用于棉织物表面超疏水的生物蜡乳液制备与性能表征EI北大核心CSCD

对比研究了棕榈蜡与聚乙烯蜡的乳化性能,确定了最佳的乳化方案并将其应用于棉织物上以改善棉织物的微观结构,从而实现棉织物表面的超疏水化,研究了其对于棉织物多方面性能的影响。结果表明,当棕榈蜡质量分数为10%,乳化剂质量分数为1.5%,转速为500 r/min时可以制得乳化效果最佳且粒径最小的棕榈蜡乳液。将正硅酸四乙酯(TEOS)处理后的棉织物在棕榈蜡乳液和聚乙烯蜡乳液复配液中浸渍处理后,棉织物表面可形成一层包覆层,疏水角可达到155.89°,实现对棉织物的超疏水效果。经过整理的棉织物透气率略有下降,耐静水压性能稍有增加,热稳定性能测试中整理布样质量减少最多,经向断裂强力由未整理前的252 N升高到397 N,整理后棉织物经500次摩擦之后接触角下降1.9%左右,比原棉织物摩擦耐久性有所增强。     

含氨基的改性氟硅丙烯酸酯乳液的制备EI北大核心CSCD

采用半连续乳液聚合法在丙烯酸正丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)共聚物上通过烷氧基水解缩合成功引入了含氟硅单体甲基三氟丙基环三硅氧烷(D3F)及含氨基基团的Γ-氨基三乙氧基硅烷(KH550),得到的改性丙烯酸酯乳液可用于提高织物的疏水性能。通过正交实验得出了最佳反应工艺:反应温度为80℃、氟硅单体量占单体总质量的25%,KH550的量占单体总质量的4%,D3F的量占单体总质量的4%。对所获得乳液进行了红外、透射电镜、粒径和热重等一系列测试,结果表明,乳胶粒粒径分布均匀,大小在125 nm左右,热重表征得出熔融温度(Tmax)480℃,乳液涂覆在棉和真丝上与水的接触角达到了125.8°和120.7°。     

阴/阳离子化羟乙基纤维素十二烷基缩水甘油醚的制备与应用EI北大核心CSCD

介绍一锅法合成一种羧基化的羟乙基纤维素(HEC)十二烷基缩水甘油醚(CHECGE)和一种季铵化的HEC十二烷基缩水甘油醚(QAHECGE)。利用红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1 H-NMR)对产物进行结构表征及平均取代度(DS)的测定。产物的流变性能表征结果表明,CHECGE具有比HEC更强的凝胶行为,在稳态剪切下的表观黏度较HEC有所提高。虽然QAHECGE的凝胶行为和表观黏度小于HEC,但假塑性明显较HEC有所提高。以所得产物及其复合物将橄榄油(20%)在水相中进行乳化,结果显示分别在CHECGE、QAHECGE和CHECGE/QAHECGE(质量比为1∶3)复合物体系乳化下,均能制备出稳定的乳液(超过15d放置)。因此所得产物可以作为一种新型的大分子乳化剂。     

阳离子乳液对纤维素表面的疏水改性

为解决植物纤维素和疏水基材界面不相容问题,采用吸附阳离子核壳乳胶粒子对蔗渣纤维素进行疏水改性。透射电镜和动态光散射测试表明,乳液粒径分布较宽。研究pH和温度对纤维吸附性能的影响发现,吸附量随pH的增大而减小。吸附过程中由于粒径分布较宽,出现两段吸附,吸附过程主要受静电、氢键、π-π键和链缠结的影响。通过纤维素的扫描电镜(SEM)、红外(FT-IR)、比表面积测试等表明,乳胶粒子成功吸附到纤维素表面。改性纤维素表面接触角由0°提高到102°。改性后的纤维素可作为复合材料的增强介质。     

活性炭疏水改性及其油水分离性能EI北大核心

以十八烷基三氯硅烷(OTS)和十二烷酸(LA)为改性剂,采用液相浸渍和热处理相结合方式对废旧活性炭进行疏水改性和再生。将硅氧烷和饱和脂肪酸中的非极性有机长碳链通过化学键接枝在活性炭表面以提高其疏水性能,并经热再生恢复活性炭被堵塞的孔道。结果表明:再生疏水活性炭具有较高比表面积(834.75 m^(2)·g^(-1))、良好的疏水性能(水接触角为135°)和耐酸碱性能,活性炭改性后对水包油(甲苯)乳液的吸附分离效率由42.58%(未改性活性炭)提高至92.07%。再生疏水活性炭与尼龙有机滤膜组成的复合过滤膜对油(甲苯)包水乳液的纯化分离效率由51.76%(未改性活性炭)提高至91.44%,复合过滤膜经10次循环使用后分离效率仍高于91%。     

纤维素纳米纸的疏水改性及应用研究

纳米纤维素(NC)是自然界来源丰富的可再生天然高分子材料,不仅具备纤维素的基本性质,还拥有纳米材料的特殊性能.目前,以NC为基本单元成功制备了多种性能优异的结构和功能材料,其中由NC制备的柔性、透明纤维素纳米纸(CNP)材料因具有优异的力学性能、光学性能和热学性能,现已在各种多功能和高端应用上广泛使用.然而由于NC天然的亲水性,导致CNP材料在潮湿环境下的力学性能急剧下降,严重影响了CNP的应用性能.因此,改善CNP的亲水性,保持材料在潮湿环境下也具有增强的力学性能是纤维素应用不容忽视的问题.本文首先介绍了CNP的制备与性质,接着回顾了甲硅烷基化、乙酰化/酯化、聚合物接枝和物理吸附在CNP疏水改性上的研究进展,重点阐述了改性对CNP表面疏水性和应用性能的影响;最后介绍了CNP材料在太阳能电池、超级电容器和有机发光二极管上的应用.     

侧链疏水性对减缩型聚羧酸性能的影响EI北大核心CSCD

将HLB值分别为17.5、15.6和11.7的疏水改性聚醚作为侧链引入到以丙烯酸(AA)为主链的聚合物中,合成了重均相对分子质量25000~30000的3种聚合物SR-PCA1、SR-PCA2、SR-PCA3。探索了侧链HLB值对干燥收缩及分散性能的影响规律,开发了SR-PCA2减缩型聚羧酸。掺量为胶凝材料总质量的0.4%时,减水率达20%,28d混凝土干燥收缩减少25.7%,有效解决了吸附分散与低表面张力间的矛盾,在低掺量下实现了减缩、分散与分散保持性能的协调统一。同时,研究了侧链HLB值-孔溶液表面张力-孔溶液K+、Na+浓度-吸附行为间的关系,揭示了减缩型聚羧酸的作用机理。     

纤维素在离子液体中的均相热塑化改性EI北大核心CSCD

以微晶纤维素(MCC)为前驱体,苯甲酰氯为酯化剂,在离子液体BmimCl中均相改性微晶纤维素,合成得到纤维素苯甲酸酯(CB),通过控制苯甲酰氯的用量得到了不同取代度的CB。利用傅里叶变换红外光谱、核磁共振碳谱、X射线衍射对不同取代度的CB进行结构表征,采用差示扫描量热仪、热压形态考察CB的热学性能和热塑性。结果显示,随苯甲酰氯用量增加,CB的取代度增加,但取代度增大的趋势逐渐减弱,当苯甲酰氯与葡萄糖单元的摩尔比在2~3之间时,取代度增幅最大。改性后的微晶纤维素呈现良好的热塑性,可自粘合成型,在DS>0.83时具有明显的玻璃化转变温度,且该温度由取代度0.83时的182.24℃逐渐降低到取代度2.56时的173.36℃。     

含氟丙烯酸酯乳液的制备及对棉织物的整理与应用EI北大核心CSCD

采用乳液聚合法合成了含氟丙烯酸酯乳液(FP),并结合溶胶凝胶法制得的SiO_2,通过浸渍-固化法涂覆到棉织物上,成功制备了具有超疏水性能的棉织物。利用红外光谱、扫描电镜、原子力显微镜、粒度分析、差示扫描量热分析、热重分析及接触角(CA)等测试手段研究了高聚物的结构形貌和热稳定性,讨论了摩擦及皂洗对织物疏水性的影响,随后考察了织物在整理前后的防紫外性能、白度、透气性、折皱回复角及断裂强力等性能的变化。结果表明,FP及SiO_2/FP整理后的棉织物均具备超疏水能力,且SiO_2/FP整理织物(CA=157°)比FP整理织物(CA=153°)的疏水性好,说明硅溶胶先对棉纤维表面进行粗糙化处理再附载FP提高了其疏水性。经多次水洗或摩擦后织物仍能保持较好的疏水效果,而且整理前后棉织物物理力学性能变化不大,不会影响棉织物的服用性能。     

纤维素/二氧化钛复合纳米纤维膜的制备及对Cu^(2+)吸附性能EI北大核心CSCD

采用静电纺丝技术与水解后处理的方法相结合,制备了纤维素/TiO_2复合纳米纤维膜。通过扫描电镜、红外光谱、X射线衍射、接触角及力学性能测试对复合纳米纤维膜进行了表征。结果表明,复合纳米纤维膜表面光滑,纤维呈三维杂乱排列;加入TiO_2后,纳米纤维的平均直径略有下降,纤维素的结晶度减小,断裂强度降低;但亲水性大幅提升。Cu^(2+)吸附试验结果表明,溶液pH、Cu^(2+)初始浓度和吸附时间是影响吸附效果的重要因素,Cu^(2+)的最大平衡吸附量可达66.54mg/g。Cu^(2+)在纤维素/TiO_2复合纳米纤维膜上的等温吸附规律可以用Langmuir和Freundlich吸附等温模型进行描述,从相关系数来看,纤维素/TiO_2复合纳米纤维对Cu^(2+)的吸附行为用Freundlich模型描述更为合理。     

耐水性有机硅改性自交联丙烯酸酯乳液的合成EI北大核心CSCD

以丙烯酸酯类单体、二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)为主要原料,通过半连续种子乳液法制备得到耐水性有机硅改性自交联丙烯酸酯乳液。通过傅里叶变换红外光谱、透射电镜、差示扫描量热分析、热重分析、粒径分析等表征了产物的结构形貌及相关性能;并对聚合条件进行初步探索,研究了不同比例的乳化剂、引发剂对乳液性能的影响;同时讨论了TPGDA及KH560对乳液粒径、稳定性以及乳胶膜的耐水性、吸水率和接触角等性能的影响。结果表明,采用种子乳液法作为聚合方式,当乳化剂质量分数为4%,引发剂质量分数为0.3%,TPGDA质量分数为0.15%,KH560质量分数为0.35%时,制备的硅丙乳液具有优良的稳定性,平均粒径为109.1nm,乳胶膜的水接触角为81.5°,吸水率为8.67%,耐水性高达168h。     

超疏水防腐蚀涂层的研究进展EI北大核心CSCD

材料腐蚀给社会带来了严重的经济及安全问题,超疏水涂层因其表面的特殊结构在防腐蚀方面有着巨大的潜在价值.本文综述了几种超疏水理论模型的建立和发展,分析了超疏水涂层应用于防腐蚀方面的理论依据及存在的问题,并对水热法、溶胶凝胶法、刻蚀法等几种常用的超疏水涂层制备的方法进行了总结.超疏水涂层大规模应用于腐蚀防护领域在理论上还需要深入地研究涂层的腐蚀防护行为,在制备上还需要简化工艺,降低成本,提高涂层力学稳定性以及水滴在涂层表面状态的可控转变.     

丙烯酸原位聚合改性纤维素纳米晶体/聚乙烯醇复合膜的制备及性能EI北大核心CSCD

利用丙烯酸原位聚合和纤维素纳米晶体与聚乙烯醇复合制备聚乙烯醇-聚丙烯酸-纤维素纳米晶体(PVA-(PAACNC))复合膜。通过傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜分析、接触角测试、拉伸试验和透光率测试考察了CNC和PAA的共同添加对复合膜结构形态、耐水性、力学性能和透明性的影响。结果表明,与纯PVA膜相比,改性复合膜仍然保持较高的透光率,在可见光低波段最低只降低5.6%;表面疏水性得到改善,接触角提高了40°以上;只用CNC改性时,所得的PVA-CNC复合膜中CNC的团聚现象比较严重,且力学性能对环境湿度非常敏感;同时用PAA和CNC改性时,所得复合膜中CNC的团聚现象得到明显抑制,在100RH%湿态环境下仍保持较好的力学性能,且断裂伸长率大幅提高。     

纳秒紫外激光制备聚二甲基硅氧烷超疏水表面EI北大核心CSCD

利用纳秒紫外激光对聚二甲基硅氧烷进行表面加工,研究了激光功率密度、光斑重叠率和线距等工艺参数对改性后聚二甲基硅氧烷表面接触角的影响。结果表明,增大激光功率密度、光斑重叠率或减小线距,均会使聚二甲基硅氧烷表面接触角呈上升趋势,并且都是先缓慢到急剧的一个变化过程。当激光功率密度达到1.56×106W/cm2,光斑重叠率为75%,线距为120μm时,表面水接触角达到最高154°。通过傅里叶变换红外光谱测试发现激光作用未改变材料化学组分,但通过扫描电镜的表征发现聚二甲基硅氧烷表面形成微纳嵌套结构。基于Cassie-Baxter模型,分析了激光形成的微纳嵌套结构对聚二甲基硅氧烷表面接触角的影响规律。     

激光微加工技术制备浸润性可控聚四氟乙烯超疏水表面EI北大核心CSCD

使用CO_2激光器对聚四氟乙烯(PTFE)表面进行微加工,通过设计需要加工的图案,对加工间距、功率和加工次数等参数的控制,能获得浸润性可控的超疏水表面。扫描电子显微镜和接触角测量用于表征表面形貌结构和润湿性。研究了激光不同加工间距、不同加工功率及不同加工次数对表面浸润性和表面形貌的影响。结果表明,制备的超疏水表面各向异性程度随着条纹间距的增大而增大,使用不同的功率加工5次可实现相同的各向同性结构,相同条件下加工4次可以实现各向异性向各向同性的转变。CO_2激光微加工技术可用于大规模加工制备超疏水表面,进而用于微流控器件、定向集水及减阻、实验室芯片系统等领域。     

等离子喷涂制备超疏水表面研究进展EI北大核心

超疏水表面在自清洁、油水分离、水下减阻等方面具有巨大的应用价值。传统制备超疏水表面的方法往往工艺复杂、操作难度大、效率低下。等离子喷涂是一种常见的表面改性技术,利用等离子喷涂制备超疏水表面具有制备工艺简单、制备效率高的特点。本文综述了近年来利用等离子喷涂法制备超疏水表面的研究进展。首先介绍了超疏水表面和等离子喷涂技术的基本原理;然后,总结了大气等离子喷涂和液相等离子喷涂两种方法制备超疏水表面的工艺演变过程,阐述了两种方法的制备特点;最后,指出等离子喷涂法制备超疏水表面具有操作简单、成本低、制备性能优异等优点,但也面临着工艺参数探索复杂、性能与制备效率之间难以平衡等挑战。本文期望能在航空航天、海洋科学、军事装备涉及的关键零部件表面改性方面提供一定的参考价值。     

疏水缔合羟乙基纤维素的合成工艺

通过羟乙基纤维素(HEC)与溴代十二烷(简称BD)的大分子反应制得疏水缔合羟乙基纤维素(简称BD-HAHEC),系统研究了合成工艺参数如反应温度、反应时间、活化剂浓度、HEC浓度及疏水单体用量对其增粘性能的影响;通过优化改性工艺参数,获得了具有较高增粘性的BD-HAHEC;并用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、差式扫描量热仪(DSC)和Brookfield转子粘度仪对产品进行了表征。     

羧甲基纤维素-石墨烯复合气凝胶的制备及吸附研究EI北大核心CSCD

在氧化石墨的基础上添加适量廉价的羧甲基纤维素,以一步水热反应成功制备羧甲基纤维素/石墨烯复合气凝胶(CMC/GA),并对CMC/GA进行官能团结构、微观形貌等表征分析。以水中亚甲基蓝(MB)为吸附对象,研究CMC/GA对水中MB的吸附能力和吸附机制。结果表明:温度越高,MB溶液的初始浓度越大,对吸附越有利;吸附等温线符合Langmuir模型,吸附体系的活化能为57.951 kJ·mol-1,表明CMC/GA对MB的吸附为单分子层吸附且属于化学吸附。MB的吸附动力学符合准二级动力学模型;内扩散模型表明,CMC/GA对不同浓度MB的吸附过程均分为大孔扩散和微孔扩散两个阶段且大孔扩散速率明显大于微孔扩散。     

氟碳改性阳离子聚丙烯酰胺的合成及絮凝机理EI北大核心CSCD

以甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEMA)为疏水单体,丙烯酰胺(AM)为主单体,甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为阳离子单体,以过硫酸铵和亚硫酸氢钠为复合引发剂,采用自由基胶束聚合法合成了共聚物P(AM-DMC-TFEMA);采用红外光谱、核磁共振氢谱、环境扫描电镜对其结构进行了表征。通过上清液透过率以及Zeta电位的测试考察了该共聚物P(AM-DMC-TFEMA)对硅藻土悬浮液的絮凝效果并结合絮凝剂的分子结构以及絮凝剂的作用理论,对共聚物P(AM-DMC-TFEMA)的絮凝机理做出了解释。结果表明,在阳离子单体含量为30%,疏水单体含量为15%,特性黏数为627.05mL/g,投加量为16mg/L时,该聚合物对硅藻土的絮凝效果最优,上清液透过率可达到97.31%。并且与实验室合成的PAM与P(AM-DMC)相比,该共聚物具有良好的絮凝效果。