损耗因子(tanδ)最大值减小。ANFs用量为4份的SSBR硫化胶0℃时的tanδ最大,抗湿滑性能最好。     

石墨烯气凝胶的制备与吸附性能研究

以氧化石墨烯为前驱体,抗坏血酸为还原剂,通过冷冻干燥技术,制备出石墨烯气凝胶。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和氮气吸附脱附曲线等对制备的石墨烯气凝胶进行了表征。将制备的石墨烯气凝胶用于吸附甲苯,表现出良好的吸附性能和循环使用性。     

石墨烯气凝胶的制备与吸附性能研究

以氧化石墨烯为前驱体,抗坏血酸为还原剂,通过冷冻干燥技术,制备出石墨烯气凝胶。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和氮气吸附脱附曲线等对制备的石墨烯气凝胶进行了表征。将制备的石墨烯气凝胶用于吸附甲苯,表现出良好的吸附性能和循环使用性。     

硅烷偶联剂改性玻璃纤维增强硅气凝胶的研究

为了达到增强硅气凝胶力学性能的目的,采用硅烷偶联剂KH550与KH560二步改性接枝玻璃纤维,进而制备纤维增强硅气凝胶。利用扫描电子显微镜、红外光谱仪、比表面及孔径分布仪、热重-差热分析仪、导热系数仪、电子动静态疲劳试验机等对其表征。实验结果表明：硅烷偶联剂改性玻璃纤维与硅气凝胶复合后网络结构更加均匀、骨架强度更加稳定、孔径多在30 nm以下、具有良好的热稳定性;同时,改性玻璃纤维的最佳添加量为20%（质量分数）,此时其密度为0.167 g/cm³,导热系数为0.018 5 W/（m·K）,接触角为127°,抗弯强度为1.042 MPa,抗压强度为0.669 MPa,达到预期实验目的。     

酚醛气凝胶/碳纤维复合材料的结构调控及性能研究

以酚醛树脂为前体、碳纤维针刺预制体为增强体,采用溶胶-凝胶、常压干燥方法制备得到纳米孔酚醛气凝胶/碳纤维复合材料。在不改变材料密度的条件下,通过调节固化剂的用量来调控酚醛气凝胶的纳米颗粒尺寸及孔隙结构,改变气凝胶颗粒在碳纤维针刺预制体中的填充状态,制备出不同微观结构的复合材料。研究表明：随着固化剂用量的减少,气凝胶的颗粒粒径逐渐变小,平均孔径在230 nm~5μm范围内可调;与碳纤维复合后,随着气凝胶颗粒的减小,复合材料的力学性能逐渐提升、热导率逐渐降低、烧蚀性能明显提高。优化后的PAC复合材料具有极低的密度（0.27 g·cm^-3）、高弯曲强度（8.9 MPa）、较低的热导率（0.065 W·m^-1·K^-1）;在2000℃、30 s的中等热流烧蚀条件下,质量烧蚀率为0.0081 g·s^-1、线烧蚀率为0.0204 mm·s^-1。通过调控材料的纳米结构,能够有效地提升材料的力学、隔热以及烧蚀性能,满足高性能热防护应用需求。     

甘蔗渣纤维素基碳气凝胶的制备及吸附性能研究

通过对甘蔗渣进行碱/酸处理提取甘蔗渣纤维素,采用氢氧化钠/脲溶液将纤维素溶解,并通过在水中再生、冷冻干燥及在不同温度下碳化,制备具有优异疏水吸油性能的甘蔗渣纤维素基碳气凝胶。采用扫描电镜（SEM）、红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、BET法比表面积、水接触角（WCA）等测试方法对制备的甘蔗渣纤维素基碳气凝胶进行分析表征,并进行不同油类和有机溶剂的吸附、解吸实验。结果表明,制备的甘蔗渣纤维素基碳气凝胶拥有不规则的片-孔式网络状三维结构,具有轻质、高疏水、高比表面积等特性。高温碳化不仅可以改善碳气凝胶的轻质抗压性能、比表面积和孔径,还可以增强其疏水性及吸附性能。当碳化温度为800 ℃时,制备的CA-2-800表现出较好的轻质性（密度为33.4 mg/cm³）、高疏水性（水接触角为136°）和高比表面积（468.24 m²/g）。CA-2-800对柴油、汽油、泵油、正己烷、甲苯、三氯甲烷具有较好的吸附能力（20.2~66.3 g/g）。吸附动力学研究表明,CA-2-800在30 s内对汽油、柴油均能达到吸附平衡,且对三氯甲烷进行10次吸附-解吸循环吸附实验仍保留97%的吸附性能。     

Preparation and characterization of nitrogen-doped mesoporous titania with high specific surface area

Nitrogen-doped mesoporous titania aerogel photocatalysts were prepared by supercritical drying technique with carbon dioxide (SCCO₂) and calcination the urea impregnated TiO₂ aerogel at 773 K under NH₃ or N₂ + NH₃aq gaseous atmosphere. The pore properties were investigated from nitrogen adsorption measurement at 77 K. The prepared N-doped TiO₂ aerogel had a high specific surface area (116 m²/g), a total pore volume (0.33 cm³/g) and a sharp pore radius distribution (r_peak = 4.2 nm). The doping of the nitrogen atom into the TiO₂ lattice is expected from X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray powder diffraction (XRD), and UV–Vis spectroscopy. Nitrogen states in the lattice and crystalline structure were measured using X-ray photoelectron spectroscopy and X-ray diffractometry. The N-doped TiO₂ aerogel absorbed well into the visible region up to 600 nm.     

氧化铌/木质活性碳纤维复合材料的结构性能表征

以木质活性碳纤维(ACHF)为载体,通过浸渍草酸铌以及改变煅烧温度,制备出不同煅烧温度(400、600和800℃)下的氧化钯/木质活性碳纤维(Nb2O5/ACHF).采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)和全自动比表面积与孔径分析(BET)仪对制备的氧化铌/木质活性碳纤维结构、表面孔径等进...     

改性活性碳纤维对CO2的吸附性能

为了进一步提高活性碳纤维的CO₂吸附量和抗水性能,采用浸渍法将活性碳纤维进行改性处理,得到一系列改性样品,并对其进行了SEM和FTIR表征。研究了活性碳纤维种类、浸渍试剂（NaOH溶液、ZnCl₂溶液及离子液体）等对吸附剂孔结构、CO₂吸附量、循环使用性和抗水性能的影响,并探讨了CO₂在改性活性碳纤维内的动力学吸附扩散行为。研究结果表明：改性活性碳纤维的CO₂吸附性能和抗水性能均显著改善,其中CO₂最高吸附量达24.4%（0.1MPa和25℃）,吸湿率减小到1.33%,且具有良好的吸附/脱附循环使用性。均相扩散模型（HSDM）描述了实时吸附数据,此模型能够较好地反映CO₂在样品内的扩散行为,改性活性碳纤维仍能保持良好的扩散速率,扩散系数D_s值数量级为10^-5m²/s,与空白活性碳纤维相当。     

原料复配制备木质素基成型活性炭研究

以碱木质素和杉木屑为原料,磷酸为活化剂,制备碱木质素基成型活性炭,考察了碱木质素质量分数、浸渍比、活化温度、活化时间等对活性炭性能的影响。研究结果表明：碱木质素复配杉木屑(碱木质素质量分数50%)后,复配料的表面润湿性显著提高,瞬时水接触角由133.2°(碱木质素)降低至86.6°(复配料);热膨胀系数显著降低,膨胀温度区间的热膨胀系数由2 365μm/(m·℃)(碱木质素)降低至45μm/(m·℃)(复配料)。在最佳工艺条件即碱木质素质量分数50%、浸渍比1.5∶1(纯磷酸与复配料质量比)、活化温度500℃、活化时间90 min下,制备的成型活性炭得率41.76%,碘吸附值1 070 mg/g,亚甲基蓝吸附值255 mg/g,强度90%,比表面积1 646 m²/g,总孔容积为0.795 cm³/g,其中孔径小于5 nm的孔容积占总孔容积的97.2%。     

氧化石墨烯-羧基碳纳米管-多乙烯多胺三维蜂窝状材料吸附CO2

以氧化石墨烯-羧基碳纳米管水溶液为原料,葡萄糖酸β内酯为交联促进剂,通过冷冻干燥法制得负载有多乙烯多胺的氧化石墨烯-羧基碳纳米管三维多孔气凝胶。通过在制备过程中改变多乙烯多胺的加入量可以调节其负载量。FTIR、XRD、TG、SEM、XPS、Raman、N₂吸脱附等测试表征发现：多乙烯多胺通过酰胺键与基体连接,所得材料呈蜂窝状,且比表面积、孔容和平均孔径随胺类负载量的增加而逐渐降低,引入多乙烯多胺后的气凝胶材料通过化学作用实现CO₂吸附。在200kPa、328K下,多乙烯多胺含量为55.8%的改性吸附剂的CO₂吸附量可达3.9mmol/g,为相同条件下未改性吸附剂的9.8倍。结果表明,将多乙烯多胺、氧化石墨烯和羧基碳纳米管制备成三维蜂窝状多孔材料能有效提高CO₂吸附性能。     

氯化钙对棉秆炭理化性质的影响

以棉花秸秆(棉秆)为原料,研究了不同温度下添加无水氯化钙对热解产物棉秆炭理化特性的影响.通过同步热分析(TG/DSC)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和N2吸附-脱附分析表征了其微观形貌和结构.TG分析显示热解温度达到500℃后,样品失重较少,故选择55...     

Synthesis and characterization of a xonotlite fibers–silica aerogel composite by ambient pressure drying

Xonotlite fibers (XFs) reinforced silica aerogel composites were prepared by a sol–gel method under ambient pressure drying. XFs were synthesized through a dynamic hydrothermal route and had a noodle-like structure with length of 5–10 μm and average diameter of 150–200 nm. The microstructure analysis showed that XFs were inlaid in silica aerogel matrix by physical combination which contributed to restrict the volume shrinkage of alcogels and maintain the integrality aerogels during drying process. The physical, naonporous and thermal properties of the as prepared aerogel composites were investigated and discussed in detail. The new aerogel composites possessed porous nanostructure, which exhibited typical properties of 0.126 g/cm³ density, 4.132 cm³/g pore volume, and thermal conductivity of 0.0285 W/(m K). The results indicated that the introduced XFs didn’t significantly alter the porosity, hydrophobicity or thermal conductivity of aerogel matrix. It was also found that the aerogel composites had much more outstanding porosity than that of pure aerogel upon calcinations at 800 °C. This study fabricated XFs–silica aerogel composites and explored a new way for silica aerogels to endure and remain monolithic under ambient pressure drying.