改性埃洛石纳米管在聚脲基防火涂料中的应用研究

为了提高聚脲基防火涂料的防火性能,探究埃洛石纳米管对聚脲基涂料防火性能的影响,通过表面改性的方法,用甲基三甲氧基硅烷改性埃洛石纳米管,并将改性埃洛石纳米管引入到聚脲膨胀型防火涂料中,采用锥形量热仪、红外光谱分析仪、导热系数仪、场发射扫描电镜、透射扫描电镜、防火性能测试装置等对其进行表征分析。研究发现:添加质量分数为5%的改性埃洛石纳米管的涂料样品的热释放峰值为95.89 kW/m^(2),相较未添加的样品降低了38.48%;总的热释放量为7.20 MJ/m^(2),相较未添加的样品降低了76.50%;总的烟释放值为4.32 m^(2),相较未添加的样品降低了40.98%;常温下导热系数为0.067 W/(m·K),相较未添加的样品降低了17.30%;燃烧后样品残留物表面更加致密,强度更高,对烟热的释放有更好的抑制作用,表现出了优异的防火性能。实验结果表明,改性埃洛石纳米管在降低复合材料导热系数和基体树脂催化成炭方面起到了双重作用,对聚脲基防火涂料防火性能的提高起到了重要作用。

埃洛石-二氧化锆改性聚磷腈橡胶基复合材料高温烧蚀行为和原位陶瓷化反应

聚磷腈橡胶(PDPP)具有优异的阻燃性、热稳定性和高残炭率,是一种潜在的制备耐烧蚀绝热层的橡胶基体。为提高PDPP复合材料的耐烧蚀性,以埃洛石(HAL)和二氧化锆(ZrO_(2))为陶瓷化填料制备了HAL-ZrO_(2)-PDPP基复合材料,研究了这种混合陶瓷化体系对复合材料力学性能、热稳定性和烧蚀性能的影响。结果表明,HAL和ZrO_(2)陶瓷化填料对PDPP复合材料的拉伸力学性能和热稳定性无明显影响;含5 phr HAL和15 phr ZrO_(2)的PDPP复合材料拉伸强度为4.57 MPa,断裂伸长率为104.4%,经氧乙炔烧蚀后的线烧蚀率为0.060 mm/s,相较于单独使用HAL和ZrO_(2)分别提高了43.4%和33.2%。XPD和XPS结果表明,PDPP橡胶基体热解后的残炭分别与SiO_(2)和ZrO_(2)发生了生成SiC和ZrC的原位陶瓷化反应。在烧蚀过程中,低熔点陶瓷化填料熔融将基体热解形成的炭层与高熔点陶瓷粘结,使之成为含陶瓷-玻璃-热解炭复相结构的致密且具有一定强度的类陶瓷层,对提高复合材料的耐烧蚀性有积极作用。

负载缓蚀剂埃洛石纳米管/含硅聚氨酯复合涂层的防腐性能研究

利用二价铜离子将缓蚀剂8-羟基喹啉封装在埃洛石纳米管内,将其加入含硅聚氨酯涂层(PU)中制备复合防腐涂层并涂覆在Q235碳钢表面。利用傅里叶变换红外光谱、热重分析和透射电镜对封装缓蚀剂的埃洛石纳米管(HNTs/8-HQ/Cu^(2+))形貌和结构进行表征。在3.5%NaCl溶液中,通过电化学阻抗谱和Tafel极化曲线表征质量分数分别为0%、0.5%、1%、1.5%、2%和2.5%HNTs/8-HQ/Cu^(2+)的负载缓蚀剂埃洛石纳米管/含硅聚氨酯复合涂层(PU/HNTs)的耐腐蚀性。结果表明,PU/HNTs涂层相对PU涂层的耐腐蚀性能有显著提升,其中含PU/1.5%HNTs涂层的阻抗值达到8.0×10^(5)Ω·cm^(2),腐蚀电流密度降至(0.117±0.007)μA/cm^(2),缓蚀效率达到99.22%,浸泡30 d后涂层的阻抗值依然达到9×10^(4)Ω·cm^(2)。

埃洛石纳米管对铜胁迫下小麦幼苗生长的影响

在水培条件下设置3个铜(Cu)处理[20 mg/L Cu^(2+)(20Cu)、50 mg/L Cu^(2+)(50Cu)和100 mg/L Cu^(2+)(100Cu)],研究外源添加50 mg/L埃洛石纳米管(HNTs)对Cu胁迫下小麦幼苗生长、气孔大小、叶绿体色素含量、根系氧化损伤、植株内Cu^(2+)含量的影响,以期为HNTs缓解重金属污染对作物生长的影响提供理论依据。结果表明,外源添加HNTs显著提高了Cu胁迫下小麦幼苗的株高、根长,20Cu+HNTs、50Cu+HNTs、100Cu+HNTs处理株高分别提高了13.10%、26.45%、28.30%,根长分别提高了62.87%、56.68%、92.34%;外源添加HNTs显著提高了Cu胁迫下小麦幼苗干、鲜质量,叶绿素、类胡萝卜素含量,根系活力,降低了根系氧化损伤程度,其中,叶绿素a含量分别提高了34.34%、18.09%、54.76%,叶绿素b含量分别提高了44.83%、25.93%、43.75%,根系活力分别提高了38.16%、339.48%、453.56%;与100Cu处理相比,100Cu+HNTs处理小麦幼苗根系、叶片中Cu^(2+)含量分别降低了19.18%、37.02%。综上,外源添加HNTs能够降低小麦幼苗中Cu^(2+)含量,缓解重金属Cu对小麦幼苗的毒性,促进其生长。

埃洛石纳米管在抗菌领域的应用进展

埃洛石纳米管(HNTs)是天然黏土矿物纳米材料,被广泛应用于生物医学领域。不加修饰的HNTs并不具有抗菌功效,而将HNTs经过一定修饰后可发挥显著的抗菌作用。目前研究主要集中于HNTs作为载体装载抗菌化合物产生的药物缓释作用、HNTs装载抗菌纳米颗粒对其分散性的改善、HNTs装载不同抗菌物质产生协同抗菌作用以及抗菌修饰的HNTs掺入聚合物基质对聚合物物化性能提升等方面。未来深入探究HNTs抗菌作用的原理,并降低HNTs应用于临床治疗的成本,可促进HNTs在抗菌领域的广泛应用。

埃洛石纳米管在生物医学中的应用现状及研究进展

高岭土原料广泛,具有良好的物理化学性能且价格低廉,在农学、地质学等各学科中具有重要应用。多水高岭石也称埃洛石,是高岭土的一种主要矿物组成,独特的螺旋管状结构与优异的生物相容性使其在生物医学领域拥有很大应用前景。该文旨在通过阅读和分析前人的相关文献,归纳总结埃洛石纳米管(HNT)优异的生物相容性,以及在药物运载、组织工程支架、创面愈合等生物医学领域中的应用与相关研究,并进一步探讨其未来应用于生物医学领域的潜能。

埃洛石纳米管改性酚醛复合泡沫的性能研究

碳泡沫复合材料的性能易受前驱体制约,为优化碳泡沫复合材料前驱体的性能,以酚醛树脂为基体,酚醛微球为分散相,埃洛石纳米管(HNTs)为增强相,经模压成型、高温固化处理,制备了HNTs改性酚醛复合泡沫。采用扫描电子显微镜(SEM)、万能试验机和热重分析仪等对该酚醛复合泡沫的微观结构、力学性能、热稳定性能进行表征分析。结果表明,HNTs相的引入,可显著提高酚醛复合泡沫料的力学强度与断裂韧性,这得益于酚醛微球和HNTs有效阻碍了裂纹扩展,消耗裂纹扩展功。HNTs质量分数为4%的酚醛复合泡沫,压缩强度和比压缩强度均达到最大,分别为15.4 MPa和38.7 MPa·cm^(3)·g^(-1),较纯酚醛复合泡沫分别提高了65.6%和59.3%。改性酚醛复合泡沫具有良好的热稳定性,起始分解温度均在350℃以上。800℃下的残炭率均超过60.8%,最高可达68.3%,这得益于HNTs对树脂基体分解的延缓与热量传递的延缓。埃洛石纳米管改性酚醛复合泡沫的研发,有助于提高其衍生碳泡沫材料的综合性能,对碳泡沫材料应用于空天领域具有重要意义。

纳米埃洛石-金属氧化物复合材料的制备与性能研究

利用单一方式去除甲醛效果差,采用物理吸附与催化相结合的方式,可起到优势互补的效果。以硅烷偶联剂(KH550)改性的纳米埃洛石(HNTs)为载体,MnO_(2)、CuO和CeO_(2)为催化剂制备了一种用于去除室内甲醛的埃洛石-金属氧化物复合材料。结果表明:Cu-Mn-Ce已负载至纳米埃洛石中;且纳米埃洛石的大孔径和Cu-Mn-Ce的高比表面积为复合材料提供了更利于吸附甲醛的孔结构;此外,Cu-Mn-Ce的负载为复合材料提供了可将甲醛催化转化成CO_(2)和H_(2)O的活性氧,经过24h后,复合材料在室温下的甲醛去除率为57.4%。因此,该方法制备的复合材料在室内除醛领域具有一定的研究潜能。

埃洛石对杂化丙烯酸酯共聚物湿敏膜的灵敏度和稳定性的强化效果

聚合物材料在湿敏材料的制备中得到了广泛的应用,但其灵敏度低、响应速度慢、解吸附能力差等问题仍然存在,限制了其发展潜力。本文通过将聚丙烯酸树脂(HAC)与埃洛石纳米管(HNTs)复合,以提高聚丙烯酸树脂阻抗型湿度传感器的湿敏响应性能。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和原子力显微镜观察材料薄膜的表面形貌特征和粗糙度,证明HNTs的掺杂提高了复合材料的湿敏性能。采用红外光谱仪测试材料的分子结构,证明了HNTs成功掺杂形成复合材料。采用热重分析仪测试材料的热重曲线,表明材料具有良好的热稳定性。采用LCR数字电桥测试叉指电极的阻抗,结果表明,材料的湿敏响应曲线具有高的线性度(r=0.99986)、超快的响应/恢复速度(0.4 s/9.8 s)、小的湿滞(0.78%RH)和低的温变系数(0.013%RH/℃)。采用复阻抗谱法研究了材料的湿度响应机制,在低、中湿度范围内由湿敏材料的本征导电占主导,在高湿度范围内由离子导电性占主导地位。

负载相变材料的埃洛石杂化气凝胶的制备及性能研究

以负载了甲基丙烯酸甲酯(MMA)和相变材料的埃洛石纳米管(HNTS)为载体,与改性氧化石墨烯共同构建负载相变材料的杂化气凝胶(HGA)。聚合物单体被引入到HNTS管腔中,通过聚合形成聚合物纳米线,与相邻石墨烯(GO)纳米片相互作用,将HNTS和GO紧密连接,形成三维(3D)多孔杂化气凝胶。当样品负载时,载荷将在GO纳米片、HNTS和聚合物纳米线之间有效传递。通过SEM、FT-IR、比表面积和孔径测试等表征了HGA的成功制备。通过压缩性能测试、激光显微拉曼光谱研究了HGA的应力传递行为。测试了材料的热性能,分析了其相变行为。结果表明,PMMA聚合物链和HNTS可以增强杂化气凝胶的结构,HGA中的相变材料在低温发生相变并具有良好的隔热保温性能。

埃洛石对聚乳酸阻燃性能影响的研究

聚乳酸(PLA)来源于农作物,因其优异的生物相容性、力学性能和可生物降解性而备受关注,有望在许多领域取代石油基聚合物。然而,PLA的高可燃性限制了其在汽车、包装材料和电子等领域的应用。埃洛石纳米管(HNTs)是一种来源丰富、具有良好力学性能和生物相容性的天然管状纳米颗粒,在聚合物改性方面具有广阔的应用前景。本文采用埃洛石和磷化壳聚糖(PCS)复配添加到PLA中,研究了HNTs的用量对PLA/PCS复合物力学性能、燃烧性能和热性能的影响。结果表明,HNTs的加入,改善了体系的阻燃性能和抑烟效果,增加了拉伸强度和热稳定性。

埃洛石对硬质PVC材料的阻燃抑烟作用研究

硬质PVC材料具有优异的物理机械性能、阻燃性能和烟雾释放性能,同时又可满足汽车轻量化需求,因此在汽车领域中得到广泛应用。虽然PVC材料具有先天的阻燃特性,但在燃烧过程中释放的烟雾较大,应尽可能降低其燃烧条件下的发烟性能。因此,研究硬质PVC的燃烧性能十分必要。采用熔融共混方法,分别制备了硬质PVC、硬质PVC/超细碳酸钙、硬质PVC/埃洛石纳米复合材料,并对他们的结构和性能进行了研究。结果表明,相较于普通的硬质PVC和硬质PVC/超细碳酸钙体系,硬质PVC/埃洛石纳米复合材料中的埃洛石纳米颗粒实现了纳米级分散,并在物理机械性能方面表现出良好的均衡性,其弯曲模量提高25%、弯曲强度提高6%、拉伸强度提高5%、冲击性能提高5%。此外,由于埃洛石具有中空管状结构及较高的比表面积,因而能有效吸收PVC分解第一阶段产生的自由基和HCl气体,提高材料的热稳定性。热失重分析和锥形量热仪的燃烧特性测试结果表明,相较于普通的硬质PVC和硬质PVC/超细碳酸钙材料,硬质PVC/埃洛石纳米复合材料的最大热失重温度提高了约9℃,热释放速率降低49%、点燃时间延长10 s、总生烟量减少40%及成碳层更加完整坚固。埃洛石在阻燃和抑烟方面具有优异的性能,5份埃洛石纳米材料的引入,解决了硬质PVC材料在汽车轻量化过程中机械性能与阻燃性能间的矛盾,为天然一维纳米材料埃洛石在PVC阻燃抑烟改性中的应用奠定了基础。

酚胺仿生修饰埃洛石制备耐老化天然橡胶的研究

利用纯天然的埃洛石纳米管作为主体,将防老剂4010负载到管内,并通过酚胺修饰技术进行表面处理,制造出具备功能性的填充剂,进而生产出具有抗老化特性的天然橡胶。采用热重分析计算埃洛石与防老剂4010的投料质量配比为1∶2时可得到6.507%的最大负载率,添加40份PCPA/HNTs-4010和1.5 g游离防老剂4010的橡胶在90℃老化7 d后断裂伸长率为560%,拉伸强度为15.4 MPa,相比添加相同剂量游离防老剂4010的天然橡胶分别提升70%和2.9%,都比添加相同剂量HNTs-4010的天然橡胶总体性能好。接触角分析测量结果显示,酚胺修饰时间为24 h时对HNTs-4010的包覆更紧密,证明酚胺仿生修饰能够改善埃洛石与天然橡胶的相容性。扫描电镜图显示,随着老化时间增加,添加PCPA/HNTs-4010的橡胶喷霜现象比HNTs-4010减弱,可见埃洛石纳米管经过PCPA包裹后,防老剂的释放更加缓慢,制备而成的橡胶复合材料喷霜现象得到有效抑制。

埃洛石纳米管/壳聚糖复合材料的研究进展

首先对国内外埃洛石/壳聚糖复合材料的研究现状进行分析,然后介绍了埃洛石纳米管与壳聚糖的基本特点和应用情况。通过化学的视角综述了几种埃洛石/壳聚糖复合材料的制备方法,主要包括溶液共混法、溶剂浇铸法、乳化交联法、化学沉淀法、电化学沉积法、静电纺丝法、溶胶-凝胶法。同时阐述了所制得的复合材料的几种特性,发现其具有机械性能、生物相容性、无毒性和吸附性的优点,使得埃洛石纳米管/壳聚糖复合材料在生物医药、作为吸附剂治理水污染方面的应用有着广泛前景。最后,对该复合材料未来的研究发展予以展望。

埃洛石的结构特性、表面改性及应用研究进展

首先介绍了不同水合程度的埃洛石纳米管(HNTs)的内部分子结构和卷曲机制。其次,讨论了HNTs自身的阻燃性、表面吸附性和生物相容性等性能。重点综述了HNTs表面改性方法,如表面包覆改性、插层改性、表面活性剂改性等,以及HNTs表面改性后的应用。最后,对HNTs的研究前景进行了展望。

埃洛石的命名、结构、形貌和卷曲机制

埃洛石作为一种典型的高岭石族矿物,大部分情况下呈现出管状形貌,近年来已被广泛用作缓释容器、催化剂载体、有机聚合物填充材料、储氢材料和纳米材料模板等,具有重要的应用价值。对埃洛石微观化学信息的研究,不仅有助于理解埃洛石地质成因、掌握埃洛石结构细节,还有助于提高埃洛石使用性能、拓宽其应用范围。本文针对埃洛石的结构、形貌和发生卷曲的机理等进行了详细介绍;此外,鉴于长期以来埃洛石名称的混乱状态,本文还对其命名历史进行必要综述。在此基础上,给出埃洛石的中文建议名称,提出目前结构研究中存在的一些问题,并对未来的研究方向进行了展望。

PVC/改性埃洛石纳米管纳米复合材料的制备与性能

采用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MPS)对埃洛石纳米管(HNTs)进行表面改性,并以改性埃洛石纳米管(m-HNTs)填充硬质聚氯乙烯(PVC)制备聚氯乙烯/改性埃洛石纳米管(PVC/m-HNTs)纳米复合材料.傅里叶变换红外光谱分析、热重分析以及X射线光电子能谱分析证明埃洛石纳米管表面负载了硅烷偶联剂;扫描电镜结果表明,m-HNTs在PVC中分散均匀,PVC/m-HNTs纳米复合材料的断面呈现较大的塑性变形,表现出韧性断裂的特征;实验表明,m-HNTs对PVC同时起到了增韧和增强的作用,特别是使冲击强度大幅度提高,与添加未改性HNTs的材料相比,PVC/m-HNTs纳米复合材料具有更高的力学性能和模量;m-HNTs对复合材料热性能的提高和加工性能的改善也有一定的效果.

负载纳米银的埃洛石纳米管/聚醚砜杂化超滤膜的制备及其抗菌性能

以聚醚砜(PES)为膜材料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和负载纳米银的埃洛石纳米管(Ag-HNTs)为添加剂,采用相转化法制备聚醚砜超滤膜。系统地考察了添加剂(Ag-HNTs)含量对膜性能的影响,并用抑菌圈实验研究了所制膜的抗菌效果。结果表明:硅烷偶联剂KH-792中的甲氧基与HNTs上的羟基发生反应,接枝量为0.105g KH-792.(g HNTs)-1;改性后的HNTs与Ag发生络合反应,并且络合量近似为0.145g Ag.(g HNTs)-1;溶剂中负载纳米银的埃洛石纳米管(Ag-HNTs)所占比例的增加能提高膜的水通量,而截留率保持在95%左右。所制备的膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有较强的抑制作用。

埃洛石纳米管热敏复合微球的制备及吸附性能

通过种子乳液聚合法在埃洛石纳米管(HNTs)表面包覆聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM),制备了HNTs/PNIPAM热敏复合微球。利用红外光谱仪(FT-IR)、粒度仪、比表面积测试仪(BET)对复合微球的结构和形貌进行了分析,通过分光光度法研究了复合微球对亚甲基蓝的吸附性能。结果表明,复合微球粒径约为1.8μm,比表面积约为18.2m2/g;其体积相转变温度约为33.6℃,具有热敏性。实验条件下,复合微球对溶液中亚甲基蓝(MB)的吸附率为99.4%,吸附MB后的复合微球在室温下再生60min后,MB解吸附趋于平衡,进一步在40℃进行解吸附时,微球中MB可以进一步释放。

尼龙6/埃洛石纳米管纳米复合材料的制备与性能

通过熔融共混制备了尼龙-6(PA6)/埃洛石纳米管(HNTs)纳米复合材料。研究了HNTs含量对PA6/HNTs纳米复合材料微观形态、力学性能、结晶行为的影响。结果表明,在熔融共混条件下,HNTs不经过任何表面处理即可以纳米尺度均匀地分散于PA6基体中。随着HNTs含量的增加,纳米复合材料的弯曲强度和弯曲模量显著提高。DSC结果显示HNTs的存在起到了成核剂的作用,提高了PA6的结晶温度。HNTs份数少时能提高PA6/HNTs纳米复合材料的结晶度,份数多时会使其结晶度下降和生成不稳定的晶体。