丙烯酸酯改性水性聚氨酯/纳米二氧化硅复合材料的制备和性能

利用原位聚合伴随溶胶-凝胶进行的过程,合成了丙烯酸酯改性聚氨酯(PUA)/纳米SiO₂(PUAS)复合乳液。 通过纳米粒度仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和热重分析仪等技术手段表征了复合乳液及胶膜的结构和性能。 结果表明,纳米SiO₂能够均匀地分散在复合材料中,随着原料中前驱体正硅酸乙酯(TEOS)质量分数的增加,复合乳液粒径有所增大,胶膜力学性能和热稳定性明显提高。 当TEOS质量分数为8%,胶膜拉伸强度达到16.8 MPa,邵氏硬度A达到94,最大分解速率温度提高到416 ℃,且胶膜耐水性明显改善,吸水率降低到2.1%。     

TiOx/SiO2复合载体上高分散Au催化剂的CO氧化性能

负载型Au催化剂中金与载体间存在相互作用,载体性质能够影响Au纳米颗粒分散度及稳定性.本文通过表面溶胶-凝胶(SSG)法制备了TiO_x/SiO₂复合载体,以期增加氧化物载体表面配位不饱和度从而使其具有较高的金属分散性,并利用低能离子散射(LEIS)谱、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)及N₂物理吸附(BET)等手段对载体及催化剂进行表征分析.实验表明TiO_x/SiO₂复合载体表面TiO_x分散性良好,没有形成明显的TiO₂晶相,且与SiO₂间形成Ti―O―Si键.与Au/TiO₂相比, Au/TiO_x/SiO₂催化剂中Au纳米颗粒的分散性更好,因而CO氧化活性显著提高. TiO_x/SiO₂复合载体上的TiO₂膜是Au的主要表面键合位,导致Au与载体间相互作用增强,从而使得Au纳米颗粒抗烧结能力提高,同时催化剂反应稳定性得到改善.     

基于聚合诱导自组装制备二氧化硅/聚合物纳米复合材料

纳米二氧化硅(SiO₂)颗粒以其高硬度、高比表面积、高稳定、价格合理等优势被广泛应用于复合材料的制备中,获得的SiO₂/聚合物复合材料通常具有优良的机械性能、很好的热稳定性以及增强的光学和电性能。近年来,随着聚合诱导自组装(PISA)的提出与发展,研究者们基于PISA发展了多种制备不同形貌聚合物纳米粒子的简便方法,为制备SiO₂/聚合物复合材料提供了新的思路。作者调研了近十年来基于PISA制备SiO₂/聚合物复合材料的相关研究,按照SiO₂与聚合物的结合作用和复合机理的不同,创新性地将SiO₂/聚合物复合材料的制备分为物理包封法、化学接枝法、超分子作用法和原位生长法。本综述重点论述复合材料的合成方法、主要性能及用途,同时分析各种复合方法的优缺点并对制备方法的未来发展做出展望,以期为相关领域科研工作者提供更清晰的脉络和更丰富的启示。     

在无机SiO2纳米粒子存在下的苯丙乳液共聚合

研究了在无机SiO₂纳米粒子存在下的苯丙乳液共聚合.选择了能使苯丙乳液稳定存在的乳化剂体系,研究了温度和SiO₂的加入对聚合过程转化率的影响,结果表明,SiO₂的加入对聚合过程有阻聚作用,使单体的转化率降低.SEM照片证明SiO₂粒子已经进入苯丙乳液粒子中,而且SiO₂的加入对乳液制成的膜断面形态有一定影响.实验发现在无机SiO₂纳米粒子存在下,苯丙乳液共聚合时有较多残渣出现,对此通过改进乳液聚合进行了有效地改善.同时对制成的复合材料进行了力学性能和热学性能的测定.     

紫外光引发Pickering乳液聚合制备中空复合微球的研究

用光引发剂2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(IHT-PI 659)对纳米SiO₂表面进行接枝使之兼具两亲性及光引发特性|以该功能性纳米SiO₂为稳定剂构筑O/W(水包油)型Pickering乳液|用紫外光引发处于内油相的甲基丙烯酸甲酯单体聚合, 制备出具有中空结构的SiO₂/PMMA复合微球, 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热失重分析仪(TGA)、透射电镜(TEM)及扫描电子显微镜(SEM)对复合微球进行了表征, 并提出了紫外光引发Pickering乳液聚合制备中空复合微球的机理.     

不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料的研究

综述了国内外近年来不饱和聚酯(UPR)/玻璃纤维复合材料的研究与开发的进展,包括不饱和聚酯用量对不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料介电性能的影响,光和高能辐射对玻璃纤维/不饱和聚酯树脂复合材料老化性能的影响。重点介绍了不饱和聚酯组成、界面改性、防收缩剂和玻璃纤维分布对玻璃纤维/不饱和聚酯树脂复合材料性能的影响。     

不饱和聚酯复合材料的研究进展

不饱和聚酯(UPR)复合材料具有广泛的应用范围。随着对UPR复合材料使用性能的要求的越来越高,填料和纤维增强UPR技术得到进一步的发展。文章结合一些研究成果,综述了近年来UPR的填料增强和纤维增强等方面的研究进展,并讨论了影响UPR复合材料性能的因素。     

聚乙烯导热复合材料的电子束辐照改性

将低密度聚乙烯(LDPE)、氧化铝(Al₂O₃)和纳米二氧化硅(SiO₂)进行熔融共混,再通过电子束辐照对得到的材料进行改性,得到了同时具有高导热性能和力学性能的复合材料(PE-Al-Si)。 当纳米SiO₂的质量分数为1%,电子束辐照剂量为120 kGy时,与不含SiO₂的复合材料(PE-Al)相比,PE-Al-Si的导热系数达到了0.759 W/(m·K),提高了22%。 另外,PE-Al-Si的拉伸强度比PE-Al提高了17%。 证明SiO₂不仅可以改善复合材料的力学性能,同时还提高了辐照效率及复合材料的导热性能。     

己二酸二酯原位功能化SiO2稳定Pickering乳液的相反转研究

研究了原位改性SiO₂稳定的己二酸二酯-水体系的乳液相反转特性, 探究了不同己二酸二酯分子对SiO₂的功能化改性能力. 研究发现, 己二酸二酯的烷基链长对乳化行为有重要影响, 长分子链二酯倾向于形成O/W乳液, 而短分子链二酯则倾向于形成W/O型乳液. 结果表明, 短分子链的己二酸二酯对SiO₂粒子的原位功能化改性效果更好, 其原因在于短分子链的己二酸二酯空间位阻较小, 酯基与Si—OH形成氢键能力较强. 改性SiO₂的红外光谱证明了SiO₂表面不同己二酸二酯的数量变化. 碱性条件下乳液稳定特性再次证实了所提出的机理.     

SiO2@Fe2O3核-壳结构催化剂的制备及表征

采用优化的Stöber法制备了平均粒径为230 nm的单分散球形SiO₂颗粒,并以此为内核,通过水解沉积法制备了不同壳层厚度的核-壳结构SiO₂@Fe₂O₃催化剂。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N₂物理吸附和X射线衍射分析(XRD)等手段对催化剂进行表征,探讨了不同制备条件对SiO₂@Fe₂O₃催化剂形貌的影响。结果表明,通过水解沉积法制备的SiO₂@Fe₂O₃催化剂具有明显的核-壳结构,并且保持了原始SiO₂核的球形形貌,Fe₂O₃纳米粒子通过-OH的氢键作用连接在SiO₂表面,形成了2~10 nm厚的Fe₂O₃均匀连续包覆层。     

通过静电相互作用制备CdTe/SiO2纳米复合物

以四乙氧基硅烷(TEOS)为原料,在乙醇相中制备了尺寸为80nmSiO₂纳米粒子,用3-氨基丙基三乙氧基硅烷对SiO₂纳米粒子进行了氨基化.以巯基乙酸为配体,在水相中合成了CdTe纳米晶.通过静电相互作用,CdTe纳米晶被吸附到氨基化的二氧化硅球的表面上.研究了两种粒子复合后引起的CdTe纳米晶发光光谱的变化.     

Ag/mSiO2空心微球的制备及SERS标记性能

以聚苯乙烯微球为模板, 经过原位还原和种子生长过程在聚苯乙烯微球表面包覆银(Ag)纳米粒子; 以正硅酸乙酯为硅源, 在十六烷基三甲基溴化铵的导向下实现介孔二氧化硅(mSiO₂)可控包覆, 去除模板得到Ag/mSiO₂空心微球. 透射电子显微镜(TEM)和氮气吸附-脱附分析结果表明, SiO₂壳层厚度约为20 nm, 介孔孔径为2.1 nm, 孔道分布均匀. 进一步利用虹吸作用使对巯基苯胺(4-ATP)分子进入微球内与Ag粒子结合, 构建表面增强拉曼散射(SERS)标记材料. SERS测试结果表明, 该标记材料检测限达到10^-7 mol/L, SERS增强因子达到3.7×10⁵.     

Pickering乳液模板法制备Janus粒子

本文以SiO₂粒子稳定的水包油(O/W)型Pickering乳液作为模板, 在乳液连续相进行SI-ATRP, 将聚合物刷接枝到SiO₂粒子外半表面, 破乳得到半修饰的Janus粒子.     

等离子接枝处理的CF/PAA复合材料层间剪切强度及其形貌研究

采用等离子技术对碳纤维(CF)进行接枝芳基乙炔(PAA)处理,研究了影响CF／PAA复合材料层间剪切强度(ILSS)的因素。结果表明,经等离子接枝PAA处理后,复合材料的ILSS有了很大提高。SEM显示经接枝处理后CF和PAA树脂之间的界面结合紧密,改善了复合材料的界面结合性能。     

新型耐甲醇氧还原电催化剂——氮掺杂中空碳微球@铂纳米粒子复合材料

通过模板法制备了一种新型耐甲醇氧还原电催化剂——氮掺杂中空碳微球@铂纳米粒子复合材料(HNCMS@PtNPs)。首先,将铂纳米粒子负载于氨基化二氧化硅微球上,获得PtNPs/SiO₂复合材料。然后通过多巴胺自聚合反应在PtNPs/SiO₂复合材料上包裹聚多巴胺(PDA)膜,将其在氮气气氛中直接进行碳化处理并通过氢氟酸溶液刻蚀去除SiO₂,获得了内嵌有PtNPs的氮掺杂中空碳微球,标记为HNCMS@PtNPs复合材料。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、比表面积分析仪和X射线光电子能谱仪对HNCMS@PtNPs复合材料的形貌和结构进行了表征。采用循环伏安法和线性扫描伏安法研究了HNCMS@PtNPs复合材料的电催化氧还原性能。结果表明：HNCMS@PtNPs催化剂的Pt载量高达11.9%(w,质量分数),对氧还原反应具有高电催化活性、高稳定性和优良的抗甲醇性能,是一种具有应用潜力的直接甲醇燃料电池(DMFCs)阴极电催化剂。     

反应性模板剂诱导原位超交联法制备层次孔聚合物和碳材料

首先设计合成出新颖反应性SiO₂模板剂(即表面含苄基氯化学官能团的SiO₂纳米球), 然后利用1,4-对二氯苄(DCX)作为自交联功能单体, 成功地发展了一种“反应性模板剂诱导原位超交联法”制备层次孔聚合物(HPP)及其层次孔碳材料(HPC)的新思路: 一方面, DCX作为有机单体分子, 可与SiO₂纳米球表面的苄基氯化学官能团原位反应形成共价键, 极大地增强了聚合物前驱体和模板剂的相互作用力, 有利于模板剂的高度单分散和表面均匀包覆共价有机聚合物; 另一方面, DCX分子可以发生自交联反应, 免去交联剂的额外添加, 简化了制备流程. 利用该法所得HPP具有独特的微孔-中孔-大孔呈层次化分布的孔结构特征: 微孔壳-大孔腔空心纳米球之间相互交联堆叠形成丰富的中孔和大孔, 各层次纳米孔道紧密相连. 进一步地, HPP的共价有机骨架具有超交联化学结构, 可确保这类层次孔纳米结构在高温碳化过程中的稳定继承, 由此制得HPC, 其BET比表面积为756 m²·g^-1.     

聚酯织物表面耐用超疏水涂层的制备及在油水分离中的应用

使用在含有甲基MQ(M:单官能团Si-O单元R₃SiO_1/2, Q:四官能团Si-O单元SiO₂)硅树脂与疏水SiO₂的二甲苯溶液中浸渍的方法,在聚酯织物表面制备了耐用超疏水涂层。经过处理后,微米级聚酯纤维表面被紧密的疏水纳米颗粒包裹,通过这种方法降低了纤维的表面能。聚酯织物展现出良好的超疏水特性,与水滴的静态接触角为156°,滚动角为5°。得到的超疏水聚酯织物在机械磨损、酸碱环境及紫外线照射条件下,表现出了良好的稳定性。此外,用超疏水聚酯织物作为过滤材料得到的油水分离效率达99%以上。该方法为大面积工业制备超疏水织物提供了新的思路。     

SiO2纳米管的合成及表面功能修饰研究

在氨水的负催化作用下, 用酒石酸氢铵作模板剂, 原硅酸四乙酯(TEOS)经水解、缩聚, 生成SiO₂纳米管. 利用硅烷偶联剂KH-570对SiO₂纳米管进行表面修饰, 将乙烯基(-CH＝CH₂)引入SiO₂纳米管表面, 改善其表面功能性. 通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和傅立叶红外(FT-IR)等分析测试手段研究了SiO₂纳米管的形貌结构及其表面修饰性能. 结果表明: 溶液的pH值是影响SiO₂纳米管形貌的最主要因素, 最合适的酸碱度是4.5≤pH≤5.0; 纳米管平均外径300 nm, 内径100 nm, 长度10 µm以上, 管径均匀, 管壁表面光滑平坦, 没有出现裂纹等缺陷, 为无定形结构. KH-570功能修饰前后的纳米管形貌没有发生任何变化.     

介观结构SiO2/CdO纳米复合物为前驱体原位水热合成半导体CdSe和CdS纳米晶

以高度有序的介观结构SiO₂/CdO纳米复合物为前驱体,在硒源或硫源存在的还原性条件下,利用原位水热反应,合成了介观结构SiO₂/CdSe及SiO₂/CdS纳米复合物,除去SiO₂后,得到半导体CdSe及CdS纳米晶.通过X射线衍射(XRD),高分辨率透射电镜(HRTEM),X射线能散射谱(EDX)及选区电子衍射(SAED)等手段对产物进行了组成和结构表征.结果表明,介观结构SiO₂主体材料在合成过程中起到了一定的形貌和尺寸限制作用,得到的CdSe和CdS均为直径在8 nm左右的类球形六方相纳米晶.     

聚丙烯酸控制合成的聚合物/二氧化硅复合纳米球

以3-氨丙基三甲氧基硅烷(APMS)和正硅酸乙酯(TEOS)为硅源, 与阴离子聚合物聚丙烯酸(PAA)链之间通过S^-N⁺-I^-机理组装合成了聚丙烯酸-二氧化硅(PAA/SiO₂)复合纳米球. SEM, TEM, TG和FTIR表征结果表明, 合成的纳米球是聚丙烯酸和二氧化硅复合物, 平均直径约为80 nm. 在合成PAA/SiO₂复合纳米球的体系中, 加入不同量的有机溶剂THF能够调控复合球的尺度.