国家级实验教学示范中心建设中虚实结合实践课程的探索与实践——以化学化工国家级实验教学示范中心(安徽大学)为例

化学化工国家级实验教学示范中心(安徽大学)以培养具有社会责任感,富于人文情怀、科学精神和国际视野,服务国家和区域经济社会发展的高素质创新人才为培养目标,在工程专业认证和新工科建设的背景下,中心积极推进虚实结合实践类课程的建设。通过模拟生产现场真实场景,提升了师生互动效率,更好地实现了对学生创新能力、团队协作能力和工程实践能力的培养。中心虚实结合实践类课程的建设也解决了化工及相关专业实习的难点和痛点。

复合模板法制备非硅基介孔材料的研究进展

综述了利用阴离子、阳离子、非离子表面活性剂及非表面活性剂复合模板制备氧化钛、氧化铝及掺杂介孔材料等非硅基介孔材料的研究进展,探讨了复合模板在无机-有机协同自组装过程中的作用,并展望了未来复合模板在介孔及介孔复合材料制备、性能研究中的前景。

聚合物模板法制备介孔材料

聚合物模板剂因其能够自组装成形态不同、尺寸可调的纳米单元,且在反应后易于除去等特点而在介孔材料的合成过程中起着重要的作用。本文中对近几年聚合物模板制备介孔材料的研究做了简要的回顾与总结,介绍了交联及嵌段共聚物、乳液及微乳液以及生物大分子作为模板制备介孔材料的研究进展,对现代物理测试技术如TEM、SEM、XRD和N2吸附-脱附曲线等在介孔材料的制备表征中的应用做了较详细的分析与探讨。

十八烷基三甲基溴化铵为模板合成有序介孔氧化硅及其表征

利用表面活性剂十八烷基三甲基溴化铵(STAB)为模板、正硅酸乙酯(TEOS)为硅源、盐酸为催化剂,在较低的表面活性剂浓度下(小于4%)合成了介孔氧化硅,并研究了不同的反应条件对介孔结构及有序度的影响。在热乙醇萃取或者高温煅烧除去模板剂之后,利用红外(IR)、X射线电子衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)以及N2的吸附-脱附曲线对合成的介孔材料进行了表征。结果表明,合成的介孔氧化硅具有MCM-41型有序的孔道结构、大的孔体积(不小于1cm3/g)和BET比表面积(不小于1400m2/g),孔径均一且分布较窄。

应用型人才培养对高分子物理实验教学的需求

作为高分子物理理论课教学有效的延伸和补充,高分子物理实验课程是应用型人才培养的重要环节。本论文阐述了近年来安徽大学对高分子物理实验教学模式所做的一些探索性改革:通过培养学生的实践动手能力和分析解决问题的能力,激发学生在实验过程中的创新性思维;通过转变教师的教学理念,对高物实验的教学内容和考核方式做出一定的改变,提出了高分子物理实验教学模式改革的初步方案和思路。

聚乳酸增韧研究进展

总结了聚乳酸增韧改性方面的最新研究进展,为新型聚乳酸复合材料的研究开发提供理论依据;概述了共混、复合、共聚、交联、增塑以及添加成核剂等几种增韧技术,并比较了不同增韧方法的特点;通过对合成方法的改进以及进行共混、共聚、复合及增塑等改性,可以显著改善聚乳酸材料的力学性能并同时保持耐热性和降解性能不受影响;开发更加高效的增韧改性剂,增加其与聚乳酸分子链间的界面相互作用并提高复合材料的冲击性能已成为研究工作的努力方向。从微观分子尺度上对聚乳酸进行增韧改性以及设计绿色合成路线仍是目前研究工作的重点。

木塑复合材料界面改性研究进展

从木质纤维改性、树脂改性以及添加第三组分等方面对近年来国内外木塑复合材料界面改性相关研究进行了综述,总结了不同改性方法对木塑复合材料物理力学性能的影响,探讨了界面改性中存在的问题,并对木塑复合材料界面改性研究进行了展望。

纳米氮化硅粉体的大分子改性剂表面修饰研究

从分子设计的角度合成了一种新型的大分子表面改性剂（LMPB—g—MAH）：采用溶液聚合法将极性单体马来酸酐（MAH）接枝到低分子量的聚丁二烯液体橡胶（LMPB）分子长链中，并用其对纳米氮化硅粉体进行表面修饰；对合成的大分子表面改性剂、改性前后的纳米氮化硅粉体，运用FT—IR、TEM、TGA、粒径分析、沉降实验等方法进行了表征。实验结果表明：马来酸酐已经接枝到低分子量的聚丁二烯液体橡胶分子长链中；当大分子表面改性剂的接枝率为9％-11％、用量为10％-12％、反应温度为65℃、反应时间为3h时，表面修饰后的纳米氮化硅粉体颗粒粒径减小，有效阻止了纳米颗粒的团聚。

LMPB-g-KH-570改性纳米氮化硅/丙烯酸酯橡胶复合材料的制备与性能研究

采用溶液聚合法将硅烷偶联剂KH-570接枝到低相对分子质量的聚丁二烯液体橡胶(LMPB)分子长链中,合成了新型大分子表面处理剂LMPB-g-KH-570,用其对纳米氮化硅进行表面改性,制备改性纳米氮化硅/丙烯酸酯橡胶(ACM)复合材料,并对其结构和性能进行研究。结果表明:LMPB-g-KH-570与纳米氮化硅发生了化学键合;在复合材料中加入适量LMPB-g-KH-570,可以改善纳米氮化硅在复合材料中的分散性,提高复合材料的物理性能。

纳米AlN润滑材料的制备研究

从分子设计的角度，采用溶液聚合法将极性单体马来酸酐（MAH）接枝到低分子量的聚丁二烯液体橡胶（LMPB）分子长链中，制备了一种新的大分子表面处理剂（LMPB—g—MAH），并用其对纳米氮化铝粉体进行表面修饰。对合成的接枝共聚物，改性前后的纳米AIN运用IR、TEM、TGA、粒径分析、接触角、沉降实验等方法进行了表征。实验结果表明：马来酸酐（MAH）已经接枝到低分子量的聚丁二烯液体橡胶（LMPB）分子长链中；当马来酸酐（MAH）的接枝率为9％～11％，用量为10％-12％时，处理后的纳米AIN粉体，颗粒粒径最小，有效阻止了纳米颗粒的团聚。当改性后的纳米A1N以0．2％（质量分数）分散于长城润滑油（H-286）中，可明显提高其抗磨减摩性能及承载能力，极压值由1000N提高为1376N。

低分子量氯磺化聚乙烯对纳米Si3N4粉体表面处理

用降解氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)的方法制备了低分子量氯磺化聚乙烯(LMCSM),将其作大分子表面改性剂对纳米氮化硅(Si3N4)粉体进行表面修饰,对改性前后的纳米Si3N4粉体采用沉降实验、FT-IR、TEM、TGA等方法进行了表征。结果表明,LMCSM对纳米Si3N4粉体的改性主要为化学改性,其化学利用率为54%,物理利用率为29%;改性后的纳米Si3N4粉体的表面自由能从142.6 J/M2降至66.89 J/M2,在三氯甲烷中分散良好。

高弹性发泡聚丙烯的制备及性能表征

采用低密度、大比表面积的纳米Si O2为成核剂,乙烯-醋酸乙烯共聚物/丁腈橡胶(EVA/NBR)为增韧体,通过模压交联发泡制备了高弹性的聚丙烯(PP)发泡材料。研究了EVA、NBR添加量对PP发泡工艺与性能的影响。通过力学性能测试及形貌分析,考察了制备高弹性发泡PP的最佳工艺条件。实验结果表明,当EVA、NBR含量均为12.5%时,发泡PP综合性能最佳,拉伸强度为25 MPa,断裂伸长率为6.8%,冲击强度达到10.9 k J/m2,维卡软化温度为146.8℃。

聚合物纳米复合材料界面结构的表征

聚合物中加入纳米粒子可以制得性能更加优异的纳米复合材料,其中纳米粒子和聚合物基体间的界面结构对纳米复合材料的性能起着重要作用。综述了近些年来聚合物纳米复合材料中界面结构的表征手段,如红外光谱(FTIR)、核磁共振技术(NMR)、热重(TGA)、电子显微镜、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)、小角中子散射(SANS)及小角X射线散射(SAXS)等,并对这一领域的研究进行了展望。

嵌段共聚物PAN-b-PZDMA的合成及表征

使用原子转移自由基聚合法(ATRP)设计合成了大分子引发剂PAN-Br,通过引发甲基丙烯酸锌单体聚合制备得到黏均相对分子质量(简称黏均分子量,下同)分别为7 507、8 517、9 905的嵌段共聚物聚丙烯腈-b-聚甲基丙烯酸锌(PAN-b-PZDMA),利用1HNMR和FTIR确认了大分子引发剂和嵌段共聚物的分子结构。TGA和DSC测试结果显示,ZDMA链段抑制了聚丙烯腈的环化反应,提高了聚合物的热性能。

基于制品设计与工艺优化的高分子成型加工实验教学研究

高分子材料成型加工实验是高分子材料与工程本科专业的一门重要实验教学课程。笔者对近年来所在教学团队所开展的实验教学改革与探索进行了小结。实践证明,通过实验教学改革,进一步调动了学生的学习兴趣、提高了学生的实际动手能力,在培养学生独立思考和创新能力的同时,有助于让学生将理论知识与实践相联系,做到学以致用。

改性纳米氮化硅填充氯磺化聚乙烯橡胶的动态性能研究

用低分子量氯磺化聚乙烯(LMCSM)对纳米氮化硅粉体进行表面改性,并将其添加到氯磺化聚乙烯(CSM)中制备橡胶纳米复合材料。利用橡胶加工分析仪(RPA-8000),扫描电子显微镜(SEM)对其表征。结果表明:添加少量改性纳米氮化硅粉体对CSM基体起到一定的补强作用,能够有效地提高材料的动态力学性能,并且添加生胶重量分数1.0%的改性纳米氮化硅粉体在橡胶基体中的分散性最好。

低熔融黏度C-5石油树脂水基乳液的制备

以56#半精炼石蜡为黏度调节剂,制备了低熔融黏度的C-5石油树脂水基乳液,系统考察了非离子型复合乳化剂的HLB值和用量对石油树脂乳液稳定性、乳液粒径分布、乳液黏度和乳液表面张力的影响。结果表明,添加质量分数30%的石蜡可以明显降低石油树脂的熔融黏度,使物料在较低温度下实现均匀混合;复合乳化剂的最佳HLB值为10.75;最佳用量为16%。通过正交实验确定了优选乳化工艺条件为:乳化温度98℃、乳化时间20 min、剪切速率5 000 r/min、乳化水与水相的质量比为1∶3,在该条件下可制得固体质量分数为40%,稳定性好、粒径小、黏度低的O/W型C-5石油树脂乳液。

木塑复合材料阻燃改性研究进展

木塑复合材料是由热塑性塑料与木质纤维复合制备而成的新型环保材料。文章综述了木塑复合材料的燃烧特性及阻燃机理,总结了铝-镁系阻燃剂、磷系阻燃剂、膨胀型阻燃剂及纳米阻燃体系等无卤阻燃剂对木塑复合材料阻燃性能的影响,并对木塑复合材料阻燃改性研究进行了展望。

纳米Si_3N_4/ACM复合材料的力学性能和硫化性能研究

采用大分子表面处理剂LMPB-g-KH570对纳米Si_3N_4表面进行修饰。利用共混技术制备了纳米Si_3N_4/ACM复合材料。利用RPA-8000、SEM、TEM等测试技术,对纳米复合材料的微观结构和性能进行了分析和评价。结果表明,大分子表面改性剂能有效改善复合材料的微观界面结构,促进纳米Si_3N_4在橡胶基体中的有效分散,橡胶硫化性能得到改善,力学性能得到提高。添加2.0份改性纳米Si_3N_4/ACM复合材料,胶料正硫化时间减少38 s,拉伸强度提高24.8%,撕裂强度提高3.39%。

改性脲醛树脂-石蜡相变储能微胶囊的制备及表征

以三聚氰胺改性的脲醛树脂为囊壁,通过原位聚合法分别对非离子型和阴离子型石蜡乳液进行包覆,制备微胶囊。研究结果表明,采用由硬脂酸和氨水制备得到的阴离子型石蜡乳液为囊芯材料,囊芯与囊壁质量比为1.6时,包覆率达52.41%,囊壁可提供良好的热传导能力。制备得到的微胶囊热焓值为166 J/g,具有较好的相变储能效果。