碳纳米纤维增强聚酰亚胺复合气凝胶的合成与性能EI北大核心CSCD

以4,4′-二氨基二苯醚(ODA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)为单体,酸化碳纳米纤维(a-CNF)为增强材料,采用溶胶-凝胶方式成型,运用冷冻干燥技术制备PI复合气凝胶。对复合气凝胶的形貌、隔热、吸波以及压缩性能等进行表征分析。研究结果表明:随着a-CNF含量的增加,PI复合气凝胶的收缩率从45.52%降至35.32%,密度也随之从0.084 g/cm^(3)降至0.069 g/cm^(3),气凝胶孔洞分布呈增大增宽趋势。a-CNF的引入有效抑制了PI复合气凝胶的收缩率,热导率降低;整个体系的导电损耗增加,同时由于气凝胶的多孔结构提供了较好的阻抗匹配,使得PI复合气凝胶的反射损耗(RL)在8.3 GHz达到-9.7 dB。加入质量分数为15%的CNF/PI复合气凝胶压缩强度和压缩模量分别是纯PI气凝胶的近1.5倍和2倍。     

低介电常数聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究

用单体4,4′-二胺基二苯醚（ODA）和均苯四甲酸二酐（PMDA）添加纳米SiO2,在溶剂N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）中,采用原位聚合法合成SiO2/聚酰亚胺（PI）复合薄膜。用氢氟酸刻蚀SiO2纳米粒子,引入纳米微孔,形成含有微孔的PI薄膜。造孔剂含量为15%时,薄膜的介电常数从纯聚酰亚胺的3.54降低至3.05（1kHz）。用透射电镜表征微孔结构,分析了微孔孔径和造孔剂（SiO2）含量对薄膜介电常数、耐热性、疏水性和机械强度等性质的影响。     

Cu/SiO2纳米复合气凝胶的制备与表征

采用含铜硅酸乙酯(CuTEOS)进行溶胶-凝胶反应来制备高Cu含量的Cu/SiO2纳米复合气凝胶,复合气凝胶中的Cu含量可在小于66%(质量分数)的范围内调节.研究了水量、催化剂浓度、溶剂量及含铜硅酸乙酯的组成对溶胶-凝胶过程的影响.本研究中Cu/SiO2纳米复合气凝胶中粒子粒径大部分小于25nm,其孔径小于50nm,比表面积在400～650m2/g范围内.     

含砜基及桥联结构聚酰亚胺的合成及其性能研究

以4,4′-二氨基二苯砜(DDS)为二胺单体,3,3′4,4′-二苯酮四羧酸二酐(BTDA)、4,4′-氧双邻苯二甲酸酐(ODPA)分别为二酐单体,制得主链含砜基及桥联结构的聚酰亚胺(PI)模塑粉,考察了结构对PI的性能影响。结果表明,2种PI都具有半结晶聚合物的特性,在氮气中和空气中都具有较好的热稳定性,且熔融温度远低于分解温度。     

3,3',5,5'-四甲基-4,4'-二氨基二苯甲烷及其聚酰亚胺的制备及其性能研究

以2,6-二甲基苯胺为原料,通过一步反应制备了3,3′,5,5′-四甲基-4,4′-二氨基二苯甲烷(TMDDM),并对其结构进行表征。将TMDDM、4,4′-二氨基二苯醚(ODA)与4,4′-氧双邻苯二甲酸酐(ODPA)以不同的配比进行三元共聚,通过热亚胺化合成了6种TMDDM/ODA/ODPA-聚酰亚胺(PI)薄膜,随后对6种薄膜进行了结构表征和性能研究。结果表明:6种PI薄膜具有优良的热性能、疏水性、紫外-可见光透过率、机械性能和溶解性。     

溶胶-凝胶法制备聚酰亚胺/SiO2杂化薄膜及性能研究

以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,4,4′-(六氟异丙烯)二酸酐(6FDA)为二酐单体,4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为二胺单体,采用无水溶胶-凝胶法制备聚酰亚胺(PI)/二氧化硅(SiO_2)杂化薄膜(PI-SiO_2)。将3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APS)通过化学键合连接到PI分子链上,使SiO_2颗粒在PI基体中均匀分散。研究了PI-SiO_2杂化薄膜的光学性能和热学性能。随着SiO_2含量的增加,PI-SiO_2杂化薄膜的黄色指数明显降低。在SiO_2添加量为40%(wt,质量分数)条件下,制得的PI-SiO_2的玻璃化转变温度最高为314.7℃,热膨胀系数(CTE)为27.65×10-6/℃,具有较好的热性能。     

聚酰亚胺/二氧化硅-二氧化钛三元纳米复合材料的制备及介电性能

以4,4’-二氨基二苯醚(ODA)和3,3,4,4’-二苯甲酮四酸二酐(BTDA)为单体,以正硅酸乙酯和钛酸丁酯为SiO2和TiO2的前驱体,采用溶胶-凝胶原位生成法制备了聚酰亚胺(PI)复合薄膜。采用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外分光光度计(UV-Vis)对复合材料进行结构表征和性能测试。结果表明,复合膜的热亚胺化反应完全;纳米SiO2、TiO2均匀分散于PI基体中;复合膜透明性好,对紫外光吸收较好。热重分析(TG)和介电性能测试表明,得到了一种热稳定性好、介电性能优良的复合材料,能够满足其在微电子器件领域的使用要求。     

SiO_2表面包覆改性钛酸钡/聚酰亚胺复合薄膜的制备与性能

以聚酰亚胺(PI)为基体,将聚酰亚胺与钛酸钡(BaTiO3)纳米粒子进行复合,采用原位聚合法制备BaTiO3/PI复合薄膜。为提高BaTiO3纳米粒子的分散性和表面性能,采用SiO2对BaTiO3纳米粒子进行表面包覆改性,并制备改性BaTiO3/PI复合薄膜。采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等对制备得到的改性BaTiO3进行了表征,测试了复合薄膜的介电性能。结果发现,SiO2与BaTiO3粒子间仅是物理包覆,没有新物质形成。测试频率为103 Hz时,质量分数为5%的SiO2包覆改性使复合薄膜的介电常数增大到21.8,介电损耗为0.00521,击穿强度为76 MV/m,储能密度为0.56J/cm3。研究表明,采用SiO2对BaTiO3改性使得复合薄膜的介电性能有所提高。     

CuO(CoO,MnO)/SiO_2纳米复合气凝胶催化剂载体的溶胶-凝胶法制备与表征

以正硅酸乙酯(tetraethyl orthosilicate,TEOS)、乙酸铜、乙酸钴、乙酸锰为原料,采用溶胶-凝胶法、常压干燥制备了CuO(CoO,MnO)/SiO2纳米复合气凝胶.分析了过渡金属氧化物MO与Sio2的质量比、温度和pH值对凝胶形成的影响.采用场致发射扫描电镜(FE-SEM)、BET、傅里叶变换红外分析(FTIR)、热重-差热分析(TG-DTA)、电子散射能谱分析(EDS)和化学分析等对CuO(CoO,MnO)/SiO2纳米复合气凝胶的微观结构和组成进行了研究.结果表明,纳米复合气凝胶的颗粒约在20～100nm,比表面积为344～733m2/g,孔径范围为2～22nm,而且过渡金属Cu、Co和Mn能够与氧形成部分一O-M-O-桥键连接,并与Si通过化学键形成三维网络结构;纳米复合气凝胶试样中的多元过渡金属氧化物含量可控制在3%～75%(质量分数).这种结构和组成既有利于提高催化剂负载量,又可充分发挥过渡金属氧化物的助催化作用.     

环丁烷基聚酰亚胺液晶取向膜的制备及光控取向研究

采用1,2,3,4-环丁烷四酸二酐(CBDA)分别与芳香族二胺单体,包括4,4′-二氨基二苯甲烷(MDA)、3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二苯甲烷(DMDA)、3,3′,5,5′-四甲基-4,4′-二氨基二苯甲烷(TMMDA)、3,3′-二甲基-5,5′-二乙基-4,4′-二氨基二苯甲烷(DMDEDA)、1,1-双(4-氨基-3,5-二甲基苯基)-1-苯基甲烷(PTMDA)以及1,1-双(4-氨基-3,5-二甲基苯基)-1-(3′-三氟甲基苯基)甲烷(TFMDA)通过低温溶液缩聚法制备了聚酰胺酸(PAA)型液晶取向剂。采用该系列PAA取向剂装配了液晶盒。测试结果显示,PAA高温固化后形成的聚酰亚胺(PI)取向膜具有良好的耐热稳定性,5%失重温度均超过了450℃。经过波长为254 nm的线性偏振紫外光(LPUV)辐照后,该系列PI取向膜对液晶分子具有良好的取向效果,预倾角(θ_p)为0.28～0.47°。装配的液晶盒的残余直流电压(RDC)最低可达364 mV。     

PBS/SiO2纳米复合材料的制备及其结构与性能分析

以聚丁二醇丁二酸酯（PBS）为基材,经-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂（KH570）改性过的纳米SiO2和未改性的SiO2为填料,采用熔融共混法制备了PBS/SiO2纳米复合材料。研究了所得纳米复合材料的热稳定性能、力学性能和降解性能等。结果表明：当经KH570表面改性的纳米SiO2（KH570与纳米SiO2的质量之比为1：5）的添加质量分数为4%时,复合材料的维卡软化点约提高了10℃,拉伸强度约提高30%,同时复合材料的降解性能比PBS纯料的降解性能有一定的提高。     

常压干燥制备疏水性SiO_2-玻璃纤维复合气凝胶及表征

以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为复合硅源,玻璃纤维为增强体,采用溶胶-凝胶和常压干燥工艺制备出疏水性SiO2-玻璃纤维复合气凝胶。利用N2吸附脱附、扫描电镜、高分辨透射电镜、红外光谱、接触角、热重-差热分析及力学测试等手段表征复合气凝胶,并分析预处理玻璃纤维时的盐酸浓度及浸泡时间对复合气凝胶密度的影响。结果表明:当玻璃纤维的预处理条件为2.5mol/L盐酸浸泡0.5h时,制备得到的SiO2-玻璃纤维复合气凝胶表观密度最低,为0.12g/cm3,孔径主要分布在2~50nm,疏水角为142°,热稳定性温度高达500℃,抗压强度为0.05MPa,弹性模量为0.5MPa。     

Thermal degradation kinetics and morphology of natural rubber/silica nanocomposites

A novel natural rubber/silica (NR/SiO2) nanocomposite with a SiO2 loading of 4 wt% is developed by incorporating latex compounding with self-assembly techniques. The SiO2 nanoparticles are homogenously distributed throughout the NR matrix as spherical nano-clusters with an average size of 75 nm. In comparison with the host NR, the thermal resistance of the nanocomposite is significantly improved. The degradation temperatures (T), reaction activation energy (E), and reaction order (n) of the nanocomposite are markedly higher than those of the pure NR, due to significant retardant effect of the SiO2 nanoparticles.     

利用粉煤灰常压干燥合成SiO2气凝胶的研究

为了实现粉煤灰回收利用的新途径,研究了一种利用粉煤灰为硅源常压干燥合成SiO2气凝胶的工艺.通过正交实验研究粉煤灰与氢氧化钠反应生成水玻璃的最佳工艺条件;所得水玻璃溶液通过硫酸催化或树脂交换碱催化法获得水凝胶,利用三甲基氯硅烷/乙醇/正己烷对水凝胶进行改性处理,在常压干燥下制备了SiO2气凝胶.利用BET、SEM和FTIR对气凝胶的微观结构及性质进行了研究,结果表明,所得气凝胶的比表面积为362.2～907.9m2/g、孔体积为0.738～4.875cm3/g、平均孔径为7.69～24.09nm,其中树脂交换碱催化法所得气凝胶的比表面积可达907.9m2/g,孔体积达4.875cm3/g.     

亚临界干燥制备疏水SiO2气凝胶

以E－40（多聚硅氧烷）为硅源,三甲基氯硅烷的异丁醇溶液为干燥介质,用溶胶凝胶法,在亚临界条件下制备出疏水的SiO2气凝胶,通过SEM,孔径分布,比表面积,接触角以及红外光谱的测试对其物性进行了研究,结果表明,所制备的SiO2气凝胶具有典型的纳米网络结构,比表面大具具有疏水性能,亚临界干燥使得制备压力从6．4MPa降低到2．3MPa,降低了制备成本和风险,同时疏水性能提高了SiO2气凝胶环境适应性,从而十分有利于气凝胶的商业应用。     

亚临界干燥制备疏水SiO_2气凝胶

以Ｅ－４０（多聚硅氧烷）为硅源、三甲基氯硅烷的异丁醇溶液为干燥介质,用溶胶凝胶法,在亚临界条件下制备出疏水的ＳｉＯ２气凝胶．通过ＳＥＭ、孔径分布、比表面积、接触角以及红外光谱的测试对其物性进行了研究．结果表明,所制备的ＳｉＯ２气凝胶具有典型的纳米网络结构、比表面积大且具有疏水性能．亚临界干燥使得制备压力从６．４ＭＰａ降低到２．３ＭＰａ,降低了制备成本和风险,同时疏水性能提高了ＳｉＯ２气凝胶环境适应性,从而十分有利于气凝胶的商业应用．     

SiO2/TiO2复合气凝胶的孔道结构研究

为了在常压干燥下制备高比表面积且具有多级孔道结构的SiO2/TiO2复合气凝胶,以正硅酸乙酯、钛酸丁酯为原料,利用低聚体聚合将分相平行引入到溶胶凝胶过程中,获得SiO2/TiO2醇凝胶,并通过溶剂替换技术实现气凝胶的常压干燥制备.不同硅钛比气凝胶的内部结构研究表明:合成的气凝胶是由纳米SiO2和TiO2颗粒分散复合而成的介孔块体,其中Ti—O—Ti、Si—O—Si和Ti—O—Si键相互交织.气凝胶的结构变化是分相与溶胶凝胶过程相互竞争的结果.Si含量能显著改善气凝胶的结构,当n(Ti)∶n(Si)为3∶1时,比表面积高达712.2 m2/g,平均孔径为3.36 nm;当n(Ti)∶n(Si)为1.5∶1时,复合气凝胶具有明显双连续孔道,比表面积高,同时孔状结构清晰.     

SiO2/M纳米复合材料的结构及催化性能

采用溶胶-凝胶法和超临界干燥法制备了SiO2/M(Cu,Co)纳米复合材料,对其结构、形貌进行了TEM和比表面分析,并研究了SiO2/M纳米复合材料的催化性能.结果表明,制得的SiO2/M纳米复合材料保留了SiO2气凝胶的纳米网络和高比表面积,金属组份Cu与Co均匀地分散在纳米级SiO2气凝胶骨架中,对CO的氧化反应以及CO-NO反应均表现出高的催化活性.     

含镍硅酸乙酯的Sol-Gel过程制备金属/SiO2复合气凝胶

首次采用含镍硅酸乙酯（NiTEOS）进行溶胶-凝胶反应来制备高镍含量的Ni／SiO2复合气凝胶，且Ni含量可在＜60wt％的范围内任意调节．并系统研究了水浓度、催化剂浓度、溶剂用量及合镍硅酸乙酯的组成对溶胶-凝胶过程的影响．所制备的Ni／SiO2复合气凝胶的比表面积高达420～650m2／g.