纳米SiO2改性竹纤维/乙烯基树脂复合材料界面相容性

以乙烯基树脂(VE)为基体,竹纤维(BF)为增强材料,通过偶联剂KH602对纳米SiO₂进行改性处理,并利用改性后纳米SiO₂分别对竹纤维和树脂进行改性处理,采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VARTM)制备了BF/VE复合材料。采用FTIR、SEM对改性后纤维和树脂的表面物理化学状态进行表征,结果表明:改性纳米SiO₂成功化学接枝到竹纤维表面且分散到树脂基体中,改性纳米SiO₂在BF1/VE0.5 (用1.0wt%改性纳米SiO₂改性纤维和0.5wt%改性纳米SiO₂改性树脂)复合材料中分散更为均匀;采用力学试验机和SEM对复合材料力学、断口和表面形貌进行分析,考察改性纳米SiO₂的添加量对BF/VE复合材料力学性能、界面性能的影响。结果表明:BF1/VE0.5复合材料的拉伸、弯曲及冲击强度分别达到最大值49.0 MPa、70.6 MPa和150.4 J/m,与未处理的复合材料相比分别提高了18.9%、26.1%、70.7%。此外,还初步探讨了改性纳米SiO₂的界面增强机制。      

增强改性SiO2气凝胶复合材料的研究进展

SiO₂气凝胶是一种含有纳米介孔结构的轻质固体材料，具有高孔隙率、高比表面积、低导热性、低介电性等特性，在隔热、吸附、吸声、发光、催化、电子等工业领域具有广阔的应用前景。但SiO₂气凝胶自身孔结构存在易碎、易坍塌等缺陷，导致应用受到较大限制。在保持SiO₂气凝胶良好特性的前提下，对其进行增强改性制备力学性能优良的SiO₂气凝胶复合材料是近年来的研究热点。本文报道了无机/有机纤维增强改性SiO₂气凝胶、有机聚合物增强改性SiO₂气凝胶及无机物掺杂增强改性SiO₂气凝胶等复合材料的主要制备工艺过程、材料综合性能表现及增强改性机制，探讨了增强改性SiO₂气凝胶复合材料研究进展及重点方向，以期为增强改性SiO₂气凝胶复合材料的研究和应用提供新的设计思路。      

SiO2-NH2-GA-AAS/CS席夫碱复合涂层的制备和吸湿性能

为得到轻便的高吸湿材料，制备席夫碱(Schiff)复合涂层对基体材料亲水改性以提高吸湿性能。利用戊二醛(GA)作为中间体共价连接氨基化纳米二氧化硅(SiO₂)和亲水物质2-[(2-氨基乙基)氨基]乙磺酸钠(AAS)制得席夫碱复合材料(SiO₂-NH₂-GA-AAS)，将其分散在壳聚糖(CS)溶液中制得SiO₂-NH₂-GA-AAS/CS复合涂层。以高分子材料聚对苯二甲酸乙二酯醇(PET)作为基材，采用浸渍的方法将复合涂层涂覆在其表面进行改性。采用FTIR、场发射扫描电子显微镜配备能谱仪(FESEM-EDS)和接触角测量仪对涂覆复合涂层后的PET基材的微观形貌、元素分布及表面润湿性进行表征分析，并对吸附过程进行伪一级、伪二级动力学模型拟合。结果表明：当SiO₂-NH₂/AAS质量比为1∶2,SiO₂-NH₂-GA-AAS用量为10wt%时，改性后的PET基材吸湿性能最佳。FESEM-EDS显示...     

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。      

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包覆石墨烯/双马来酰亚胺复合材料的表征及性能

采用硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷(VTMO)改性石墨烯(GE),利用溶胶-凝胶法在GE表面包覆SiO₂微球,得到SiO₂包覆改性石墨烯(SiO₂@(VTMO-GE)),以二烯丙基双酚A(BBA)和双酚A双烯丙基醚(BBE)为活性稀释剂,4,4′-二氨基二苯甲烷型双马树脂(MBMI)为单体,制备MBMI-BBA-BBE(MBAE)树脂基体;同时,以SiO₂@(VTMO-GE)为增强体,采用原位聚合法制备SiO₂@(VTMO-GE)/MBAE复合材料。对VTMO-GE及包覆效果进行表征和分析,研究SiO₂@(VTMO-GE)增强体与SiO₂@(VTMO-GE)/MBAE复合材料性能之间的关系。结果表明:VTMO成功改性GE,且SiO₂微球均匀包覆在VTMO-GE表面;SiO₂@(VTMO-GE)提高了SiO₂@(VTMO-GE)/MBAE复合材料性能。当SiO₂@(VTMO-GE)掺杂量为2.0wt%时,SiO₂@(VTMO-GE)/MBAE复合材料的冲击强度和弯曲强度达到最大,分别为23.0 kJ/m2和157.4 MPa,较聚合物基体分别提高了150%和58%;在频率为102~104 Hz范围内,介电常数较为平稳,约为70.0;介电损耗约为3.7×10?3,耐热性能随SiO₂@(VTMO-GE)掺杂量的增加有所提高。SiO₂@(VTMO-GE)/MBAE复合材料具有优异的综合性能,为其进一步应用奠定了基础。      

离子液体辅助纳米纤维素吸附剂的制备及其吸附性能

以脱脂棉纤维素(Cellulose,Ce)为原料,以丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体,使用酸性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([Bmim]HSO₄)为溶剂和水解催化剂对纤维素进行水解和改性,然后对改性纤维素进行高压均质处理制备出纳米纤维素吸附剂(AA/AM-g-NC)。对AA/AM-g-NC的结构和性能进行表征,并以亚甲基蓝为吸附质研究了对AA/AM-g-NC的吸附性能。结果表明,离子液体辅助高压均质处理脱脂棉后得到纤丝交联网状结构的AA/AM-g-NC吸附剂。这种吸附剂的晶型保持了纤维素Ⅰ型结构,结晶度略有提高;AA/AM-g-NC吸附剂表面接有丙烯酸和丙烯酰胺官能团,对亚甲基蓝的吸附受pH值的影响且为自发放热过程,并符合Langmuir吸附等温式;吸附过程接近准二级动力学方程,由颗粒的内扩散和表面扩散共同控制。     

SiO2-苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂的固化反应动力学

为改善双马来酰亚胺树脂(BMI)脆性过大、耐热性不足的缺点,以末端含有氨基的纳米SiO₂(SiO₂-NH₂)为原料,通过溶剂法制备出结构中含有SiO₂的苯并噁嗪树脂单体(SiO₂-BOZ),作为改性体系加入到BMI中进行共混,制备出一种耐热性能、韧性良好的新型SiO₂-BOZ/BMI树脂材料,并详细研究了SiO₂-NH₂的添加对BMI固化反应动力学的影响。结果表明,当SiO₂-BOZ添加量达到15.0wt%时,SiO₂-BOZ/BMI树脂复合材料的表观活化能较纯BMI树脂得到了一定程度的降低,SiO₂-BOZ/BMI的弯曲强度达到最大值166.12 MPa,较纯BMI 增加了32.3%,且具有比BMI更好的耐热性能。      

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。     

纳米SiO2/聚苯硫醚和SiO2-玻璃纤维/聚苯硫醚复合材料的性能

利用纳米SiO₂改性聚苯硫醚（PPS）树脂及玻璃纤维（GF）/PPS复合材料,探究纳米SiO₂对PPS树脂及GF/PPS复合材料性能的影响规律。采用熔融共混工艺制备纳米SiO₂/PPS树脂,并采用热压成型方法制备纳米SiO₂-GF/PPS复合材料,利用SEM、DSC、DMA和力学测试表征不同纳米SiO₂含量的SiO₂/PPS和SiO₂-GF/PPS复合材料。结果表明：纳米SiO₂通过熔融共混工艺能够均匀分散在PPS基体中,并提高PPS结晶度和弯曲性能。添加1wt%纳米SiO₂有效提高了GF/PPS复合材料的力学性能：层间剪切强度提高49.4%,弯曲强度提高30.6%,弯曲模量提高14.6%。纳米SiO₂的添加可以提高GF/PPS复合材料的玻璃化转变温度,同时纳米SiO₂能够改善树脂基体韧性并阻碍裂纹的扩展。     

可氧化再生的“核-壳”结构磁性吸附剂Mn0.6Zn0.4Fe2O4@SiO2-CeO2对水中氧氟沙星的吸附机制

为去除水中难生物降解的氧氟沙星（OFLX）,突破吸附剂固液分离和再生难的瓶颈,采用SiO₂和CeO₂功能化修饰Mn_0.6Zn_0.4Fe₂O₄磁性纳米颗粒,制备得到磁性纳米复合物吸附剂Mn_0.6Zn_0.4Fe₂O₄@SiO₂-CeO₂,利用XRD、FTIR、SEM、TEM、和振动样品磁强计等对Mn_0.6Zn_0.4Fe₂O₄@SiO₂-CeO₂进行了系统表征。3种动力学模型（拟一级动力学、拟二级动力学和颗粒内扩散模型）、3种等温线模型（Langmuir、Freundlich和D-R模型）和吸附热力学的研究结果表明：该吸附过程的速率由颗粒内扩散和液膜扩散等多种因素共同控制;该吸附过程以物理吸附为主,化学...     

功能化壳聚糖改性中空介孔SiO2

以通过溶胶-凝胶法制备的中空介孔SiO₂（HMSiO₂）纳米微球为骨架材料,通过反相微乳液合成使天然高分子壳聚糖（CTS）沉积在HMSiO₂纳米微球表面,随后在铈离子引发下于CTS表面进行丙烯腈接枝共聚并偕胺肟化,制备HMSiO₂复合壳聚糖接枝聚偕胺肟（PAO）复合纳米粒子（HMSiO₂@CTS-g-PAO）。通过FTIR和XRD对HMSiO₂@CTS-g-PAO复合纳米粒子的结构进行表征。采用SEM和激光粒度分析仪对HMSiO₂@CTS-g-PAO复合纳米粒子的形貌和粒径进行探究。结果表明：HMSiO₂@CTS-g-PAO复合纳米粒子的内层为HMSiO₂,外层为CTS-g-PAO,是典型的核-壳纳米粒子。以K₂Cr₂O₇为Cr源,探究HMSiO₂@CTS-g-PAO复合纳米粒子对Cr^Ⅵ的吸附。结果表明,HMSiO₂@CTS-g-PAO复合粒子对Cr^Ⅵ的吸附过程符合伪二级吸附动力学,主要为化学吸附,对pH=2.0、浓度为91.4 mg/L的K₂Cr₂O₇溶液中铬的最大吸附量高达3.28 mmol/g。     

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。     

功能化纳米复合材料Fe3O4@SiO2-3-氨丙基三甲氧基硅烷的制备及其对Pb(II)的吸附

为解决磁性纳米Fe₃O₄颗粒易腐蚀、团聚等问题，对其进行功能化修饰改进。在超声波辐照下以FeCl₃和FeSO₄为原料，氨水为沉淀剂，然后加入正硅酸乙酯(TEOS)和3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)进行功能化修饰，制备得到SiO₂包覆的氨基功能化纳米复合材料Fe₃O₄@SiO₂-APTMS，并采用TEM、FTIR、VSM、TGA、低温氮吸附、XRD等对其进行表征测试，证实了超声波辐照下制备的复合材料具有磁响应强度强、耐酸碱性强、分散性高、比表面积大、粒径小等特点，同时探究了纳米复合材料对Pb(Ⅱ)的吸附性能。结果表明：溶液初始p H值为5.86，吸附剂投加量为1.0～1.5 g·L^-1时Pb(Ⅱ)吸附效果较好；Langmuir模型适合模拟该等温吸附过程，吉布斯自由能变?G⁰<0，吸附过程是一个自发过程；准二级动力学可以较好地描述Pb(Ⅱ)在复合材料上的吸附行为，...     

聚多巴胺改性纳米二氧化硅增强反式-1,4-聚异戊二烯形状记忆聚合物的制备与性能

由于形状记忆聚合物(SMP)较低的力学强度，不足以满足现今大多数商用复合材料的使用标准，严重限制了其在许多高级应用中的使用。因此，为制备高性能SMP复合材料，利用聚多巴胺(PDA)对纳米SiO₂进行表面改性，制备了一种新型纳米填料SiO₂@PDA，并通过SEM、XPS和FTIR对其结构和性能进行了表征。将SiO₂和SiO₂@PDA作为纳米填料填充到反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)中，制备了TPI形状记忆复合材料，系统的研究了TPI/SiO₂和TPI/SiO₂@PDA复合材料的热稳定性、力学性能和形状记忆性能。结果表明：PDA修饰增强了SiO₂在TPI基体中的分散性和界面相互作用，从而使TPI/SiO₂@PDA复合材料的热稳定性、力学性能得到提升的同时仍能够保持良好的形状记忆性能。当SiO₂@PDA含量为1.5%(以TPI的质量为基准，下同)时，TPI复合材料的冲击强度和拉伸强度达到最大值，...     

SiO2-TiO2/聚四氟乙烯复合材料的制备及热膨胀性能

为了使微波基板材料与Cu金属衬底的热膨胀性能匹配,对陶瓷/聚四氟乙烯（PTFE）微波复合基板材料的热膨胀性能进行了研究。采用湿法工艺制备了以SiO₂和TiO₂为填料的SiO₂-TiO₂/PTFE复合材料,研究了复合材料密度、填料粒度和填料体积分数对SiO₂-TiO₂/PTFE复合材料热膨胀性能的影响。结果表明,当SiO₂的体积分数由0增至40%（TiO₂ ：34%~26%）时,SiO₂-TiO₂/PTFE复合材料的线膨胀系数（CTE）由50.13×10^-6 K^-1减小至10.03×10^-6K^-1。陶瓷粉体粒径和复合材料密度减小会导致CTE减小。通过ROM、Turner和Kerner模型计算CTE发现,ROM和Kerner模型与实验数据较相符,而实验值与Turner模型预测值之间的差异随PTFE含量的升高而逐渐增大。     

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%。      

纳米SiO2/低密度聚乙烯复合材料的陷阱特性与电击穿机制

以低密度聚乙烯（LDPE）为聚合物基体,通过熔融共混的方式填充不同粒径的纳米SiO₂无机颗粒,制备纳米SiO₂/LDPE复合材料,研究提高聚乙烯电绝缘性能的纳米改性方法和机制。利用SEM表征纳米SiO₂在LDPE基体中的微观形态和分散程度,采用DSC和偏光显微镜（PLM）分析纳米SiO₂对LDPE基体结晶度和结晶形态的影响,通过热刺激电流法（TSC）分析纳米SiO₂/LDPE复合材料的陷阱密度和陷阱能级,并结合电击穿的Weibull分布研究纳米复合材料的击穿机制。研究结果表明:纳米SiO₂填充可以改变复合材料结晶度,进而增加LDPE基体本征结构缺陷和陷阱密度,同时填充纳米SiO₂颗粒可引入比LDPE基体本征陷阱更深的陷阱能级,纳米SiO₂填充颗粒引入的陷阱能级深度随着复合材料结晶度的增加而先增大后减小,填充浓度3wt%时可最有效地通过俘获载流子而抑制电击穿过程,纳米SiO₂/LDPE复合材料的击穿场强达到最高值。与60 nm SiO₂颗粒相比,30 nm SiO₂填充颗粒具有更高的比表面积,界面电极化导致更高的介电常数,更高密度的纳米界面深陷阱态对于提高电击穿场强更有效。当填充浓度为5wt%时,纳米颗粒的团聚作用导致纳米复合材料的击穿强度降低。基于电双层理论提出了电子捕捉模型和界面结构模型,合理阐释了纳米SiO₂/LDPE复合材料的微观陷阱特性及宏观电击穿机制。      

Graphene/SiO2纳米复合材料作为水基润滑添加剂的摩擦学性能

以石墨烯和正硅酸乙酯为原料用溶胶-凝胶法制备了Graphene/SiO₂纳米复合材料，用球盘式摩擦磨损试验机评价其作为水基润滑添加剂在不同载荷和浓度下的摩擦学性能。用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等手段表征了摩擦副的表面形貌和元素特征。结果表明：在15N载荷工况下，Graphene/SiO₂纳米复合材料作为添加剂在超纯水中含量为0.2%(质量分数)时具有最佳的摩擦学性能，比超纯水的摩擦系数降低了17.9%，钢球磨损率降低了61.7%。基于磨损表面分析提出的润滑机制为：在摩擦过程中，Graphene/SiO₂纳米复合材料在磨损表面生成的物理吸附膜、Graphene的层状剪切作用以及SiO₂在磨损表面的修复作用和滚珠轴承作用，使超纯水的摩擦学性能提高。     

MnCl2-NaOH改性硅藻精土吸附剂的制备及其对As(V)的吸附机制

以硅藻精土为基体,MnCl₂和NaOH为复合改性剂制备了针对As（V）离子的吸附剂。研究了MnCl₂-NaOH/硅藻土吸附剂用量对As（V）去除率的影响,通过SEM、FT-IR、XRD、XPS对改性前后及吸附后的样品进行了微观分析。结果表明：随着吸附剂投量的增加,溶液中As（V）的去除率从44.9%增加到93.9%。改性后硅藻基体未发生改变,MnCl₂-NaOH/硅藻土吸附剂平均孔径变大,比表面积增大近7倍。硅藻土经改性后红外活性羟基峰消失,表面新生成Mn-O-Si吸收峰,在XRD数据上显示新生成含有MnO₂的物相,表面Mn得到电子,通过氧化与硅藻表面形成复合接枝,吸附剂吸附溶液中含As（V）的离子后,出现Mn₃（AsO₄）（OH）₄等物相,吸附过程中As得电子,Mn失电子,O、Si表面电子向As偏移,As在吸附剂表面的吸附方式有配位吸附、电荷吸附等。