高折射率TiO_2纳米杂化材料的制备及性能研究

以1,2-乙二硫醇、四溴双酚A环氧树脂和9,9-二[(2,3-环氧丙氧基)苯基]芴为原料,LiOH的甲醇溶液为催化剂,采用巯基-环氧点击化学反应制备含S和Br元素的聚合物基体;以钛酸四丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法和分段热固化制备出透明高折射率TiO_2纳米杂化材料。通过红外光谱、纳米粒度仪、椭圆偏振光谱仪、透射电子显微镜和紫外-可见分光光度计等仪器对其结构、性能进行表征。结果表明:TiO_2粒子在聚合物基体中成功合成并以纳米尺度均匀分散,材料在可见光区域有很高的透光率,大多在95%左右;随着TiO2粒子杂化量的增加,在486 nm处的折射率由1.660 2提高到了1.756 5,阿贝数由21.65提高到34.63。     

静电自组装杂化纳米粒子改性酚醛树脂及其性能北大核心CSCD

通过改进的Hummer法制得氧化石墨烯(GO),而后通过静电自组装,将GO与经过多巴胺修饰的纳米ZrO_(2)粒子制得杂化纳米粒子ZrO_(2)-GO,最后通过原位聚合法制得ZrO_(2)-GO/酚醛树脂(PF)复合材料,对有关产物进行了结构表征和性能测试。结果表明:适量引入杂化纳米粒子,可明显改善PF的弯曲、冲击、摩擦性能和热稳定性,当杂化纳米粒子的质量分数为1.0%时,复合材料的弯曲强度、弯曲模量、冲击强度分别达到最大值78.75 MPa、3.88 GPa和14.74 kJ/m^(2),比PF分别提高了73.57%,52.75%和115.3%。当杂化纳米粒子质量分数为1.5%时,复合材料的摩擦系数降至0.92,比PF降低了26.9%。引入杂化纳米粒子后,PF的玻璃化温度、分解温度、残炭率均明显提高。     

纳米杂化酚醛树脂粘接性能的研究

分别采用纳米SiO_2、纳米SiC,、纳米Al(OH)_3粒子对酚醛树脂进行杂化改性,借助剪切强度、热老化和TG/DTA测试方法对其粘接性能和高温热稳定性能进行研究。结果表明,三种纳米粒子的加入都能不同程度地影响酚醛树脂的粘接性能和高温热稳定性能。其中加入5%纳米SiC粒子和7%纳米Al(OH)_3粒子明显提高了酚醛树脂的粘接性能,但降低了树脂的高温热稳定性能,加入5%~7%纳米SiO_2粒子可显著提高酚醛树脂的粘接性能和高温热稳定性能。     

木质纳米纤维/纳米TiO_2复合膜的制备及性能表征

以杨木化机浆为原料,经对甲基苯磺酸水解和机械处理得到木质纳米纤维,与纳米TiO_2均匀分散抽滤干燥得到木质纳米纤维/纳米TiO_2复合膜材料,研究纳米TiO_2添加量对复合膜表面形貌、力学性能和热稳定性的影响。结果表明,木质纳米纤维和纳米TiO_2的平均尺寸均在几十纳米,随着纳米TiO_2添加量的增加,复合膜的表面形貌由光滑变得粗糙,拉伸强度先上升后下降。当纳米TiO_2含量为5%时,对应的复合膜的拉伸强度达到139MPa,断裂伸长率为5.7%。热重分析表明,随着纳米TiO_2添加量的增加,复合膜的热稳定性略有提升,初始降解温度最高可增加13℃,40%TiO_2/LCNF复合膜的残余质量分数最高,达到54%。纳米二氧化钛的少量添加,有助于木质纳米纤维膜材料热稳定性和力学性能的增强,在食品包装材料等领域有一定的潜在应用。     

纳米材料用于改性水处理中的有机-无机杂化膜的研究进展

通过将亲水性的纳米粒子加入有机高分子膜的制备中得到的有机-无机杂化膜结合了无机膜和有机膜的优点,成为膜技术领域的研究热点之一。在制膜过程中引入的纳米粒子主要包括ZrO_2、TiO_2、Al2O3、SiO_2、石墨烯等,主要通过3种不同方法:无机纳米颗粒可直接加入铸膜液、复合纳米粒子改性、纳米粒子前驱体改性制备有机-无机杂化膜。从理论与应用两个角度对有机-无机杂化膜在提高物理和化学稳定性、分离性能,膜亲水性以及抗污染性能等方面进行了阐述,归纳了有机-无机杂化膜在水处理领域的应用效果以及最新研究进展,并针对杂化膜研究提出了一些建议。     

纳米材料用于改性水处理中的有机-无机杂化膜的研究进展

通过将亲水性的纳米粒子加入有机高分子膜的制备中得到的有机-无机杂化膜结合了无机膜和有机膜的优点,成为膜技术领域的研究热点之一。在制膜过程中引入的纳米粒子主要包括ZrO_2、TiO_2、Al2O3、SiO_2、石墨烯等,主要通过3种不同方法:无机纳米颗粒可直接加入铸膜液、复合纳米粒子改性、纳米粒子前驱体改性制备有机-无机杂化膜。从理论与应用两个角度对有机-无机杂化膜在提高物理和化学稳定性、分离性能,膜亲水性以及抗污染性能等方面进行了阐述,归纳了有机-无机杂化膜在水处理领域的应用效果以及最新研究进展,并针对杂化膜研究提出了一些建议。     

TiO_2、ZrO_2加入量和煅烧温度对MgO-CaO系材料物相的影响

以粒度≤0.045 mm、w(CaO)=57.17%、w(MgO)=41.66%的轻烧白云石为主要原料,添加粒度≤0.018 mm的二氧化钛粉和二氧化锆粉,研究了TiO_2和ZrO_2加入量和煅烧温度对MgO-CaO系材料物相的影响。结果表明:轻烧白云石中加入添加剂后,对镁钙系耐火材料的物相产生了影响,TiO_2和ZrO_2均可以与材料中的CaO反应生成新物相,单独添加TiO_2生成新物相CaTiO_3;单独添加ZrO_2生成新物相CaZrO_3;复合添加TiO_2和ZrO_2生成新物相CaTiO_3和CaZrO_3;另外,温度对试样的物相组成没有影响,即在添加剂相同的试样中提高煅烧温度没有出现新的物相,但物相的形貌发生了显著的变化。     

纳米二氧化钛增韧补强3D打印光固化树脂

采用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)对纳米二氧化钛(TiO_2)粉末进行表面处理,然后将其作为增强相改性3D打印光固化环氧丙烯酸酯。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描式电子显微镜(SEM)对材料进行了表征,考察了TiO_2粒子的添加量对树脂力学性能和热稳定性的影响,并对拉伸断面形貌作了分析。结果表明,TiO_2表面官能团发生了明显的变化,当添加TiO_2粒子的质量分数为1.5%时,材料的拉伸强度为38.1 MPa,冲击强度为10.1 kJ/m~2,分别较纯环氧树脂集体提高了了38.04%和8.7%;最大热失重温度为430.67℃,比未添加TiO_2的树脂提高了6.34℃。     

TiO_2/淀粉基高吸水树脂的制备及降解性能研究

采用反相悬浮聚合法,在淀粉基高吸水树脂上负载纳米二氧化钛粒子制备无机有机复合高吸水树脂。对复合树脂的微观形貌和吸液性能、保水性能和降解性能进行了表征。扫描电镜证实了纳米TiO_2成功负载在高吸水树脂表面,具有良好的微观网络空间结构;实验条件下改性纳米TiO_2占单体用量5.0%左右时复合树脂吸液能力最佳;复合树脂在室温和较高温度下均具有良好的保水率;TiO_2的负载能有效提高高吸水树脂的紫外光降解性能,紫外光照射48h降解率高达94.3%。     

纳米TiO_2含量对PVC/稻壳粉木塑复合材料性能的影响

将纳米TiO_2、稻壳粉、聚氯乙烯(PVC)和稳定剂等按一定比例混合,用挤出成型法制备PVC/稻壳粉木塑复合材料。考察纳米TiO_2添加量对PVC/稻壳粉木塑复合材料性能的影响。实验结果表明,随着纳米TiO_2含量的增加,木塑复合材料的力学性能、防水性能和热稳定性呈现先增加后降低的趋势,但木塑复合材料的表面颜色却随着纳米TiO_2含量的增加而逐渐变浅。当纳米TiO_2含量为1.00份时,木塑复合材料的综合性能最好,与未添加纳米TiO_2的木塑复合材料相比,其拉伸强度、冲击强度和弯曲强度分别提高了40.6%,62.2%和19.7%,8 d的吸水率从2.5%降低为1.6%,表面接触角从78.5°增加到82.1°,800℃时的残炭率从21.1%提高到29.5%。     

TiO2纳米粒子对低磷化学复合镀Ni-P合金的影响

以不锈钢为基体,采用化学镀方法制备Ni-P合金,然后在镀液中添加TiO_2纳米粒子制备出低磷化学复合镀Ni-P合金,以镀层硬度、孔隙率、磷含量、沉积速率等为评价指标,研究了TiO_2纳米粒子对低磷化学复合镀Ni-P合金的影响。结果表明,镀液中添加纳米TiO_2后,镀层硬度增大、孔隙率降低、磷含量增加。TiO_2纳米粒子的最优添加量是0.50 g/L。     

添加Al_2O_3对ZrO_2(Y_2O_3)粉末性能的影响

采用化学共沉淀法制备了ZrO_2(Y_2O_3)和ZrO_2(Y_2O_3)/Al_2O_3超细粉末,研究了添加Al_2O_3对粉末性能的影响.添加Al_2O_3.提高了t—ZrO_2的结晶化温度,抑制了ZrO_2晶粒生长.使ZrO_2粒子得以细化.添加Al_2O_3.还提高了介稳t—ZrO_2的稳定性,有效抑制了t—ZrO_2→m-ZrO_2相变.Al_2O_3添加量超过20wt%时.粉末烧结活性降低,烧结温度提高.     

纳米SiO_2/TiO_2掺杂的有机硅防污涂料的研究

本文首先通过自由基聚合反应合成了有机硅改性丙烯酸树脂,采用红外光谱对其结构进行了表征。进一步并将纳米SiO_2和纳米TiO_2添加到有机硅改性丙烯酸树脂中,喷涂到Q325碳钢表面,主要考察纳米SiO_2和纳米TiO_2添加量的比例对静态水接触角和力学性能的影响。实验结果表明纳米SiO_2和纳米TiO_2添加量的比例为8%∶8%时,复合涂层接触角可达149°,附着力为1. 35 MPa;硬度为6H,且未出现粉化,综合性能最佳,且此时制备的涂层在盐雾试验时表面平整光滑。     

聚酰亚胺／纳米Al2O3-SiO2和聚酰亚胺／纳米Si3N4杂化材料的结构与性能研究

将纳米Al2O3-SiO2、Si3N4分别均匀分散于聚酰亚胺（PI）前驱体聚酰胺酸中，经过热亚胺化制备了PI／纳米Al2O3-SiO2和PI／纳米鼠N4杂化材料。通过傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、高温微量热天平、静态热机械分析仪和差示热分析仪对杂化材料的微观结构及热性能进行了研究，结果表明，杂化材料中聚酰亚胺和无机纳米粒子之间存在相互作用，形成了复合相态结构；加入纳米Al2O3，SiO2、Si3N4后杂化材料的热稳定性均高于纯聚酰亚胺，但并不完全随无机纳米粒子含量的增加而提高；与纯PI相比，在90～130℃的温度范围内PI-8％Al2O3-SiO2、PI-8％鼠Si3N4热膨胀系数分别降低了约11％和47％，加入8％纳米Al2O3-SiO2、Si3N4后杂化材料的热导率分别提高了约8％和13％。PI／纳米Al2O3-SiO2、Si3N4杂化材料不仅保留了PI原有的优异性能，而且充分发挥了纳米无机粒子对PI的特殊改性性能。     

TiO_2/PVDF改性中空纤维超滤膜的制备与性能表征

采用非溶剂致相分离法制备TiO_2/PVDF改性中空纤维超滤膜,利用傅里叶红外吸收光谱技术、扫描电镜表征了膜的化学组成及微观形态,考察了添加纳米TiO_2粒子对PVDF膜的纯水通量、截留率、机械强度、孔隙率及亲水性等性能的影响。结果表明,与未添加纳米TiO_2粒子的膜相比,其微观结构、亲水性及膜性能均有显著提高;纳米TiO_2粒子的添加有效改善了膜的亲水性及机械强度,但过量添加会造成团聚,从而影响膜的分离性能。纳米TiO_2粒子的质量分数为1%时制得的膜综合性能为优,纯水通量达到了524.3 L/(m2·h),BSA截留率达到了96.3%,拉伸强度为2.69 MPa,断裂伸长率为182%,表面纯水接触角为65.4°,孔隙率为77.9%。     

纳米SiO_2杂化粒子的制备及其性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）与纳米SiO2表面Si—OH基团进行反应,制备了表面含—NCO基团的功能化纳米SiO2粒子,进一步用丙烯酸羟乙酯（HEA）对剩余—NCO基进行封端,制备出纳米SiO2/丙烯酸酯粒子,并用红外光谱（FI-IR）、热失重（TGA）、扫描电镜（SEM）等对改性前、后纳米SiO2的分散性进行表征。结果表明,IPDI和HEA均成功地以化学键形式接枝到纳米SiO2表面,接枝率为46.80%;改性纳米SiO2的分散性显著提高,团聚现象明显改善;将不同含量纳米SiO2杂化材料加入紫外光固化涂料中,同比加入未改性纳米SiO2的涂料,改性后的纳米SiO2在使涂料获得较低黏度和较快CC转化率的同时,可以显著地提高固化膜的硬度。     

SiO2/PBA/PMMA和CaCO3/PBA/PMMA核壳结构纳米材料的制备与表征

利用γ 甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对纳米二氧化硅和纳米碳酸钙有机化处理,红外光谱(FTIR)测试表明,纳米二氧化硅通过有机化处理可以在表面接枝上有机基团,表现在表面处理后波数在2955,2860和1460cm-1有甲基的吸收峰,而纳米碳酸钙由于表面上已有有机基团,表面上没有接枝上新的有机基团。然后利用乳液聚合的方法制备了以表面处理过的纳米二氧化硅或纳米碳酸钙为核,丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯为壳的有机-无机杂化材料。用凝胶渗透色谱(GPC)测定了其各种相对分子质量及其相对分子质量分布后发现,加入纳米碳酸钙后其相对分子质量有所降低,相对分子质量分布变宽;加入纳米二氧化硅后其相对分子质量有所增大,相对分子质量分布变窄。透射电镜(TEM)和粒度分布仪测试表明,乳液聚合前粒子大部分以团聚体的形式存在,粒径在1～2μm左右;乳液聚合后粒子大部分以纳米尺寸存在,粒径10～200nm。实验证明,乳液聚合是制备有机-无机纳米杂化材料非常有效的方法。     

ZrO_2添加量对镍–钴–二氧化锆复合镀层微观结构和性能的影响

在由80 g/L Ni(NH_2SO_3)_2·4H_2O、12 g/L Co(NH_2SO_3)_2·4H_2O和40 g/L H_3BO_3组成的基础镀液中加入ZrO_2纳米粒子(平均直径50 nm),通过超声辅助电沉积法制备了Ni–Co–ZrO_2复合镀层,工艺条件为:pH 4.0,电流密度5 A/dm~2,温度50℃,超声功率240 W,极间距40 mm。研究了ZrO_2添加量对Ni–Co–ZrO_2复合镀层的微观结构、显微硬度、耐磨性和热稳定性的影响。ZrO_2纳米粒子的引入使所得复合镀层的表面更加平整、致密,镀层中Ni–Co合金的固溶体结构未发生变化,只是晶粒的择优取向和生长改变。当镀液中ZrO_2添加量为10 g/L时,所得Ni–Co–ZrO_2复合镀层具有较高的显微硬度以及较好的耐磨性和热稳定性。     

高折射率TiO2纳米杂化材料的制备与性能研究

以 1,2-乙二硫醇、四溴双酚 A环氧树脂和 9,9-二（[2,3-环氧丙氧基）苯基 ]芴为原料,LiOH的甲醇溶液为催化剂,采用巯基 -环氧点击化学反应制备含 S和 Br元素的聚合物基体;以钛酸四丁酯为前驱体,采用溶胶 -凝胶法和分段热固化制备出透明高折射率 TiO₂纳米杂化材料。通过红外光谱、纳米粒度仪、椭圆偏振光谱仪、透射电子显微镜和紫外 -可见分光光度计等仪器对其结构、性能进行表征。结果表明： TiO₂粒子在聚合物基体中成功合成并以纳米尺度均匀分散,材料在可见光区域有很高的透光率,大多在 95%左右;随着 TiO₂粒子杂化量的增加,在 486 nm处的折射率由 1.660 2提高到了 1.756 5,阿贝数由 21.65提高到 34.63。     

掺杂纳米-TiO_2改性相变微胶囊壁的性能研究

以掺杂金属Fe~(3+)、Zr~(4+)、Ce~(4+)的TiO_2纳米粒子及TiO_2纳米粒子填充聚乙烯醇(PVA)改性密胺甲醛树脂为微胶囊复合壁材,以十四烷为芯材,采用原位聚合法制备了掺杂TiO_2纳米粒子填充PVA改性囊壁的相变微胶囊。考察了掺杂TiO_2纳米粒子对微胶囊机械性能、热性能及表面形态的影响,采用FT-IR、TG和SEM等方法对其进行了表征。结果表明,当囊壁中均匀地掺杂纳米TiO_2后,微胶囊的机械强度增大,芯材释放率减小。当壁材中Fe~(3+)掺杂纳米TiO_2质量分数为0.5%时,微胶囊破损率为18.5%,芯材10 d释放率为22.6%。