硅烷偶联剂改性纳米纤维素气凝胶的制备及其表征

为研究硅烷偶联剂含量对纳米纤维素气凝胶性能的影响,选用氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)和甲基三甲氧基硅烷(MTMS)2种硅烷偶联剂对纳米纤维素(CNF)气凝胶进行修饰。通过扫描电子显微镜、热重分析仪、万能强力机和热常数分析仪进行测试与表征。结果表明:硅烷偶联剂的添加使改性气凝胶红外光谱图上出现了含硅峰值,但并未改变气凝胶的组分;改性后气凝胶的孔洞明显增多;MTMS与CNF的质量比为1∶2时,改性气凝胶的压缩回弹性最好(7.25 kPa);MTMS的添加使改性气凝胶具有良好的疏水性,接触角为156°;随着KH-550的添加,气凝胶导热系数先降低后升高;随着MTMS的添加,气凝胶导热系数逐渐降低。     

杂化壳聚糖气凝胶的制备及其疏水改性

以壳聚糖为骨架材料,水为溶剂,掺杂锂皂石/氧化石墨烯复合物,采用溶胶凝胶、冷冻干燥法制备了杂化壳聚糖气凝胶,接着采用六甲基二硅胺烷对气凝胶进行疏水改性。结果表明:当复合物掺杂含量为20%时,气凝胶比表面积达到84m2/g;SEM测试结果表明,样品呈现出显著的疏松多孔结构;热重测试表明,随着复合物掺杂量增加,气凝胶的起始分解温度提高,热稳定性增强;接触角测定分析表明,HMDS疏水改性气凝胶与水的接触角为124°,表现出良好的疏水性。     

疏水纳米纤维素气凝胶的制备及保温隔热性能

针对废旧纯棉织物再利用率较低的问题,以废旧纯棉织物为原料制备纳米纤维素气凝胶,并分别采用甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和三甲基氯硅烷(TMCS)为改性剂对气凝胶进行疏水改性。采用扫描电子显微镜、红外光谱仪、热重分析仪、表面接触角测试仪以及导热系数测试仪研究了疏水改性剂种类和添加量对气凝胶结构和性能的影响。结果显示,采用MTMS为改性剂制备的疏水纳米纤维素气凝胶的结构和性能优于TMCS。综合考虑MTMS添加量对气凝胶结构、疏水性、热稳定性和保温隔热性的影响,得出MTMS与CNF的最佳质量比为2∶1,此时疏水气凝胶的结构比较平整均匀,疏水性、热稳定性分别增加了1.22倍和1.43倍,导热系数降低了12.3%。     

SiO_2气凝胶的制备及其在隔热涂层织物中的应用

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,三甲基氯硅烷(TMCS)为改性剂,通过溶胶-凝胶法,采用常压干燥工艺制备疏水改性SiO_2气凝胶,并应用于隔热涂层织物的制备。研究TEOS、H_2O、EtOH物质的量比,pH,TEOS、TMCS物质的量比对气凝胶密度和导热系数的影响,优化工艺条件;采用SEM、全自动比表面积与孔径分析仪、水接触角测试仪表征其结构与性能,测试涂层织物的隔热性能,并与未改性SiO_2气凝胶涂层织物比较。结果表明,当TEOS、H_2O、EtOH物质的量比为1∶5∶8,pH为6,TEOS、TMCS物质的量比为1∶1时,疏水改性SiO_2气凝胶具有纳米级多孔网络结构,平均孔径为16.86 nm,孔隙率为96.90%,导热系数为0.027 4 W/(m·k),并具有良好的疏水性。经红外加热灯照射30 min后,涂层织物正反面温差可达4.4℃,比未改性SiO_2气凝胶涂层织物提高了3.6℃,具有较好的隔热性能。     

氟硅烷改性CuS/SiO2复合气凝胶的超双疏防紫外线纺织品

以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为前驱体,在溶胶-凝胶反应过程中,加入纳米CuS,并采用十七氟癸基三乙氧基硅烷(PFDTES)对其改性,成功制备了氟硅烷改性CuS/SiO2复合气凝胶(F-CuS/SiO2),并将其与聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合应用到棉织物上,制备了超双疏防紫外多功能棉织物。探讨了F-CuS/SiO2质量分数、PDMS质量分数、焙烘温度、焙烘时间等主要因素对整理棉织物疏水性能的影响。结果表明:当F-CuS/SiO2气凝胶为2%,PDMS为1%,焙烘温度为160℃,焙烘时间为8 min时,整理棉织物的疏水性能最佳,水滴接触角可达159.4°,油滴接触角可达151.8°,紫外线防护系数(UPF)为237.43,整理棉织物具有良好的超双疏防紫外自清洁效果。     

纤维毡复合SiO_2气凝胶常压干燥法制备超低导热系数保温隔热材料

SiO2气凝胶由于其独特的纳米多孔结构及超低的导热系数引起人们广泛关注。以纤维毡为基材与SiO2气凝胶复合,经表面修饰和常压干燥制成的超低导热系数保温隔热材料,既保留了纯气凝胶独特的纳米孔结构及超低的导热系数,又大幅度提高了机械强度,扩展了其在保温隔热领域的应用。该材料常温常压下导热系数小于0.025W/(m·K),抗压强度大于2MPa,是一种新颖的优质保温隔热材料。     

疏水改性乳清分离蛋白-普鲁兰多糖复合气凝胶的制备及性能研究

目的:对易吸湿的蛋白/多糖类气凝胶进行疏水改性并对其性能进行评估。方法:对乳清分离蛋（whey protein isolate,WPI）-普鲁兰多糖（pullulan,PUL）复合气凝胶进行低温等离子体处理,使其羟基充分暴露后,使用硅烷偶联剂进行表面接枝处理,获得具有疏水性能的复合气凝胶,并研究其吸湿性、疏水疏油性、抗压性能、热失重、精油装载与缓释性能等。结果:甲基三甲氧基硅烷（methyltrimethoxysilane,MTMS）改性后复合气凝胶的平衡吸湿率为（9.67%±0.323%）,十八烷基三甲氧基硅烷（octadecyltrimethoxysilane,OTMS）改性后复合气凝胶平衡吸湿率为（9.34%±0.276%）,相比为改性前（11.41%±0.506%）均明显降低;改性前,复合气凝胶水接触角为（40.14°±2.16°）,油接触角为（28.07°±2.43°）;MTMS改性后水接触角为（82.10°±4.78°）,油接触角为（56.14°±3.25°）;OTMS改性后水接触角为（85.21°±4.61°）,油接触角为（74.63°±3.08°）;改性后疏水疏油性均有所提升,且OTMS改性处理效果更好。改性前复合气凝胶压缩模量（21.745±1.982）MPa,MTMS改性后（17.655±3.034）MPa,OTMS改性后（18.412±3.513）MPa。改性后抗压强度略有降低,但不影响正常使用。改性前复合气凝胶丁香精油的最大装载率为（254.26%±5.585%）,MTMS疏水改性后丁香精油最大装载率（241.57%±5.214%）,OTMS组则为（223.31%±4.436%）。丁香精油装载率有所下降但缓释性能均有所提升,且MTMS改性缓释效果更好。热稳定性方面均有所提升,且OTMS组热稳定性更好。结论:综上所述,硅烷接枝疏水改性处理可以显著提升复合气凝胶的疏水性并提高其亲油性。适用于油脂类活性物质的装载与缓释应用,拓宽了WPI-PUL复合气凝胶的应用领域。     

水滴模板法制备棉织物多孔界面及其疏水性能

纤维素纤维分子结构中含有大量羟基，导致棉织物易被沾湿，限制了其在一些特殊场合的应用。以二氯甲烷(CH₂Cl₂)作为溶剂，二氧化硅(SiO₂)和十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)作为疏水助剂，可降解的聚乳酸(PLA)作为成膜剂制备了疏水整理液。然后采用水滴模板法在棉织物表面构筑多孔界面，以实现疏水功能的改性，并与硅片表面形成的多孔界面的形貌和疏水性能进行对比，采用扫描电子显微镜(SEM)对多孔形貌进行表征，采用红外光谱(FTIR)对表面结构进行分析。通过调整SiO₂、HDTMS浓度来测试织物对水的静态接触角，分析织物表面的疏水性能。此外，以染料作为污垢，研究染料在棉织物上的黏附性能。结果表明，采用水滴模板法可以在棉织物表面构筑多孔结构，对水的接触角为139.5°,具有疏水性能；多孔界面棉织物的抗污性能优异，可实现纺织材料的自清洁应用。     

超疏水弹性丝素蛋白纤维气凝胶的制备及其吸油性能

为提升丝素蛋白(SF)气凝胶力学弹性，以SF微-纳米纤维(SMNF)为前驱体，通过冷冻干燥和硅烷改性策略成功构筑了超疏水高弹性SMNF气凝胶(简称MS气凝胶),并对其微观结构和力学性能进行测试表征，系统研究了MS气凝胶的吸油性能。结果表明：MS气凝胶的网络骨架由微-纳米纤维组装而成，并具有分级多孔的胞腔结构，这赋予气凝胶超低的密度(5.36 mg/cm³)和超高的孔隙率(99.63%);此外，MS气凝胶还表现出优异的力学性能，在80%纵向压缩应变下的最大应力为15.72 kPa, 100次循环压缩后气凝胶保留了81%以上的初始相对高度。能量色散光谱和红外光谱分析证实：硅烷改性后气凝胶的表面形成了硅氧烷网络结构，使其具有超疏水特征(水接触角为150.9°);MS气凝胶对氯仿的吸收能力为188.75 g/g,并具有优良的循环使用性能。     

基于层层自组装技术构筑棉织物超疏水表面

文中基于仿生超疏水理论,将溶胶-凝胶法制得的纳米二氧化硅粒子与阳离子聚电解质聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)通过静电层层自组装作用交替沉积在棉织物表面构筑粗糙结构,随后用低表面能物质十七氟癸基三甲氧基硅烷(FAS)和十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)进行修饰以实现超疏水效果。使用扫描电子显微镜对织物表观形貌进行表征,通过水接触角、滑移角测定评价其疏水性能。结果表明:溶胶-凝胶法制备的纳米二氧化硅为单分散性良好的规则球形,平均粒径为280～300 nm;当棉织物表面组装(SiO_2-PAH)层数为7、修饰剂为FAS时,棉织物表面水接触角为150.27°,滑移角6.67°,具备超疏水性。     

基于疏水型二氧化硅气凝胶制备无氟自清洁超疏水棉织物

以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为硅源,水为溶剂,在表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作用下,通过溶胶-凝胶反应,并采用环境压力干燥法(APD)制备了超疏水二氧化硅气凝胶。将二氧化硅气凝胶粉和聚二甲基硅氧烷(PDMS)通过喷涂法整理到棉织物上,分别采用扫描电镜、红外光谱仪、接触角测量仪对整理棉织物的结构、形貌和疏水性进行表征。结果表明:制备的二氧化硅气凝胶具有典型的三维网状多孔结构,同时具有超疏水性能;整理棉织物(PDMS/SiO2@棉织物)展示出非常优异的超疏水性能,水接触角(WCA)高达161.1°,同时也具有较好的抗黏附、自清洁以及抗污性能。     

超疏水棉织物制备及其在油水过滤分离中应用

针对目前超疏水材料表面耐久性较差的问题,将十八胺和十二烷基三甲氧基硅烷改性的SiO₂颗粒与聚二甲基硅烷的混合溶液浸涂到棉织物表面制备超疏水棉织物,对其化学成分、表面形貌、接触角、机械耐久性、化学稳定性和油水分离性能进行测试与表征。结果表明:当聚二甲基硅烷添加量为1.0 mL,改性SiO₂颗粒添加3.0 g时,棉织物展现出良好的超疏水性,与水滴的静态接触角为164.5°,其在机械磨损和酸碱环境下表现出良好的稳定性;用超疏水棉织物作为过滤材料,其油水分离效率达90%以上。该超疏水棉织物坚固、环保,易于制造,在油水分离领域具有广阔的应用前景。     

消防服用轻质隔热薄膜的制备及性能研究

探讨消防服用轻质隔热薄膜的制备方法,并测试了其性能。采用成膜法,将气凝胶和微胶囊相变材料与多层织物有效结合。测试分析了气凝胶和微胶囊相变材料含量对薄膜热稳定性能、力学性能、透湿性能和导热系数的影响。结果表明:添加气凝胶和微胶囊相变材料后,薄膜能够耐高温分解,薄膜的力学性能和导热系数降低,透湿性能提高。认为:气凝胶和微胶囊相变材料共同作用对织物热防护性能具有一定协同增强效果,且可降低消防服质量和节约生产成本。     

PP/SiO2和PET/SiO2复合气凝胶的制备及性能研究

为改善传统SiO2气凝胶脆性较大和易碎等缺陷,选取聚丙烯(PP)针刺非织造布和涤纶(PET)吸声棉非织造布作为增强体,以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,采用酸碱两步法和溶胶-凝胶法,以三甲基氯硅烷(TMCS)为疏水改性剂,再通过常压干燥法制备PP/SiO2和PET/SiO2复合气凝胶.对SiO2复合气凝胶的微观形貌结构及亲疏水性能、力学性能、导热性能、吸声性能等进行表征和测试.结果表明:SiO2气凝胶以黏附或填充的方式附着于两种非织造布的纤维表面及孔隙中,且复合未改变非织造布中原料分子的晶型结构;所得PP/SiO2和PET/SiO2复合气凝胶具有良好的弯曲性和韧性,疏水性提高,导热系数更低,吸声系数提高.     

复合无氟修饰与碱刻蚀协同制备涤纶织物超疏水表面

基于荷叶超疏水仿生理念,通过碱刻蚀和无氟疏水剂复合修饰的方法制备超疏水涤纶织物表面,探讨碱刻蚀工艺参数和三种无氟疏水剂的复合使用对织物超疏水效果的影响。结果表明:在碱质量浓度30 g/L、处理时间10 min、反应温度90℃的条件下,以十六烷基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷复合使用处理涤纶织物,可实现超疏水效果,其中静态接触角为152.45°,滑移角为5°,透气率为90.06 mm/s,透湿率为2 993.64 g/(m2·24 h),制备的织物具有良好的耐洗和耐污性能。     

TiO2/SiO2气凝胶隔热涂层帐篷材料的制备

试验选取TiO2和SiO2气凝胶,制备SiO2气凝胶涂层剂、TiO2涂层剂以及TiO2/SiO2气凝胶涂层剂,并将其涂覆在帐篷表面,制得隔热帐篷材料。通过测量涂层织物的内外温差、拉伸断裂强力和导热系数,讨论功能粒子质量分数对隔热效果的影响。结果表明,未涂层织物内外温差为19.8℃;当SiO2气凝胶质量分数为5%时,织物内外温差为7.9℃;当TiO2质量分数为12%时,织物内外温差为2.6℃;当两者复配以后,5%SiO2气凝胶+12%TiO2时,帐篷隔热性能最好,和未涂层织物相比,内外温差降低17.2℃,拉伸断裂强力为2 173.3 N,导热系数为0.056 W/(m·K)。     

海藻酸钠/羧基化纤维素复合气凝胶的保暖性能北大核心

为探究多糖基气凝胶的保暖性能,用高碘酸钠、亚氯酸钠将棉织物纤维素C2、C3位羟基氧化成羧基,高速粉碎后,得到羧基化纤维素纳米微纤(CCNF)。经冷冻干燥,将CCNF制成羧基化纤维素气凝胶(CCA)。将海藻酸钠(SA)与CCNF制成复合气凝胶(SA/CCA),通过不同方法将钙离子引入复合气凝胶,以改善其性能。结果表明:CCNF质量分数为2.0%的CCA,其导热系数为0.100 0 W/(m·K),是棉织物、涤纶织物和尼龙织物的55.93%、58.1%和57.37%;随着CCNF质量分数由0.5%提高到4.0%,CCA导热系数由0.124 8 W/(m·K)降为0.041 9 W/(m·K)。SA/CCA中,H4B的导热系数为0.032 6 W/(m·K),归因于孔隙率高且结构均匀,没有明显裂痕和孔洞结构,降低了内部空气流动;且不同面料制备保暖服装时,H4B与聚酰亚胺泡沫(PI)复合时导热系数最低,为0.037 0 W/(m·K)。     

磁性疏水性纤维素纳米纤丝气凝胶的制备及性能研究

以TEMPO氧化法制备的纤维素纳米纤丝（CNF）为原料制备CNF气凝胶,随后采用Fe₃O₄纳米粒子和十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS）对其进行改性制得磁性疏水性CNF气凝胶,并对其疏水性能、磁性、吸附性及其他各项性能进行表征。结果表明,交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）可提高CNF之间的结合强度,使气凝胶结构更加稳定、不易被破坏。制备得到的气凝胶密度和孔隙率分别为0.015 g/cm³和99.02%,其水接触角可达133°,表现出优异的超疏水性,吸附倍率最高可达145 g/g（机油）;同时,添加Fe₃O₄纳米粒子使气凝胶具备较好的磁响应性能,有利于气凝胶的后期回收。     

棉织物仿生无氟超疏水表面的构建

文中采用溶胶-凝胶法制备纳米SiO2粒子,将其整理到棉织物表面构建微纳级粗糙结构,并用3种无氟疏水剂及复合搭配对织物进行修饰,使其具备超疏水性能。采用扫描电子显微镜、X射线衍射分析SiO2粒子晶体形态和整理前后棉织物的化学结构及微观形貌;通过静态水接触角、动态水滑移角评价织物疏水性能,并对织物的耐水冲击和耐洗涤性能进行测试。结果表明,制得的SiO2粒子单分散性良好,直径为200~300 nm。修饰后棉织物静态水接触角度可达130.0°~160.0°,滑移角在7.0°~12.0°,十六烷基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷混合使用整理的棉织物超疏水效果最好,静态接触角为156.2°,滑移角为7.0°,并具备优异的耐洗涤和耐水冲击性能。     

纳米ZnO/有机氟硅改性聚丙烯酸酯乳液的合成及应用

为提高棉织物的抗紫外线、疏水和柔软性等服用性能,以纳米ZnO、甲基丙烯酸十二氟庚酯、3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯为反应单体,采用半连续种子乳液聚合法制备得到核壳型纳米ZnO/氟硅改性聚丙烯酸酯乳液,然后用于棉织物整理。借助红外光谱仪、X光电子能谱仪和热重分析仪等对制备的乳液进行结构和性能分析,使用织物风格仪等测试了整理后棉织物的应用性能。结果表明:制备的复合乳液呈核壳结构,平均粒径为45.64 nm,Zeta电位平均值为-43.4 mV;整理后棉织物的紫外线透过率为2.13%,紫外线防护系数为50.18,具有良好的抗紫外线防护性能;整理棉织物的水接触角为136.14°,其弯曲刚度和动、静摩擦因数均明显下降,具有优异的柔软性及光滑的手感。