石墨烯掺杂环氧复合涂层的制备及防腐性能的研究

 通过简单的化学反应，将3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷接枝在氧化石墨烯上，制备成复合材料（GO-APTES与GO-GPTES）。2种表面改性剂使氧化石墨烯更易于与环氧-胺树脂产生化学键。通过微观电镜以及可见-近红外全波段透过率测试实验，发现改性剂作用后的氧化石墨烯能均匀分散在树脂体系中。相比较于纯的环氧-胺树脂涂层，GO-APTES/Resin涂层的蒸汽透过率降低30%，形成“迷宫效应”，对水蒸气具有良好的阻隔效果。通过 Bode和 Nyquist图谱研究了复合涂层的防腐机理。添加改性氧化石墨烯后的涂层对腐蚀介质的屏蔽性增强，腐蚀介质穿透涂层的能力降低，因此在涂层与金属的界面处改性氧化石墨烯分散的树脂涂层能够更好的附着，电化学腐蚀的面积更小，表现出更优秀的腐蚀防护性。中性盐雾实验表明，经过7000 h，涂层表面无起泡，无脱落。     

大粒径氧化石墨及石墨烯的制备与表征

以0.10、0.15、0.18、0.30 mm 4种不同粒径的石墨为原料,采用密闭氧化、氨-水合胼还原法,经过2个控温阶段制备了10~20 μm大粒径氧化石墨(GO)与石墨烯,并通过正交实验、单因素实验优化了制备条件. 测定了GO与石墨烯的傅里叶红外光谱、拉曼光谱及热稳定性.用扫描电镜、X线衍射光谱、原子力显微镜测试了产品的结构与石墨烯片层厚度. 实验结果表明:石墨粒径越小,片层剥离程度越高, GO的产率、热稳定性也均有提高. 石墨烯在800 ℃下残炭率高于80%,剥离层厚度约为1 nm. 本实验研究为制备大粒径GO与石墨烯提供了一种可行的实验方法.     

氧化石墨烯/PMMA复合材料的制备与表征

以石墨粉为原料,根据改进的Hummers氧化法制得氧化石墨烯,利用氧化石墨烯表面富集的羧基与乙二醇和酰氯化的4,4′-偶氮(4-氰基戊酸)的反应,进一步得到氧化石墨烯表面负载的4,4′-偶氮(4-氰基戊酸),以此为引发剂,通过自由基聚合制备了氧化石墨烯-聚甲基丙烯酸甲酯(oxidized graphene-g-PMMA)杂化材料.采用红外(FT-IR)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)对产物的结构和形貌进行了表征,并研究了频率依赖下的样品的电学性能.结果表明,PMMA已在氧化石墨烯表面接枝,石墨烯-聚甲基丙烯酸甲酯杂化材料的导电率及介电常数较氧化石墨烯分别降低了0.098S.cm-1和34 000.     

镁合金-黄连素-生物复合涂层的研究

镁合金在可降解骨植入领域有着广泛的应用前景,但快速降解产生大量氢气引起感染等一系列生物学问题,在镁合金表面制备超声微弧氧化膜层,再用植酸/硅烷掺杂盐酸小檗碱制备复合生物涂层,改善镁合金的降解快的问题。植酸/硅烷作为对照组,不同盐酸小檗碱为实验组,利用SEM、能谱、接触角测量仪等手段研究载药涂层的结合强度、润湿性、耐腐蚀性、组成元素等涂层性能。当盐酸小檗碱浓度为4g/L时涂层平整致密,孔隙减少,润湿角最大为48. 4°,模拟体液浸泡后生成大量HA,制备的复合膜层综合性能最好。镁合金UMAO-植酸/硅烷-盐酸小檗碱-生物复合涂层的耐降解性能及耐蚀性能显著提高。     

反应条件对水合肼还原氧化石墨烯表面官能团还原效率的影响

石墨烯因具有特殊的纳米结构和优异的性能而成为当前的研究热点.实验综合考虑了氧化石墨烯与水合肼的质量配比、反应时间、反应温度和pH值四个因素,采用四因素三水平正交试验系统研究了反应条件对氧化石墨烯各基团还原效率的影响机制.傅里叶红外光谱和透射电子显微镜的结果表明:通过改变反应条件,氧化石墨烯中的主要官能团如羟基、羰基和环氧基均可得到不同程度的还原.进一步利用FT-IR图谱分析软件,采用基线法计算分析表明:(1)氧化石墨烯与水合肼的质量配比是影响还原程度的最主要因素;(2)还原羧基的最佳条件为氧化石墨烯与水合肼质量配比10∶9、反应时间80 min、反应温度100℃、pH值7;还原羟基与环氧基的最佳实验条件相同,均为氧化石墨烯与水合肼质量配比10∶8、反应时间80 min、反应温度100℃、pH值8;(3)可以通过控制反应条件达到采用水合肼选择性还原石墨烯表面羟基、环氧基及羧基的目的.研究结果将为研究化学还原氧化石墨烯机理及制备高性能石墨烯奠定基础.     

马来酸酐改性氧化石墨烯微片对沥青性能影响

为了研究马来酸酐氧化石墨烯微片对SBS改性沥青的粘弹性能的影响,基于酯化反应的原理制备马来酸酐氧化石墨烯(MAH-GOs)改性剂,并以石墨烯(GNPs)改性SBS改性沥青为对照组之一,采取三大指标、动态剪切流变仪试验(DSR)等测试评价制备的MAH-GOs/SBS改性沥青和GNPs/SBS改性沥青的机械性能,通过傅里叶变换红外(FTIR)光谱、扫描电子显微镜(SEM)等微观测试分析了MAH-GOs改性剂及氧化石墨烯微片的微观形貌,揭示其改性机理.研究结果表明:掺入0.02％MAH-GOs改性剂的MAH-GOs/SBS改性沥青的粘性性能、弹性性能提升更明显;掺入量0.02％MAH-GOs/SBS改性沥青相比于原始SBS改性沥青、0.05％GNPs/SBS改性沥青,在46℃下,储能模量分别提高了39.3％、20.2％,损失模量分别提高了47.4％、27.0％.     

硅橡胶表面硅烷反应几丁聚糖涂层的实验研究

用氧低温等离子体处理硅橡胶,在其表面引入羟基,然后利用硅烷偶联剂的硅烷反应,通过中间物戊二醛在硅橡胶表面制备了几丁聚糖涂层.X射线光电子能谱(XPS)和衰减全反射傅立叶变换红外光谱(ATR-FTIR)测试证实在硅橡胶表面成功制备了几丁聚糖涂层,表面接触角测试表明几丁聚糖涂层明显提高了硅橡胶的亲水性.     

SiC涂层制备工艺对碳纤维抗氧化性的影响

采用先驱体浸渍裂解(PIP)法,在碳纤维表面制备了SiC涂层.研究了涂层制备工艺对编织体抗氧化性能的影响.结果表明,经质量分数为10%的聚碳硅烷(PCS)溶液循环浸渍裂解所得样品的抗氧化性能最佳,950℃保温30 min,该样品仍有30%的剩余,较原始碳纤维的完全失重温度提高了300℃.对SiC/碳纤维等温条件下氧化反应的动力学研究表明,材料的等温氧化反应在低温阶段(450~550℃)为扩散和反应共同控制,在高温阶段(550~700℃)为反应控制.基体材料的非等温氧化过程呈现自催化特征.     

PEI-Fe3O4/石墨烯对水中亚甲基蓝的吸附特性

对氧化石墨烯进行改性,利用微波水热法制备Fe3 O4/石墨烯,以提高氧化石墨烯的疏水性,并用聚乙烯亚胺(PEI)对Fe3 O4/石墨烯进行表面改性,获得一种PEI改性的磁性石墨烯复合材料.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)及热重分析(TGA)等手段...     

氧化石墨烯和石墨烯对离子型染料不同吸附性能研究

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,将其采用水合肼还原获得石墨烯,以氧化石墨烯和石墨烯为吸附剂,分别采用透射电镜(TEM),傅里叶变换红外光谱(FT-IR),拉曼光谱(RS)和X射线衍射光谱(XPS)对阴阳离子的不同吸附性能进行了分析表征.结果表明:两吸附剂对罗丹明B的吸附能力较甲基橙强,最大吸附容量分别为551.2 mg/g和476.2 mg/g,各吸附体系中的吸附行为都符合Langmuir等温吸附模型和二级动力学反应特征.     

单晶硅表面有机硅烷/稀土复合自组装膜的摩擦磨损性能

利用分子自组装技术,在单晶硅表面制备了MPTS MPTES /稀土复合自组装膜.利用接触角测定仪、原子力显微镜和X射线光电子能谱仪分析表征了薄膜的组成和结构;采用DF-PM型静-动摩擦系数精密测定仪评价了薄膜的摩擦磨损性能.研究结果表明：稀土元素可以组装到氧化后的硅烷化表面而形成MPTS-MPTES /稀土自组装复合薄膜.在较低载荷下,薄膜不但摩擦系数较低,同时也表现出良好的耐磨性和摩擦稳定性,显示了其在微型机械表面改性的潜在应用前景.     

Tribological behavior of CrN-coated Cr-Mo-V steels used as die materials

DIN 1.2343 and 1.2367 steels are commonly used as die materials in aluminum extrusion, and single/duplex/multi-coatings enhance their surface properties. The design of an appropriate substrate/coating system is important for improving the tribological performance of these steels under service conditions because the load-carrying capacity of the system can be increased by decreasing the plastic deformation of the substrate. In this study, the tribological behavior of CrN-coated Cr-Mo-V steels (DIN 1.2343, 1.2367, and 1.2999 grades) was investigated using different setups and tribological pairs at room and elevated temperatures. The aim of this study was to reveal the wear resistance of a suggested system (1.2999/CrN) not yet studied and to understand both the wear and the failure characteristics of coated systems. The results showed that (i) among the steels studied, the DIN 1.2999 grade steel exhibited the lowest friction coefficient because it had the highest load-carrying capacity as a result of secondary hardening at elevated temperatures; (ii) at room temperature, both abrasive tracks and adhesive layers were observed on the worn surfaces; and (iii) a combination of chemical reactions and progressive oxidation caused aluminum adhesion on the worn surface, and the detachment of droplets and microcracking were the characteristic damage mechanisms at high temperatures.     

齿轮传动的磨损自修复

研制适用于钢/钢摩擦副的含软金属Sn,Zn粉体的自修复润滑剂,在摩擦磨损试验机上考察该润滑剂的修复性能和摩擦学性能,用ANSYS软件仿真计算齿轮传动的齿面接触应力.研究结果表明,研制的Sn-Zn修复润滑剂可在钢表面摩擦形成修复层,在不同载荷下有良好的减摩和抗磨性能.仿真计算结果显示,该修复润滑剂可使修复齿面的接触应力降低16.7%.     

Ag/石墨烯复合涂层的制备及抗菌性能

首先用改进的Hummers法制备氧化石墨烯（GO）; 其次用原位还原法将银氨溶液中的Ag纳米粒子通过还原剂葡萄糖和GO复合, 获得Ag/GO胶体; 最后在真空干燥条件下得到Ag/GO涂层, 并用真空阶梯热还原技术制备Ag/还原氧化石墨烯(rGO)涂层. 利用X射线衍射、 扫描电子显微镜、 透射电子显微镜等方法对膜样品结构形貌进行表征, 并用润湿角测量仪和抑菌环方法分别检测样品的亲/疏水性和抗菌性能. 实验结果表明: 石墨烯基膜材料与基底结合较好, Ag纳米粒子在石墨烯片层间呈球形均匀分布, 粒径为20~50 nm; 纯GO和rGO膜表面未见菌落, 大肠杆菌与金黄色葡萄球菌均未出现有效抑菌环; 复合Ag纳米粒子后, 涂层的抑菌效果得到显著提高; 与Ag/GO复合膜相比, Ag/rGO复合膜呈更强的抗菌活性, 即低温退火有助于提高石墨烯基复合涂层的抗菌性能.     

压缩机动涡旋表面磷化膜层的磨损性能

采用AMSLER摩擦磨损试验机,模拟压缩机上支撑与动涡旋摩擦副,对灰铸铁表面磷化膜层摩擦副在不同条件下的摩擦磨损性能进行了研究,采用扫描电子显微镜(SEM)观测摩擦磨损表面形貌.试验结果表明:磷化工艺可以有效降低灰铸铁与磷化膜层之间的摩擦系数;在摩擦磨损过程中,磷化膜避免了金属表面的直接接触,降低了摩擦副之间的黏着.磷化试样在高速和低速条件下的抗咬合性能均优于未磷化试样.     

表面磷化和硅烷处理对有机涂层／金属体系耐蚀性能的影响

以金属作为基底,环氧树脂作为涂层材料,采用电化学阻抗谱技术研究表面未经处理、经硅烷处理和经磷化处理试样的环氧涂层酎蚀性能。有机涂层试样做为工作电极,浸泡在3．5％的NaCl水溶液中,测量其交流阻抗谱。结果表明：金属表面经硅烷处理后,金属／涂层的酎蚀性优于未经表面处理和经磷化处理的试样,硅烷处理层能很好地保护金属基底。     

合成己二酸酯类润滑油的摩擦学性能研究

以己二酸和不同链长的醇进行反应,合成了己二酸二正丁酯,己二酸二正己酯,己二酸二正辛酯,己二酸二癸酯.醇及相应的酯利用四球试验机进行摩擦磨损试验,利用扫描电子显微镜观察其磨损表面形貌.将醇与相应的酯进行摩擦学性能的比较,结果表明:合成酯类润滑油的最大无卡咬负荷值PB值均大于相应的醇类,其摩擦系数、磨损量、摩斑直径均低于相应的醇类;在长摩过程中,合成酯在磨损表面形成一层保护膜,增强了润滑油的抗磨减摩效能,且随着链长的增加,抗磨减摩效能越好.     

Tunable water-based lubrication behavior of alkyl- and fluoroalkyl-silanes

In this paper,we report the tribological properties of self-assembled molecular(SAM) films of fluoroalkylsilanes and non-fluoroalkylsilanes,with different chain-lengths,adsorbed on Si substrate surfaces by covalent bonds.The SAM films were characterized using a universal ball-disk experimental tester in aqueous solutions.The substrate surface was examined by X-ray photoelectron spectroscopy(XPS),and the SAM films adsorbed on the Si surfaces were inspected by contact angle measurements and XPS.Lubrication studies revealed that several kinds of fluoroalkylsilanes had similar friction coefficients;the small differences were attributed to the chain flexibility.In contrast,differences in the aqueous lubrication properties of SAM films of non-fluoroalkylsilanes were clearly identified.It is suggested that substitution with fluorine atoms and the surface affinities of fluoroalkylsilanes contributed to redistribution of surface changes,causing variations in lubrication behaviors.     

氧化镁陶瓷层的组织结构及耐蚀性能

采用扫描电镜（ＳＥＭ）、Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）等方法,研究了镁合金表面原位生长型氧化镁陶瓷层的形貌特征、相结构及蚀特性。结果表明,用微弧氧化方法可在镁合金表面生成一层与基体结合良好且表面致密的氧化镁陶瓷层,而溶液中的添加剂可在一定程度上改变陶瓷的组分;耐蚀实验证明微弧氧化陶瓷层的耐蚀性远优于化学氧化膜。     

工业化超疏水TiO2涂层的简易制备和性能研究

为探究适合工业化生产用超疏水纳米TiO₂的绿色改性工艺,以饱和脂肪酸A、硅烷B、纳米TiO₂（P25）等为原料制备超疏水TiO₂粉末,与环氧树脂混合后利用喷涂法制备出超疏水涂层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和接触角分析仪对超疏水粉末和超疏水涂层表面的形貌和疏水性进行了表征。结果表明：超疏水TiO₂粒子表面具有疏水性基团和微-纳米双重粗糙结构,粒子表面的静态水接触角为158°,滚动角为3°;当超疏水TiO₂与环氧树脂的质量比在3.2～3.5时,超疏水涂层既保持超疏水性,又与基底稳固结合,同时具有自清洁性和可修复性。该工艺操作简单方便,成本低,疏水性好,无需特殊设备,工艺环保,适应工业化生产,可用来大面积制备超疏水涂层,拥有较高的商业价值。