聚二甲基硅氧烷修饰生物炭吸附水体中多环芳烃的效能与机制

用磷酸活化法制备秸秆生物炭,采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行表面疏水改性,借助比表面积和孔径分析仪(BET)、傅里叶红外光谱测量仪(FTIR)、接触角测量仪对改性前后的生物炭进行表征,探究生物炭疏水改性对水体中典型多环芳烃(PAHs)(菲、苊、萘)的强化吸附效能与机制。结果表明PDMS疏水改性生物炭对菲、苊和萘的最大吸附量分别提升23%,33%和14%,疏水改性生物炭的吸附动力学过程更符合准二级动力学模型,表明以化学吸附为主;等温线模型拟合结果表明,Freundlich模型更符合实验结果,为多分子层吸附。FTIR光谱图显示,疏水改性后的生物炭表面检测出一种新的Si—O—Si键,说明PDMS涂层对生物炭进行了表面修饰,同时PDMS涂层导致生物炭表面水接触角增大10°左右。PDMS疏水涂层提高了生物炭的疏水性能,从而有效提升生物炭对疏水性多环芳烃的吸附性能,PDMS疏水改性为强化生物炭吸附水体中PAHs提供了新的技术方法。

基于聚二甲基硅氧烷弹性体的摩擦电纳米发电机的研究进展

随着全球气候变化与环境污染问题日益严峻,可再生能源技术越来越受到关注。摩擦电纳米发电机(TENGs)可以将机械能转为电能,是重要的能量收集技术之一。TENG由于成本低、效率高且输出功率大,被广泛用于微纳电源、自供电传感器、大规模海洋能量收集和高压直接电源等领域。TENG的输出性能主要取决于摩擦电材料,聚二甲基硅氧烷(PDMS)由于具有良好的柔韧性、生物相容性及负极性是优异的负摩擦电材料。文中综述了PDMS作为负摩擦电材料的优势,探讨了PDMS的物理改性或化学改性对TENG性能的影响,并深入分析了PDMS基TENG的应用及存在的问题。

聚二甲基硅氧烷表面处理参数对细胞牵引力测量的影响

目的聚二甲基硅氧烷(PDMS)是微流控生物芯片的常用材料,对其进行表面处理,孵育均匀荧光粒子,通过测量细胞牵引力作用下荧光粒子的位移,可以测量细胞牵引力。不同的表面处理流程可以影响荧光粒子的黏附以及PDMS的表面特性,从而影响细胞牵引力的结果,本研究拟探究不同处理流程对细胞牵引力测量的影响。方法使用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对PDMS进行前置浸泡处理,使得APTES与PDMS表面的羟基结合,并于其末端结合荧光粒子,然后在其上人脐静脉内皮细胞(HUVEC)进行静态培养,测量细胞在基底产生的变形与牵引力。研究在该过程中,是否等离子清洗、APTES浓度为2%与5%、处理时间为30、60 min对基底变形及牵引力测量结果的影响。结果选取空间分辨率明显的位移场进行分析,以未等离子清洗、APTES溶液浓度为5%、处理时间30 min为实验组,进行3组对照。在ATPES处理前对PDMS进行等离子清洗导致细胞在PDMS基底产生的变形下降25%;将APTES溶液浓度由5%降至2%导致细胞产生的变形下降39%;将APTES处理时间由30 min延长至60 min导致变形下降20%。结论等离子清洗处理、降低APTES溶液浓度以及延长处理时间均会导致细胞产生的变形减小,从而引起细胞牵引力的计算结果偏小,前两个因素的影响最为显著。

单宁酸对聚二甲基硅氧烷改性环氧丙烯酸酯乳液防污性能的影响

[目的]海洋污垢的附着对海洋设施的正常运行构成了巨大威胁,在海洋设施表面涂覆防污涂层是最经济有效的解决措施。制备高性能的乳液作为防污涂层的主要成膜物质至关重要。[方法]在以聚二甲基硅氧烷(PDMS)对环氧丙烯酸酯乳液进行疏水改性的基础上,分别使用质量分数为1%、3%、5%和7%的单宁酸与之复配,制备了单宁酸/PDMS改性环氧丙烯酸酯乳液。通过透射电子显微镜(TEM)观察了改性乳液微粒的结构,对乳液干膜进行了热性能、静态水接触角、抗菌性能及抗藻定殖性能测试。[结果]傅里叶变换红外光谱(FTIR)的分析结果证实了单宁酸成功接枝到环氧丙烯酸酯乳液中。该乳液干膜具有良好的热稳定性,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有良好的抑制作用,抑菌圈直径最大达到了12 mm。单宁酸的加入没有破坏乳液干膜的疏水性,阻碍了小球藻藻群的形成。[结论]使用3%单宁酸改性的环氧丙烯酸酯乳液综合性能最好。

自修复聚二甲基硅氧烷/单壁碳纳米管电磁屏蔽材料的制备及性能

传统金属屏蔽材料以反射电磁波为主,易产生二次辐射,且存在高密度、高硬度及易腐蚀等问题。因此,开发新型的以吸收电磁波为主的柔性聚合物电磁屏蔽材料成为研究热点。文中利用超声分散辅助液相沉积技术,将单壁碳纳米管包覆在具有动态性的聚二甲基硅氧烷粉末表面,并通过热压工艺制备了复合材料。由扫描电子显微镜分析,表明单壁碳纳米管在聚合物基体中形成了隔离网络结构。通过矢量网络分析仪测试电磁屏蔽性能,单壁碳管质量分数为1%时,在X波段电磁屏蔽性能超过20 dB;当质量分数为5%时,屏蔽效能高达70 d B,而且吸收损耗占比高达93%。此外,复合材料中聚合物基体的动态性与碳管的光电特性相结合,可以实现在热、电、近红外光等多种刺激下的自修复。

基于聚二甲基硅氧烷的曲线型光纤锥温度传感结构

基于简单的熔融拉锥技术提出了一种涂覆聚二甲基硅氧烷的曲线型光纤锥温度传感结构。单模光纤锥的长为1.5mm,腰径25μm。涂覆聚二甲基硅氧烷后光纤锥的腰径为100μm。实验给出了曲线型光纤锥的温度响应特性,其温度灵敏度达到了-191.41pm/℃。此外,聚二甲基硅氧烷具有很好的疏水性,这结构可有效避免温度测量中的湿度串扰问题,同时,这结构的制备过程简单、成本低、灵敏度高,机械强度好,在工业自动化、航空航天、生物医疗等领域有着重要的应用前景。

端羟基聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂耐受性能研究

采用异辛酸铋(IBAOB)作为催化剂,加入不同质量分数的端羟基聚二甲基硅氧烷(HTPDMS)与692-2KA型环氧树脂合成一系列改性环氧树脂,使用傅里叶红外光谱(FT-IR)对产物进行结构表征,结果表明环氧树脂与HTPDMS发生了缩聚反应。对固化体系进行了XRD衍射,对XRD衍射曲线进行分析,结果表明改性后固化物衍射角在20°附近衍射峰较改性前要弱很多,这说明固化了48 h后,改性后固化物的固化度更高。通过凝胶实验和耐温性能、力学性能、水接触角和耐水性能等方面的测试,研究了不同质量分数HTPDMS对环氧树脂性能的影响。结果表明,HTPDMS体系环氧树脂损失了部分拉伸性能,但表现出了更好的耐水性能和耐温性能,同时硬度和疏水性也得到了提升,其中HTPDMS20%环氧树脂体系耐受性能和固化程度最好,这表明端羟基聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂具有较好的耐受性能,有望在实际工程中得到广泛应用。

磁响应聚二甲基硅氧烷阵列表面水滴的定向去除

利用模板赋形和表面修饰方法,制备了具有磁响应性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)柱状阵列(SMPA).该柱状阵列具有超疏水及低黏附特性,在外加磁场作用下表现出可逆弯曲形变,且弯曲程度随外加磁场强度和柱状阵列中磁性粒子含量的增加而增大.在磁场作用下,柱状阵列弯曲能够挤压结构内的水滴,迫使其从表面跳离.研究结果表明,当柱状阵列表面尺寸一致时,与静态结构相比,磁响应动态结构可以实现更小水滴在表面的去除.同时,水滴离开的方向和体积与柱状阵列的结构参数和弯曲角度紧密相关.基于磁场作用,水滴跳离的体积大小和方向可以实现智能调控.

基于三维多孔填料的聚二甲基硅氧烷混合基质渗透汽化膜研究进展

开发高性能渗透汽化膜材料是提高渗透汽化膜技术的竞争力,实现高效、低能耗有机溶剂分离回收过程的重要途径。聚二甲基硅氧烷(PDMS)是目前应用最为广泛的有机溶剂优先渗透型渗透汽化膜材料,但其分离性能不理想。在PDMS膜主体内引入多孔填料构筑混合基质膜,有望同时强化有机溶剂分子的溶解与扩散行为,实现分离性能的提升。与一维及二维填料相比,三维填料具有丰富连通的内部孔道,孔道结构一般不存在取向性,且填料种类及功能化手段丰富,是目前研究最为广泛的填料类型。本文综述了近年来基于三维多孔填料的PDMS混合基质膜的研究进展,分析了不同类型三维多孔填料的特点、混合基质膜的制备方法及影响其性能的关键因素,并提出了PDMS混合基质膜的研究挑战,以期为高性能PDMS混合基质膜的开发提供借鉴。

聚二甲基硅氧烷膜蒸汽渗透分离乙醇/二氧化碳的研究

生物质发酵制乙醇过程中,发酵尾气的产生与排放对生态环境有极大影响.本文以聚偏氟乙烯(PVDF)多孔膜为基底,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为分离层基质,制备出适用于发酵尾气乙醇/CO_(2)分离的PDMS/PVDF复合膜.通过红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜等手段对PDMS/PVDF复合膜进行了系统表征,探究了热交联时间、进料压力、进料乙醇浓度、进料温度、吹扫气流量对PDMS/PVDF复合膜渗透分离性能的影响.结果表明,在PVDF基底上成功制备出薄约10.5μm、致密且均质的PDMS分离层.热交联时间越长,膜的选择性越低而渗透性升高;随着进料压力增加,膜的渗透性和选择性均升高;随着进料乙醇浓度升高,膜的渗透性和选择性均呈先升后降的趋势;随着进料温度升高,膜的渗透性和选择性均下降;随吹扫气流量的增加,膜的渗透性和选择性先升高后下降.在进料温度35℃、进料压力0.15 MPa(表压)、乙醇蒸汽体积分数0.1%时,所制PDMS/PVDF复合膜的乙醇渗透性高达33052.2 Barrer,乙醇/CO_(2)选择性为17.1.此外,在连续测试60 h中,所制复合膜性能保持稳定,在生物乙醇发酵尾气处理方面具有应用前景.

基于聚二甲基硅氧烷-硼酸交联疏水界面自愈合性能研究

疏水界面易受到外界环境如刮擦、磨损等影响,难以保持持久疏水性能。因此,具有自愈合性能的疏水界面的制备成为研究热点。通过聚二甲基硅氧烷与硼酸按照一定的比例反应,其中以异丙醇为溶剂,利用有机硅固有的疏水特性,设计和合成具有聚二甲基硅氧烷网络链和动态硼酸酯交联的薄膜(BA/PDMS),通过浸渍的方式将BA/PDMS处理到载玻片表面,对其表面红外光谱、表面元素分析、接触角、自愈合性能、表面能和稳定性等进行测试。结果表明:BA/PDMS结构具有良好的自愈合性能和良好的化学稳定性。

聚二甲基硅氧烷膜对中硼硅玻璃管制注射剂瓶质量特性的影响研究

目的:研究镀聚二甲基硅氧烷膜后对中硼硅玻璃管制注射剂瓶质量特性和质控方法操作的影响,包括外观、鉴别、物理性能、内表面耐水性和元素浸出量的影响。方法:采用3家企业的9批镀膜中硼硅玻璃管制注射剂瓶和对应的中硼硅玻璃管制注射剂瓶,评估聚二甲基硅氧烷膜后中硼硅玻璃管制注射剂瓶质量控制方法是否需要进行针对性修改,以及评估评估镀膜对瓶质量特性的影响。结果:镀膜对中硼硅玻璃管制注射剂瓶的外观、鉴别、物理性能没有影响,镀膜过程并不会损害中硼硅玻璃管制注射剂瓶的原有性能,也不会导致检验方法出现需要特别关注的注意事项;镀膜后的中硼硅玻璃管制注射剂瓶在内表面耐水性方面有所改善。镀膜前后砷、锑、铅、镉等有害元素的浸出量均低,说明镀膜过程并未增加这些有害元素的浸出风险。通过ICP-OES测定元素浸出量,多数金属元素也未发现明显变化。结论:镀聚二甲基硅氧烷膜后中硼硅玻璃管制注射剂瓶的外观、鉴别、物理性能和元素浸出量质控方法操作不需要做针对性改变,镀膜后内表面耐水性有改善,对其他质量特性项目没有显著不利影响。

聚苯乙烯溴代并接技聚二甲基硅氧烷

聚苯乙烯 (PS)在苯溶液中与溴代丁二酰亚胺 (NBS)反应 ,经分离提纯得到了固体溴代聚苯乙烯(PSB)。将所得 PSB溶于苯并与低分子量的聚二甲基硅氧烷硅醇锂 (PDMSOL i)反应 ,经分离提纯得到固体的溴代聚苯乙烯接枝聚二甲基硅氧烷 (PSB- g- PDMSO) ,所得 PSB- g- PDMSO的结构经 1H- NMR、IR及 TEM表征。

烷氧基封端聚二甲基硅氧烷研究进展

羟基封端聚二甲基硅氧烷是脱醇型密封硅橡胶的基础聚合物,将聚二甲基硅氧烷分子链端的羟基采用烷氧基官能团进行取代后得到烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷降低了与催化剂之间的反应速度,避免了体系黏度突然增加对胶料配制过程的影响,同时也增强了硅橡胶与基材的粘结强度。综述了烷氧基封端聚二甲基硅氧烷的各种制备方法及性能检测方面的最新进展,主要包括采用缩合反应、硅氢加成反应及烷氧基甲硅烷基化反应制备烷氧基封端聚硅氧烷的方法,介绍了不同制备方法得到的烷氧基封端聚二甲基硅氧烷封端程度的判别方法和烷氧基封端聚二甲基硅氧烷的用途及其对硅橡胶性能的影响。在此基础上,提出了利用硅羟基与烷氧基硅烷之间的缩合反应构建活性和惰性聚硅氧烷的发展方向,并对烷氧基封端聚硅氧烷的发展前景进行了展望。

聚二甲基硅氧烷微流控芯片的紫外光照射表面处理研究

研究了紫外光化学表面改性对聚二甲基硅氧烷 (PDMS)微流控芯片的片基间粘接力及毛细管通道电渗流性能的影响 .PDMS片基经紫外光射照后 ,粘接力增强 ,可实现 PDMS芯片的永久性封合 ,同时亲水性得到改善 ,通道中的电渗流增大 .与文献报道的等离子体表面处理方法比较 ,采用紫外光表面处理 ,设备简单 ,操作方便 ,耗费少 ,是一种简单易行的聚二甲基硅氧烷芯片表面处理方法 .

食品中聚二甲基硅氧烷检测方法研究

建立了裂解气相色谱-质谱（PGC-MS）测定食品中聚二甲基硅氧烷残留量的方法。样品中的聚二甲基硅氧烷以石油醚-乙酸乙酯（5∶1,体积比）提取,通过硅胶小柱净化,经石油醚淋洗除去油脂后,用石油醚-乙酸乙酯（5∶1）洗脱。采用裂解气相色谱-质谱法将聚二甲基硅氧烷热裂解为小分子产物,测定裂解产物的组成,以相对分子质量相差74的系列甲基环硅氧烷作定性成分,以六甲基环三硅氧烷基为定量指标,以m/z207作定量离子,选择离子监测法（SIM）定量。方法的线性范围为10~500 mg/L,相关系数为0.995,加标回收率为91%~103%,相对标准偏差为7.1%~8.3%,定量下限（S/N=10）为5 mg/kg。方法适用于食品中微量聚二甲基硅氧烷的检测。

聚二甲基硅氧烷基质微流控芯片封接技术的研究

考察了聚二甲基硅氧烷 ( Polydimethylsiloxane,PDMS)预聚体与固化剂间的配比、固化温度及固化时间对 PDMS芯片封接强度的影响 ,得出 PDMS芯片封接的最佳条件基片和盖片所用 PDMS预聚体与固化剂质量配比分别为 1 0∶ 1与 5∶ 1 ,固化温度为 75℃ ,固化时间分别为 35～ 5 0 min和 2 5～ 4 0 min,封接后继续加热 6 0 min.在该条件下封接制作的微芯片历经半年 5 0多次的分析、冲洗及抽液后未见明显损坏 ,足以满足一般分析任务的要求 ,并将芯片成功用于两种氨基酸的快速毛细管电泳分离 .

聚二甲基硅氧烷／聚氨酯共混体系的增容作用

采用聚二甲基硅氧烷－ｂ－聚乙二醇嵌段共聚物（ＤＭＳ－ｂ－ＯＥ）为增容剂，增容聚二甲基硅氧烷／聚氨酯（ＰＤＭＳ／ＰＵ）共混体系，重点研究了增容剂的增容效应。结果表明，ＤＭＳ－ｂ－ＯＥ对ＰＤＭＳ／ＰＵ共混体系的增容效果与聚氨酯的化学结构有关；ＤＭＳ－ｂ－ＯＥ对聚二甲基硅氧烷／聚四氢呋喃聚氨酯（ＰＤＭＳ／ＰＵ）共混体系有良好的增容作用，使其力学性能有明显的提高。

聚二甲基硅氧烷/微纳米银/聚多巴胺修饰的超疏水海绵的制备和应用

受海洋贝类生物黏附蛋白的启发,在碱性环境下利用多巴胺的自聚合性质,在聚氨酯海绵表面聚合活性聚多巴胺薄层,采用葡萄糖还原银离子进一步沉积微纳米银粒子构筑表面微纳结构,并水解聚二甲基硅氧烷前驱体对表面进行疏水改性,制备出了接触角大于150°的超疏水表面。利用接触角测定、扫描电子显微镜及能量弥散X射线谱和傅里叶红外光谱等技术手段对制备的改性海绵进行了表征,表明微纳米银粒子和硅甲基疏水基团被成功修饰到了海绵表面。改性海绵对有机溶剂和油类物质具有高选择性和高吸收性。吸收的有机溶剂和油类物质的质量能够达到其自身质量的12倍以上。饱和吸收后的海绵仅通过物理挤压即可将吸收的物质回收并使海绵恢复弹性和吸附能力,得到再生。该研究为油水分离和废油回收提供了一种经济、高效、环境友好的方案。

氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷改性聚氨酯的研究

在无溶剂条件下合成了一系列氨基硅油改性聚氨酯,并对材料的力学性能、耐热性、疏水性及微观形态进行了研究。结果表明:改性后的聚氨酯具有更优良的力学性能、耐热性及表面疏水性,且材料呈微观相分离形态。