聚乙烯醇缩甲醛透氧性能与其结构关系的研究

为了改善聚乙烯醇(PVA)水溶液在室温下易产生凝胶的缺点,以利于涂覆法高阻隔性能 PP/PVA/PE 或 PVA/PE 复合薄膜的生产操作。本文以聚乙烯醇缩甲醛(PVF)水溶液代替 PVA 水溶液,研究了 PP/PVF/PE 复合薄膜透氧性及其与 PVF结构的关系。以气相色谱法测定的 PP/PVF/PE 复合薄膜透氧率的结果表明:随 PVF 缩醛度的增加,其复合膜透氧率上升很小,(在缩醛度<40%情况下),仍属高阻隔性能的复合膜材料。红外光谱分析表明:其 PVA 水溶液的缩甲醛化几乎仅发生在 PVA 的全同立构单元上、产生顺式缩甲醛结构。而其顺式缩甲醛结构对 PVF 的结晶性影响较小.这些正是 PP/PVF/PE 复合膜仍保持优良的氧气阻隔性能的原因所在。粘度测定实验表明:缩醛度为17%左右时,其 PVF 水溶液粘度值最低,并具有良好的室温贮存稳定性。     

高阻隔PVA涂布液的制备及性能

用自制改性剂通过溶液共混法制得高阻隔聚乙烯醇(PVA)涂布液,对涂布液黏度、吸水性、与基材的附着力及复合薄膜的阻隔性能进行了测试.结果表明,与未改性PVA涂布液相比,通过改性能有效减小PVA涂布液随时间和温度变化黏度增大的弊端;改性PVA涂布液与基材具有良好的附着力,可直接在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、双向拉伸聚丙烯(BOPP)、聚乙烯(PE)等薄膜表面涂覆;改性涂布液的吸湿率比纯PVA的小;改性PVA复合薄膜阻隔性能优良.     

改性硅溶胶憎水薄膜的制备

从接触角变化的角度研究了甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、乙烯基三乙氧基硅烷(ETES)、γ- (甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(MPMS)等不同端官能团硅烷偶联剂改性硅溶胶制备的杂化溶胶;采用MPMS改性TiO₂制备了TiO₂-SiO₂/丙烯酸羟丙酯杂化溶胶,采用紫外固化工艺在玻璃表面制备了憎水薄膜。采用傅里叶红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、接触角测试仪等手段对薄膜的结构与性能进行了分析与表征。研究表明：MPMS改性纳米TiO₂与MTMS改性硅溶胶相容性良好,通过在MTMS改性硅溶胶中添加改性纳米TiO₂含量为0.1%时,薄膜水接触角最大可达140°左右。在玻璃表面涂膜前后光学性能无明显变化,具有广泛的应用前景。     

PE/SiO_2复合纳米孔薄膜的制备及性能研究

通过控制搅拌速度和时间合成SiO_2纳米球,经过PVA和β-环糊精活化制备浆料涂覆在PE薄膜上制备具有优异浸润性的复合薄膜材料。结果表明:当反应时间为4 h时,制备的SiO_2纳米球的粒径最小,且涂覆的复合薄膜具有较好的孔道,这种纳米涂层在PE薄膜上通过一定的电解液呈现较好的浸润性,能够起到"分子桥"的作用,形成一个良好的浸润界面。经过300次循环后,依然可以达到886.11 mAh/g放电比容量,具有良好的应用前景。     

丙烯酸树脂/TiO2有机-无机杂化材料的表面性质研究

采用预水解的二氧化钛（TiO2)溶胶与丙烯酸树脂共混或原位聚合的方法成功地制备了均匀透明的丙烯酸树脂／TiO2有机—无机杂化材料。通过原子力显徽镜(AFM)、X-射线光电子能谱(XPS)和表面接触角研究了杂化材料涂层的表面性质。结果发现在杂化材料中添加TiO2后，涂层的表面粗糙度、表面Ti元素含量和表面自由能增加，接触角下降。     

聚乙烯表面涂覆法长效亲水改性

采用涂覆法在低密度聚乙烯(PE-LD)薄膜表面构建聚乙烯亚胺-甲基硅酸钠/聚丙烯酸-氯化钙(PEI-SMS/PAA-CaCl_2)长效亲水涂层。对比了不同质量分数的甲基硅酸钠和氯化钙对亲水性和耐水性的影响,探讨了干燥工艺对改性薄膜接触角和形貌的影响。结果表明,次表层中SMS和表层中的CaCl_2分别增强了所在层的疏水性和亲水性,其中,SMS作为过渡层起到连接PE膜和后续涂层的作用。当以SMS/PEI的质量比为1∶2作为第1涂覆层,CaCl_2/PAA的质量比为1∶12作为第2、4涂覆层,PEI作为第3涂覆层,使PE-LD薄膜的静态接触角从90°降低到30°左右,比仅使用PEI/PAA涂层低20～30°,使表面获得亲水效果,经过50℃水煮300 h,接触角增加到60～70°,实现了一定的耐水效果。     

聚乙烯表面涂覆法长效亲水改性

采用涂覆法在低密度聚乙烯(PE-LD)薄膜表面构建聚乙烯亚胺-甲基硅酸钠/聚丙烯酸-氯化钙(PEI-SMS/PAA-CaCl_2)长效亲水涂层。对比了不同质量分数的甲基硅酸钠和氯化钙对亲水性和耐水性的影响,探讨了干燥工艺对改性薄膜接触角和形貌的影响。结果表明,次表层中SMS和表层中的CaCl_2分别增强了所在层的疏水性和亲水性,其中,SMS作为过渡层起到连接PE膜和后续涂层的作用。当以SMS/PEI的质量比为1∶2作为第1涂覆层,CaCl_2/PAA的质量比为1∶12作为第2、4涂覆层,PEI作为第3涂覆层,使PE-LD薄膜的静态接触角从90°降低到30°左右,比仅使用PEI/PAA涂层低20～30°,使表面获得亲水效果,经过50℃水煮300 h,接触角增加到60～70°,实现了一定的耐水效果。     

聚丙烯/纳米二氧化硅复合材料结构与性能研究

采用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/纳米二氧化硅(nano-SiO_2)复合材料,用偏光显微镜、差示扫描量热仪研究了PP/nano-SiO_2复合材料的凝聚态结构,并用扫描电子显微镜、透射电子显微镜观察了nano-SiO_2粒子在PP中的相容性和分散性。结果表明,分散于PP中的nano-SiO_2粒子影响了PP的凝聚态结构,球晶尺寸变小,球晶边界模糊,PP的结晶和熔融温度分别增加了6.5%和2.6%;PP/nano-SiO_2复合材料在硅烷偶联剂(KH-560)与增容剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)的协同作用下,nano-SiO_2粒子在PP基体中的相容性增加,粒子与基体界面结合良好,团聚少,分散好,PP的冲击强度增加了40%。     

PVA电纺纤维后杂化反应膜的形态和保水性能

用电纺方法制备了直径为200 nm左右的PVA纳米纤维毡,采用溶胶-凝胶法将其与原硅酸四乙酯（TEOS）溶胶杂化,通过控制反应时间制得不同的杂化薄膜。FTIR表明PVA的羟基与TEOS水解物发生了缩合反应。FESEM观察发现电纺纤维杂化后直径变粗,且随着反应时间的延长杂化纤维间的空隙逐渐被SiO₂填充。力学性能测试发现,少量SiO₂的填充有利于提高薄膜的强度。保水性能测试表明杂化反应时间越长所得薄膜的保水性能越高。     

有机-无机杂化抗菌微滤膜的制备及性能

采用氨基硅烷偶联剂(KH-892)对氧化石墨烯(GO)进行改性,通过吸附、还原法负载纳米银,制得载银改性氧化石墨烯(Ag@m GO),然后将其与聚乙烯醇(PVA)共混,经非溶剂致相分离(NIPS)法制得有机-无机杂化微滤膜(M1~M5,M1为纯PVA微滤膜)。对Ag@m GO及M1~M5进行了FTIR、XRD、TEM、SEM、接触角、孔隙率及平均孔径等结构表征,同时也对M1~M5的抗菌性能、过滤性能及耐污染性能进行了测试。结果表明,Ag@m GO粒径在10 nm以下,载银摩尔分数为5.45%;M2~M5的接触角最小可达23.3°,孔隙率(ε)为30%~40%,平均孔径(r_m)为0.54~0.71μm,具有较好的亲水性和优异的过滤性能。同时,M2~M5对牛血清蛋白(BSA)的截留率(R)在80%以上,对大肠杆菌(K12)的抑菌圈直径在1.29 cm以上,说明制备的杂化微滤膜M2~M5具有良好的耐BSA污染和抗菌性能。     

蒙脱石有机化对PVA/蒙脱石复合薄膜的性能影响

以精制钠基蒙脱石(Na-MMT)、有机化蒙脱石(OMMT)和聚乙烯醇(PVA)为原料,通过水溶液插层-流延成膜法制备纳米复合薄膜。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和热重分析(TGA)对复合材料的结构和性能进行表征,重点探讨蒙脱石有机化对PVA/MMT复合薄膜性能的影响。结果表明Na-MMT和OMMT纳米颗粒在PVA基体中均得到了良好分散;有机改性剂的存在促使PVA/MMT复合薄膜的MMT片层间距扩撑更大,但由于其与PVA相容性较差,导致有效插入MMT片层间的PVA分子较少,PVA/MMT复合薄膜的热稳定性改善效果不明显。     

PVA/Nano-SiO_2杂化膜的制备及性能研究

以聚乙烯醇(PVA)和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,通过溶胶-凝胶(Sol-Gel)技术,制备出不同nano-SiO2含量的PVA/nano-SiO2杂化膜,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等仪器测试和分析了杂化膜的结构和性能。结果表明:随着nano-SiO2含量的增加,PVA杂化膜的耐水性能增强,结晶能力下降,而力学性能呈现先增大后减小的趋势。当nano-SiO2的加入量在10%左右时,断裂伸长率由纯PVA膜的34.74%提高到55.52%,拉伸强度从33.08 MPa增加到49.98 MPa;而当nano-SiO2含量增加到20%以上时,nanoSiO2粒子会发生团聚,使得杂化膜的力学性能变差。     

多聚甘油脂肪酸酯型防雾剂的研究

将多聚甘油脂肪酸酯应用于防雾剂配方中,对聚乙烯(PE)薄膜接触角、透光率等防雾性能指标进行检测。结果表明:含有十聚甘油单月桂酸酯0.5%、羧甲基纤维素钠(CMC)0.25%、聚乙烯醇(PVA)0.05%的防雾剂性能最佳。     

富马酸交联PVA/ZIF-8新型复合薄膜的制备及性能研究

采用流延法制备了一系列富马酸交联的聚乙烯醇(PVA)/沸石咪唑酯骨架材料(ZIF-8)新型复合薄膜,通过接触角、溶胀度、拉伸强度、透光率和雾度、透湿性能和傅里叶变换红外光谱等测试对复合薄膜进行了性能表征,研究了ZIF-8含量对PVA复合薄膜的亲水性、力学性能、渗透性、透光性能的影响。结果表明,随着ZIF-8含量的增加,复合薄膜的耐水性明显提高,接触角上升了20.01 °,透湿性能提高了7.12×10?13 g·cm/cm2·s·Pa,但薄膜的拉伸强度下降了71.52 MPa,透光率下降了33.43 %。     

FA共聚物/SiO_2杂化薄膜的制备及表面性能的研究

以含氟丙烯酸酯(FA)共聚物乳胶粒为模板,四甲氧基硅烷(TMOS)为硅源,环境条件下仿生矿化制备得到核壳型FA共聚物/SiO2杂化纳米粒子,其中壳层由数十个纳米级的小SiO2粒子组成。进一步采用溶剂直接挥发法制备得到FA共聚物/SiO2杂化薄膜,结果证实无机SiO2粒子杂化可有效提高薄膜表层粗糙度,降低表面自由能,导致水滴静态接触角明显增加,并且一定范围内TMOS用量的增加和矿化反应时间的延长均有利于提高杂化薄膜的疏水、疏油性能。     

PI/T-SiO2杂化薄膜的制备及偶联剂的影响

利用模板法制备了纳米管状SiO2(T—SiO2),在此基础上合成了聚酰亚胺(T-SiO2杂化薄膜。采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜对T—SiO2的形态进行了研究,用红外光谱分析了硅烷偶联剂对杂化薄膜微观结构的影响,并讨论了偶联剂加入方式、用量等因素对杂化薄膜力学性能的影响。结果表明,所制备的SiO2主要为管口直径分布在100-500nm,长径比在10～500的T—SiO2;在聚酰胺酸形成后,加入经偶联剂改性的T—SiO2,且偶联剂用量为填料质量的10％时,杂化薄膜的拉伸强度和弹性模量取得最佳值,分别为111．8MPa和1．42GPa。     

脉冲激光法制备修饰纳米(ZnO-Eu_2O_3)/聚苯胺杂化薄膜材料

采用聚焦脉冲激光法(PLA-IT/SFL)制备修饰纳米(ZnO-Eu2O3)/聚苯胺有机溶胶及其杂化薄膜材料。TEM显示金属氧化物粒子粒径约为15nm且其在聚苯胺中有较高的稳定性。荧光光谱表明该杂化薄膜材料在紫外光照射下发出强烈的黄光。热分析表明该杂化薄膜比导电性聚苯胺(PAN-HCSA)薄膜具有更好的热稳定性。该杂化薄膜材料可望用于电致发光领域。     

十二氟庚基丙基甲基二甲氧基硅烷含量对含氟有机硅/二氧化硅杂化涂层性能的影响

采用溶胶–凝胶法,以正硅酸乙酯(TEOS)为SiO2前驱物,二甲基二乙氧基硅烷(DMDES)和十二氟庚基丙基甲基二甲氧基硅烷(12FHPMDMS)为有机硅前驱物,制备得到含氟有机硅/SiO2溶胶,经热固化后得到了不同12FHPMDMS含量的含氟有机硅/SiO2杂化涂层。通过红外光谱表征了溶胶及固化后涂层的结构,采用热重分析仪(TGA)、接触角仪对涂层性能进行分析并测试了其附着力、硬度、冲击强度和耐盐雾腐蚀性(NSS)。结果表明:含氟有机硅/SiO2杂化涂层具有良好的机械性能;随着12FHPMDMS加入量增加,含氟有机硅/SiO2杂化涂层的耐热性提高,接触角先增大后减小。当n(TEOS)∶n(DMDES)∶n(12FHPMDMS)=10∶8∶4时,疏水性最好,接触角达到110.0°且涂层综合性能最佳。     

水含量对PI/SiO2纳米杂化薄膜热稳定性的影响

以TEOS为无机前躯体,采用溶胶-凝胶路线成功制备了水含量不同的3种聚酰亚胺/二氧化硅(P1/SiO2)纳米杂化薄膜.采用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)等方法研究了杂化薄膜的结构与热稳定性.研究结果表明:水含量对PI/SiO2杂化薄膜热稳定性影响很大.在水含量不同的3种杂化薄膜中,当水含量为1:6时,热稳定性最高.在质量损失为5％时,杂化薄膜的热分解温度为592.1℃.与纯PI相比,热稳定性升高.     

含芳杂环结构的聚酰亚胺/SiO2杂化薄膜及性能研究

以均苯四甲酸二酐(PMDA)为二酐单体,对苯二胺(p-PDA)、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并噁唑(BOA)和2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑(BIA)为二胺单体,制备了聚酰亚胺(PI)树脂和薄膜,又采用三辊机制备了PI/SiO_2杂化树脂和薄膜。利用傅里叶红外光谱对材料的结构进行了表征,结果表明薄膜完全亚胺化,且SiO_2存在于PI基体中。此外,还研究了PI和PI/SiO_2杂化薄膜的热学性能和力学性能。随着2种不同粒径SiO_2的加入,PI/SiO_2杂化薄膜的耐热性能得到明显改善。与纯PI相比,PI/SiO_2杂化薄膜的玻璃化转变温度上升3～16℃,1%热失重温度提高了14～30℃,而且线性热膨胀得到抑制,PI-R106-5的线性热膨胀系数(CTE)仅为2.59×10~(-6)/℃。但是,PI/SiO_2杂化薄膜的力学性能相对于纯PI薄膜有所降低,未来应继续提高其相容性。