纳米SiO_2/交联聚苯乙烯复合材料的合成及性能

以气相纳米二氧化硅为填料,交联聚苯乙烯(CLPS)为基体,采用原位本体聚合法制备了不同二氧化硅含量的SiO_2/CLPS复合材料,并利用透射电镜、红外光谱、差示扫描量热分析、热重分析和动态力学分析等技术对材料微观结构、热性能和介电性能进行了研究。结果表明,SiO_2质量分数不超过2%时,SiO_2颗粒以5~7 nm的粒径均匀地分散于交联聚苯乙烯基体中,聚合物基体与SiO_2产生较强的界面作用,形成了介电性能优异的纳米复合材料,介电常数和介电损耗分别保持在2.48~2.50和(4~8)×10-4之间;随着SiO_2含量进一步增加,材料的介电损耗显著增大,复合材料动态储能模量和玻璃化转变温度随SiO_2含量增加呈先上升后下降的趋势,在SiO_2质量分数为2%时达到最高,复合材料的玻璃化转变温度较纯CLPS有明显提高。     

SiO_2离子纳米粒子/聚苯硫醚复合材料的性能

以纳米SiO_2为核,通过表面接枝3-(三甲氧基硅丙基)二甲基十八烷基氯化铵,然后与壬基酚聚氧乙烯醚磺酸钠进行离子交换反应,得到室温可流动SiO_2离子纳米粒子。将粒子作为填料与聚苯硫醚(PPS)共混制备复合材料。透射电镜结果表明7%(质量分数)填充量时粒子均匀分散在PPS基体中;力学测试表明粒子能够提高PPS的断裂伸长率,7%填充量时弹性模量最大;断面扫描电镜结果表明SiO_2离子纳米粒子通过其表面有机长链离子聚合物与PPS基体相互作用能够提高材料的韧性。热重分析结果表明10%填充量能够降低复合材料的初始热分解温度,这可能与填充量高时,表面柔性分子链降低聚合物分子链刚性所致。     

PA6/SiO_2纳米复合材料的制备及性能研究

以可反应性纳米SiO_2为填料,通过原位聚合法制备了聚酰胺6(PA6)/SiO_2纳米复合材料。利用透射电子显微镜(TEM)、热重分析仪(TG)、红外光谱分析仪(FT-IR)、差热扫描量热仪(DSC)和X-射线衍射仪研究了纳米SiO_2的分散行为、界面强度、热稳定性能和结晶熔融行为等。设定纳米SiO_2的加入时间,探讨纳米SiO_2与PA6基体间的界面结构对复合材料性能的影响。结果显示,纳米SiO_2表面的反应性氨基能够与PA6分子链作用,形成强的界面效应;纳米SiO_2的异相成核作用,提高了PA6的结晶度;显著提高了PA6的力学性能;对基体材料的结晶熔融行为的影响较小。     

微纳米SiO_2/低密度聚乙烯复合材料的空间电荷性能

高压直流绝缘材料中空间电荷积聚限制了直流输电的发展。为探讨微米SiO_2、纳米SiO_2、微纳米SiO_2及制备工艺对SiO_2/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料空间电荷特性的影响。分别利用SEM、FTIR和DSC等对不同SiO_2/LDPE复合材料的微结构、结晶特性等进行了表征,利用热刺激电流(TSC)法研究其陷阱特性,通过电声脉冲(PEA)法研究其空间电荷特性。结果表明:SiO_2的引入使LDPE的晶粒尺寸减小,结晶度提高;SiO_2/LDPE复合材料的TSC曲线所包络面积增大,微米SiO_2的引入使TSC峰向低温方向偏移,而纳米SiO_2的引入使TSC峰向高温方向移动;SiO_2/LDPE复合材料表现出对空间电荷不同程度的抑制作用。微纳米SiO_2/LDPE复合材料的制备工艺对其性能有一定的影响,以母料形式制备微纳米SiO_2/LDPE复合材料时,其性能与后加入无机颗粒对应的SiO_2/LDPE复合材料更接近。     

稻壳SiO_2/环氧树脂纳米复合材料的热性能研究

将稻壳用10%的盐酸处理后在600℃焚烧得到纯度为99.3%,比表面积为212g/cm2的SiO2,经硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性后的SiO2为无定形态,尺寸在30~50nm。将改性后的稻壳SiO2与EP复合,对SiO2/EP纳米复合材料的热膨胀过程进行了详细的研究。结果表明:稻壳SiO2的加入,能有效降低SiO2/EP纳米复合材料的热分解性能,其降低量随稻壳SiO2含量增加而增加。纳米复合材料在玻璃态(30℃≤T≤140℃)以及在大于180℃的橡胶态,热膨胀系数随温度变化不大,而在玻璃态与橡胶态的过渡区,材料随温度升高出现收缩。进一步研究发现材料的热循环次数对纳米复合材料的热收缩现象影响较大,热循环次数的增加能消除降低材料在升温过程的中的收缩现象,并有效降低材料的热膨胀系数。     

纳米SiO_2/有机硅改性聚丙烯酸酯复合材料性能研究

采用无皂乳液聚合技术和溶胶-凝胶技术,合成了纳米SiO2/有机硅改性聚丙烯酸酯无皂乳液,采用TEM和SEM观察了乳液和膜的微观结构。纳米复合无皂乳液具有优良的耐化学稳定性,随着纳米SiO2含量增加,乳液的离心稳定性降低;纳米SiO2/有机硅改性聚丙烯酸酯杂化膜的耐溶剂性显著好于有机硅改性聚丙烯酸酯膜,且随着纳米SiO2含量增加,杂化膜的耐溶剂性增加;杂化膜的透光性能好,且具有紫外光吸收特性;杂化膜含有的SiO2粒子的尺寸100nm,且均匀分散于聚丙烯酸酯组分中。     

纳米SiO_2复合材料新工艺

武汉现代工业技术研究院选用某大型企业的副产品成功合成纳米ＳｉＯ2材料 ( Ｄ =16ｎｍ ) ,并进行表面疏水改性。这种具有疏水性的纳米ＳｉＯ2 微粒能均匀地分散到塑料增塑剂或橡胶添加剂中而制得纳米复合塑料和纳米复合橡胶。纳米ＳｉＯ2 材料表面能高 ,为热力学不稳定系统 ,该系统表面吉布斯函数导致纳米粒子易二次集聚成微米粒子。武汉现代工业技术研究院打破常规将具有疏水 (亲油 )性的纳米粒子分散在烃及其衍生物中 ,有效防止了纳米ＳｉＯ2 的二次集聚 ,为纳米复合材料提供了一种新的制作方法 ,并为有机高分子材料升级换代创造了条件纳…     

EVOH/纳米SiO_2复合材料的溶液共混制备及其性能

采用化学沉淀法制备了纳米Si O2,并用硅烷偶联剂KH550对其进行原位改性,以N,N-二甲基甲酰铵为溶剂,采用溶液共混法制备了EVOH/纳米Si O2复合材料,并吹塑成薄膜。对纳米Si O2和复合材料进行了表征。结果表明,化学沉淀法制备的纳米Si O2为球形,粒径约20nm,原位改性效果良好。溶液共混法制备EVOH/纳米Si O2复合材料,纳米Si O2在EVOH中的分散性较好,EVOH/纳米Si O2(5%(质量分数)Si O2,KH550改性)复合材料相较于纯EVOH,拉伸强度提高96.3%,透湿、透气系数分别下降35.9%、51.1%,透光率达到75.6%,雾度为12.74%。     

纳米SiO_2/环氧树脂复合材料的制备方法与性能关系

采用超声分散、机械剪切搅拌和纳米SiO_2粒子表面处理等多种分散工艺,制备了纳米SiO_2/环氧树脂复合材料。采用SEM、电子拉力机、粘弹谱仪和脉冲声管测试系统分别研究了纳米SiO_2/环氧树脂复合材料的微观结构、拉伸性能、动态力学性能和水声性能。结果表明,超声波分散法以及预处理法能够将纳米SiO_2粒子均匀分散在环氧树脂基体中,并且SiO_2粒子呈纳米尺度分布在环氧基体中。相对纯环氧树脂材料,纳米SiO_2/环氧树脂复合材料的拉伸强度提高了5%—30%,伸长率提高了2%—14%;储能模量随纳米SiO_2粒子的加入与均匀分散而提高,损耗因子则略有下降;吸声系数相对纯环氧树脂材料提高了6—10倍;而且纳米SiO_2/环氧树脂复合材料的常规力学性能、动态力学性能以及水声性能受纳米粒子的分散效果影响明显,分散越均匀,变化越大。     

PVC/可反应性纳米SiO_2复合材料的界面与性能

采用一种可以与氯乙烯(VC)发生共聚反应的可反应性纳米SiO2,通过原位悬浮聚合的方法制备了PVC/SiO2纳米复合材料。通过TGA、XPS分析,说明可反应性的纳米SiO2与PVC之间存在强烈的化学作用;考察了该纳米复合材料的微观形貌、力学性能,结果发现纳米SiO2在PVC基体中分散良好,含量为0.3%时,材料的拉伸强度、杨氏模量和断裂伸长率有最佳值,提出了纳米SiO2与PVC相互作用的机理。     

纳米SiO_2/石墨烯-阻燃环氧树脂复合材料的制备及性能研究

以环氧树脂(EP)作为基体材料,采用溶胶-凝胶法和表面改性工艺制备了基于氧化石墨烯和纳米SiO_2组成的新型石墨烯基杂化材料(r-SGO),并进一步制备了纳米SiO_2/石墨烯-阻燃环氧树脂复合材料(r-SGOn/EP)。利用FT-IR光谱、Raman光谱和SEM等手段,分析了复合材料的化学结构、微观形貌和界面结合性能,研究了不同含量的r-SGO对复合材料的机械性能、热稳定性和阻燃性能的影响。结果表明,大量的SiO_2通过共价键成功地吸附在GO表面;r-SGO能够均匀地分散在环氧树脂基体中,环氧树脂与纳米材料界面间有很强的相互作用,引入的r-SGO增加了环氧树脂网络的交联密度,提高了复合材料的热稳定性;随着r-SGO含量的增加,r-SGOn/EP复合材料的综合性能提高。r-SGO1.5/EP复合材料的玻璃化转变温度为199℃,抗拉强度为71 MPa,导热系数为0.29 W/(m·K),初始降解温度为345℃,最大降解温度为453℃。r-SGO1.5/EP的最大质量损失率低于r-SGO0.5/EP,热稳定提高。r-SGO1.5/EP复合材料的最大极限氧指数(LOI)值为30.5%,r-SGOn/EP复合材料通过燃烧过程可以转变为具有较高热氧化稳定性和高径厚比的SiO_2纳米片,其片层具有良好的吸附性和阻隔功能,能够有效地发挥层状结构的阻燃作用。     

PMAA/MMT及PMAA/MMT/SiO_2纳米复合材料的结构与性能研究

采用原位插层聚合法制备了聚甲基丙烯酸/蒙脱土(PMAA/MMT)纳米复合材料和聚甲基丙烯酸/蒙脱土/二氧化硅(PMAA/MMT/SiO2)纳米复合材料,并比较两种纳米复合材料的结构与性能。研究结果表明,PMAA/MMT纳米复合材料属于插层与剥离共存型纳米复合材料。PMAA/MMT/SiO2纳米复合材料中蒙脱土的特征衍射峰已经消失,蒙脱土与二氧化硅均匀分散在聚合物基体中。PMAA/MMT及PMAA/MMT/SiO2纳米复合材料均有一定的鞣制性能,但相对而言PMAA/MMT/SiO2纳米复合材料的鞣制效果较好。     

乳液共混法制备纳米SiO_2/BIIR复合材料及其性能研究

采用溶液乳化法制备出了溴化丁基胶乳,并通过乳液共混法制备纳米SiO2/溴化丁基橡胶(BIIR)复合材料。结果表明,改性的纳米SiO2可以很好的分散在溴化丁基橡胶胶乳(BIIRL)中;通过涂布成型硫化后,纳米SiO2/BIIR复合材料具有良好的物理性能,其断裂伸长率、拉伸强度和拉伸断裂应力都得到了较大提高;在SiO2用量很少的情况下,气密性得到了显著的提高。     

偶联剂对EVOH/纳米SiO_2复合材料结构与性能的影响

采用不同的偶联剂KH550、KH560、KH570和KH8431对纳米SiO2进行表面改性,采用熔融共混法将未改性和改性纳米SiO2(5%(质量分数)SiO2)与EVOH共混制成复合材料,并吹塑成薄膜。利用FT-IR、TEM、SEM对不同偶联剂处理的纳米SiO2和复合材料的结构进行表征,并对复合材料的流变性能、阻隔性能、力学性能、耐热性能和透明性进行了表征。结果表明,纳米SiO2与4种偶联剂均形成化学键合,改性纳米SiO2比未改性纳米SiO2在EVOH中分散性好,加工时熔体的流动性更好。用KH550处理的纳米SiO2在EVOH中分散性最好,与EVOH能形成较大界面相互作用力,与EVOH/未改性纳米SiO2复合材料相比,EVOH/改性纳米SiO2复合材料的拉伸强度和储能模量分别提高17.2%和136%,透湿、透氧系数分别下降11.2%和9.5%,透光率达到74.9%,雾度为14.9%。     

PMMA-b-PHEA/纳米SiO_2复合材料的制备和表征

通过分步法合成了PMMA-b-PHEA嵌段共聚物,采用硅烷偶联剂KH-570对纳米SiO2进行改性,得到活化SiO2,进而在THF溶剂中制备出PMMA-b-PHEA/纳米SiO2复合材料,通过GPC、FTIR、TGA、DTA、SEM等方法对嵌段共聚物以及复合材料的结构和性能进行了分析。结果表明:嵌段共聚物PMMA-b-PHEA与活化纳米SiO2形成复合材料,且纳米SiO2粒子在聚合物基体上分散性较好。与嵌段共聚物PMMA-b-PHEA相比,复合材料的热稳定性能明显提高。     

纳米SiO_2/丙烯酸酯乳液原位聚合及性能

采用高压剪切分散法(HPSH)将纳米SiO2粉体分散在甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸中,经原位聚合制得纳米SiO2/丙烯酸酯复合乳液,利用热重分析仪(TGA)、紫外可见分光光度仪(UV-VIS)、透射电镜(TEM)对复合乳液进行分析、表征,结果表明,高压剪切分散原位聚合法可有效阻止SiO2纳米粉体团聚,且SiO2纳米粒子分散均匀。当SiO2添加量占单体总质量5%时,非离子型乳化剂(OP-10)与阴离子型乳化剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)质量比为2:1时,单体转化率、乳液稳定性及乳液成膜后热稳定性均最佳。     

纳米SiO_2/聚甲基丙烯酸甲酯透明复合材料的制备及透光率

首先利用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)对纳米SiO_2进行表面改性(SiO_2-MPS),再通过原位聚合法在SiO_2-MPS表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。采用熔融共混法将未改性和改性SiO_2与PMMA共混制成预分散母料,再分别与PMMA熔融共混制备纳米SiO_2/PMMA透明复合材料。用FTIR、TG和SEM对不同表面处理的纳米SiO_2和纳米SiO_2/PMMA复合材料的结构进行表征,并对其冲击强度、接触角和透光率进行表征。结果表明:SiO_2-MPS/PMMA复合材料中纳米SiO_2与MPS、MPS与PMMA间形成化学键,接枝率分别达到10.01%和22.95%,SiO_2-MPS-PMMA在PMMA中分散性最好,团聚现象明显减少,与纯PMMA相比,SiO_2/PMMA、SiO_2-MPS/PMMA和SiO_2-MPS-PMMA/PMMA复合材料的冲击强度、与水接触角均略有提升,透光率达到90%左右,最高可达94.2%。     

纳米SiO_2功能化改性石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料的制备与性能

采用Hummers法制备了氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO),再与经硅烷偶联剂(APTES)偶联改性纳米SiO_2所得的产物(nano SiO_2—NH_2)混合,制备了石墨烯片(Graphene Sheets,GS)接枝纳米SiO_2杂化材料(nano SiO_2-g-GS)。以nano SiO_2-g-GS为填料,热塑性聚氨酯(TPU)为基体,通过熔融共混法制备共混型nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料,并对填料和复合材料进行测试和表征。拉伸测试显示nano SiO_2-g-GS的加入对基体TPU有一定的补强作用,使复合材料定伸应力(300%、500%和1 000%)增大。DSC测试显示,与纯TPU相比,nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料的结晶温度有大幅升高,填料含量为1wt%时,TPU的结晶温度升高了44℃。形状记忆测试结果显示,随nano SiO_2-g-GS含量增加,nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料的形状回复率(Rr)逐渐降低,但形状固定率(Rf)逐渐升高。当nano SiO_2-g-GS质量分数为1wt%时,nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料性能最佳。     

改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯复合材料的制备与性能研究

通过溶胶-凝胶法自制纳米二氧化硅(SiO_2),并采用油酸对其进行改性,改性纳米SiO_2与环氧树脂充分混合,加入丙烯酸单体,制得改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯复合材料。复合材料经透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等表征和分析。实验结果表明,改性后的纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯复合材料的拉伸强度、冲击强度、拉伸模量等力学性能得以明显提高,当纳米SiO_2与环氧-丙烯酸酯复合材料的摩尔配比为3∶100时,改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯复合材料具有最佳的力学性能:冲击强度达到15.63kJ/m2,拉伸强度达到55.68MPa,拉伸模量达到3.67GPa;铅笔硬度达到2H、黏度明显提高达到125MPa·s;耐盐雾、耐水指标都有明显改善。     

TiO_2/SiO_2/rGO复合材料的制备及光催化性能探讨研究

制备了一种新型TiO_2/SiO_2/氧化还原石墨烯(TiO_2/SiO_2/rGO)三元复合材料,并对该复合材料的晶型结构、功能基团、元素化学性质、表面形貌和吸附效果进行了表征和分析,研究了其对阳离子染料[亚甲基蓝(MB)、罗丹明B(RhB)]与阴离子染料[甲基橙(MO)]的吸附降解效果,并比较了不同配比材料对MO的吸附降解作用。结果表明:TiO_2/SiO_2/rGO三元复合材料对不同染料都具有较高的光催化活性,其中对MO的光催化吸附降解效果更好。rGO∶(TiO_2/SiO_2)=1∶1(质量比)时,三元复合材料的光催化性能最佳,最大光催化吸附降解效率可达86%。