AN EVA/UNMODIFIED NANO-MAGNESIUM HYDROXIDE/SILICONE RUBBER NANOCOMPOSITE WITH SYNERGISTIC FLAME RETARDANCY

A novel EVA/unmodified nano-magnesium hydroxide （NMH）/silicone rubber ternary nanocomposite was prepared by using a special compound flame retardant of NMH and silicone rubber （CFR）. The flammability of the ternary composite was studied by cone calorimeter test （CCT）. Synergistic effect on flame retardancy was found between silicone rubber and NMH. EVA/CFR ternary nanocomposite showed the lowest peak heat release rate （PHRR） and mass loss rate （MLR） among the samples of virgin EVA, EVA composites. The synergistic flame retardancy of silicone rubber and NMH in EVA system is attributed to the enhanced char layers in the condensed phase that prevents the heat and mass transfer in the fire.

疏水改性纳米氧化镁对短氟碳链泡沫性能影响

为了解决短氟碳链泡沫稳定性差的缺点,采用硬脂酸对氧化镁纳米颗粒(MNPs)疏水改性得到不同水接触角的G-MNPs,研究疏水改性MNPs对短氟碳链泡沫性能和灭火性能的影响。采用硬脂酸对MNPs分别改性60min、90min、120min和150min,测试了G-MNPs表面形态、粒径分布、疏水性、热稳定性以及溶液分散度,研究了疏水改性对泡沫稳定性、发泡能力、泡沫粗化、灭火性能和抗烧性能等的影响。结果表明,硬脂酸疏水改性时间为120min时,改性MNPs水接触角最大,达到138.4°;G-MNPs表面形貌粗糙度增加,颗粒粒径增大,高温下热稳定性良好;疏水改性对泡沫溶液表面张力和黏度几乎没有影响;疏水角为90.0°时,G-MNPs泡沫溶液发泡性能、稳定性能、灭火性能、抗烧性能达到最佳。

聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯/氧化镁复合薄膜的制备及性能

以聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)为基体,纳米氧化镁(MgO NPs)为抗菌剂,通过溶剂挥发法制备了PBST/MgO纳米复合薄膜,并探讨了复合薄膜在食品包装中的应用。研究了MgO NPs对纳米复合薄膜的机械性能、水蒸汽透过率(WVP)、氧气透过率(OTR)和紫外阻隔性能的影响。结果表明:MgO NPs的加入改善了PBST基体的力学性能和阻隔性能。与PBST薄膜相比,复合膜的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了43.7%和32.2%,水蒸汽透过率和氧气透过率分别降低了28.1%和23.6%,并具有良好的紫外阻隔性能。当MgO NPs质量含量为5%时,复合膜的性能最佳。

改性纳米氧化镁交联聚乙烯复合材料的制备及其电气性能研究

为提高交联聚乙烯(PE-XL)绝缘性能,以聚乙烯(PE)为基体,以改性后的MgO(MgO-NH_(2))为填料进行复配交联制备了PE-XL/MgO-NH_(2)纳米复合材料,对其热老化前后的电绝缘性能进行了研究,并与未改性的MgO交联聚乙烯复合材料(PE-XL/MgO)进行了对比研究。通过直流击穿强度、空间电荷和直流电导率来研究复合材料的绝缘性能。与未老化PE-XL/MgO相比,未老化PE-XL/MgO-NH_(2)纳米复合材料的直流击穿强度提高了20%,异质空间电荷积累可以忽略不计。热老化后,PE-XL/MgO和PE-XL/MgO-NH_(2)纳米复合材料的直流击穿强度分别较热老化前降低了38%和20%。此外,将MgO表面改性后制备的PE-XL/MgO-NH_(2)纳米复合材料比PE-XL/MgO具有更低的直流电导率。PE-XL/MgO-NH_(2)纳米复合材料在未老化条件下表现出较好的性能,且对热老化可能引起的劣化表现出更强的抑制作用。

微波合成纳米氧化镁实验教学的条件探究

将学科前沿、科研成果融入实验教学,充实更新现有的教学内容,对缩小教学与科研距离,提高学生创新能力和培养学生综合素质起着非常重要的作用。项目通过科教融合,设计了一个研究型综合化学实验项目——纳米氧化镁的合成及表征。项目设计过程中引入多功能微波合成仪,通过用X射线衍射、透射电子显微镜等表征技术从反应时长、反应物比例等多方面对反应条件进行探究,优化出了适合于本科实验课堂教学的反应方案。项目涉及多学科相关知识点,训练了学生综合运用多学科知识分析和解决问题的能力,并使他们的创新思维能力和综合素质得以提升。

纳米MgO对聚苯乙烯基相变复合纤维形貌及热学性能的影响

采用静电纺丝法制备负载不同含量纳米氧化镁(MgO)的聚苯乙烯(PS)基复合纤维膜作为支撑材料,以癸酸-月桂酸-棕榈酸(CLP)三元低共熔物为固-液相变储能材料,通过物理吸附法制备CLP/PS/MgO相变复合纤维膜,研究了纳米MgO含量对相变复合纤维膜形貌结构、储热性能以及热稳定性的影响。结果表明:静电纺PS/MgO复合纤维膜呈现三维网络结构特征,纤维呈圆柱形且表面光滑,表明纳米MgO与PS相容性良好,随着纳米MgO含量的增加,纤维的平均直径呈先增大后减小的趋势,纤维平均直径在1.35~1.82μm之间,CLP三元低共熔物可以很好地封装在复合纤维膜中。热稳定性能分析结果表明CLP/PS/MgO相变复合纤维膜的熔化温度约为20℃,结晶温度约为10℃,相变焓为106~124kJ/kg,适用于储能调温纺织品以及建筑节能领域。纳米MgO的加入对相变复合纤维的相变温度没有显著影响,相变焓略微下降,热稳定性明显提高。

纳米碳酸钙对脱醇型RTV-1硅橡胶“返粗”的影响

通过实验模拟了脱醇型单组分室温硫化 (RTV-1 )硅橡胶的“返粗”现象,采用热失重分析仪、扫描电子显微镜、电感耦合等离子体光谱仪等对“返粗”硅橡胶进行分析,探究了纳米碳酸钙对硅橡胶“返粗”的影响。结果表明,“返粗”脱醇型RTV-1硅橡胶的起粒部分存在镁元素富集的现象,其以脂肪酸镁的形式存在。甲醇是硅橡胶“返粗”的主因,缺少甲醇无法发生“返粗”,而脂肪酸镁具有加快甲醇富集的作用,会导致“返粗”更快出现和更严重。脂肪酸镁在纳米碳酸钙的表面处理中形成,纳米碳酸钙悬浮液液相中镁离子含量越高,其形成的脂肪酸镁越多,硅橡胶“返粗”现象越严重。纳米碳酸钙表面处理剂中常见的脂肪酸对应的镁盐均可以加快“返粗”现象的出现,且“返粗”的程度与脂肪酸镁在甲醇中的溶解度有关,其在甲醇中的溶解度越高,对应的“返粗”情况更严重。

胶合板用氯氧镁胶黏剂的改性工艺与性能研究

为了提高氯氧镁胶黏剂制备胶合板的胶合强度及耐水性能,采用磷酸和纳米二氧化硅作为改性剂,分析单一和复合添加改性剂后氯氧镁胶黏剂及其制备胶合板的各项性能。结果表明:磷酸和纳米二氧化硅的加入可以改善氯氧镁胶黏剂的物理力学性能,且两种改性剂在合适比例下复合添加的效果优于单一添加。当同时添加磷酸和纳米二氧化硅,两者添加量(以MgO质量计)分别为1%和3%时,改性氯氧镁胶黏剂的软化系数可达到0.95。傅立叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析结果表明,两种改性剂并没有与氯氧镁胶黏剂发生化学反应,而是通过改变518相晶体的状态和纳米级颗粒填充孔隙,阻止518相晶体水解,抑制Mg(OH)2生成,使其具有更致密的结构。改性优化氯氧镁胶黏剂制备的胶合板的干、湿态胶合强度可达到1.51、1.25 MPa,满足GB/T 9846—2015《普通胶合板》≥0.70 MPa的要求。

氧化镁膨胀剂与纳米二氧化硅协同作用对UHPC性能的影响

研究了氧化镁膨胀剂(MEA)和纳米二氧化硅(NS)对超高性能混凝土(UHPC)的力学性能和早期自收缩的影响,并采用XRD及SEM等对其早期水化反应过程和水化产物进行微观测试。结果表明,MEA和NS的掺入均会降低UHPC的流动性,二者复掺时流动性会进一步降低;掺入MEA会降低不同龄期UHPC的抗压强度,但掺入适量的NS和MEA可以明显改善UHPC的抗压强度及早期自收缩。XRD及SEM微观测试结果表明,NS可有效降低UHPC体系中氢氧化钙含量,复掺0.5%NS和6.0%MEA的UHPC体系结构更为致密,无明显的宏观孔和片状氢氧化钙,使得该UHPC具有良好的体积稳定性和力学性能。

纳米二氧化铈对铝合金环氧镁铝复合涂层的防护作用研究

为了获得耐腐蚀性能较好的涂层,采用一定质量的铝粉代替镁粉,并添加纳米二氧化铈,制备了改性的铝合金表面环氧镁铝复合涂层。采用马丘测试、划叉浸泡实验、X射线衍射分析、扫描电子显微镜等方法,研究了镁粉、铝粉及二氧化铈对环氧镁铝复合涂层的防护作用,并得到二氧化铈与镁粉和铝粉的协同保护机理。结果表明:当镁粉质量分数为30%、铝粉质量分数为20%时,环氧镁铝复合涂层具有较好的耐腐蚀性能。纳米二氧化铈在涂层中的最佳填充量为5%时,可以增强复合涂层对铝合金基体的防护作用。镁粉、铝粉粒子在复合涂层中有大量的分布,粒径较大。少量的纳米二氧化铈粒子在复合涂层中呈球状分布、粒径较小,且涂层形貌均匀致密,屏蔽性能较好。改性后的复合涂层显著增强了铝合金在服役环境中的耐腐蚀性能。

纳米氢氧化镁/橡胶复合材料的分散特性及分散机理

以新型的纳米氢氧化镁粉体为分散相研究对象,通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、Payne效应等考察了其在丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶中的分散相态和网络结构。结果表明,基体的粘度和表面能对纳米粉体最终的分散状态和网络结构有至关重要的影响。基体的粘度和表面能越高(NBR、EPDM),纳米粉体分散越精细,越容易形成柔性的网络结构,高分子参与比重很大;而在很低粘度和表面能的基体中(硅橡胶),纳米粉体以孤立的大聚集体形式存在,在低填充量下,不能形成网络结构,但在高填充量时,反而由大聚集体直接连成刚性很高的网络结构,高分子参与网络结构形成的程度小。传统的模型不能全面地考虑各种主要因素对粉体聚集体所受外力的影响,本文中提出了一个修正的模型来引入表面能因素的影响。

纳米氢氧化镁/橡胶复合材料的性能研究

以纳米氢氧化镁粉体为分散相研究对象,制备纳米氢氧化镁/NBR、纳米氢氧化镁/EPDM、纳米氢氧化镁/SBR和纳米氢氧化镁/硅橡胶4种复合材料,研究其物理性能和阻燃性能。结果表明,纳米氢氧化镁赋予复合材料良好"无卤"阻燃性能的同时,具有优异的补强效果;纳米氢氧化镁粉体分散度越高,与基体的界面作用越强,复合材料的物理性能越好;纳米氢氧化镁对NBR补强效果最好,对硅橡胶的补强效果最差。对纳米氢氧化镁粉体进行表面处理,可提高其在EPDM中的分散度,增大其与橡胶间的界面作用力,从而显著提高EPDM复合材料的物理性能。

纳米氧化镁及其复合材料的抗菌性能研究

参考最近有关文献,认为抗菌材料已经成为传统材料与环境一体化的方向,作为新型陶瓷抗菌剂的纳米MgO系材料与其它抗菌剂相比,表现出独特的抗菌性和广泛的应用背景,对其研究已成为国外研究的新热点。本文总结了纳米MgO粉体的制备方法,分析了其抗菌机理,概述了其最新研究进展和复合制备技术,最后指出了存在的问题和研究方向。

变温结晶法制备高分散性纳米氢氧化镁

以轻烧粉与氯化铵反应得到的精制氯化镁溶液为原料,氨气为沉淀剂,通过改变反应温度控制反应体系过饱和度,变温反应制备出高分散纳米氢氧化镁,并利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和激光粒度分布仪对产品进行了表征。实验研究了变温反应与恒温反应产品形貌和粒径的区别,结合液相体系中OH-浓度随反应温度的变化过程,分析讨论了变温法制备高分散纳米氢氧化镁的机理。

纳米氢氧化镁应用于纸质文物的脱酸

通过不同工艺制备纳米氢氧化镁(Mg(OH)2),探讨了工艺条件对纳米粒径及其分布的影响。将制备的纳米Mg(OH)2用于纸质文物的脱酸处理,通过加速热老化探讨纸张的pH值及抗张强度随时间的变化关系。结果表明,在超声波(40 kHz)和加温(90℃)的条件下可以制备纳米粒径分布窄(17.9～86.6 nm)、平均粒径在44.2 nm左右的粒子;脱酸处理后纸张的pH值得到了明显的提高(从4.5提高到8.5);热老化实验表明,脱酸处理后纸张pH值(7.5左右)和抗张强度(715N/m左右)比较稳定,从而能够长时间保存。

热重分析法研究氢氧化镁纳米粉体的非等温分解动力学

以白云石为原料，盐酸酸溶后得到CaCl2-MgCl2滤液，采用氨水直接沉淀法制备出符合HG/T 3607-2000Ⅰ型标准的六方片状的纳米氢氧化镁。六方片厚度为25～30 nm，直径为0.3～0.4μm。利用热重分析法对纳米氢氧化镁在不同升温速率下的热分解动力学进行研究，以期深入了解纳米氢氧化镁热分解制备纳米氧化镁粉体过程的物理化学本质。采用Kissinger法和Ozawa法计算出氢氧化镁热分解反应活化能分别为115.47 kJ·mol-1和126.04 kJ·mol-1。对热重分析数据进行处理和拟合，判断纳米氢氧化镁粉体热分解反应机理函数为Avrami-Erofeev（n=1.5）的随机成核和随后生长机理。指前因子为3.077×10^10 s-1。纳米氢氧化镁经煅烧制备得到的氧化镁纳米球的直径为80～100 nm。

疏松型纳米氢氧化镁阻燃聚丙烯

以聚丙烯(PP)为基体,疏松型纳米氢氧化镁(LN-MH)为主阻燃剂,红磷和炭黑为协同阻燃剂,制备了阻燃材料。实验结果表明:包覆剂A8使PP／LN-MH复合材料[(m(PP)／m(LN-MH)为100:40)]力学性能最佳;偶联剂KH550和接枝物又进一步提高了复合材料的力学性能,使PP／LN-MH复合材料和纯PP相当;LN-MH的加入提高了PP的熔融峰温度,降低了结晶度和热失重起始温度,接枝物的加入进一步提高了熔融峰温度,相对增加了结晶度;红磷和炭黑的加入表现出良好的协同作用,在低LN-MH填充量时,加入9 phr红磷或7 phr红磷和5 phr炭黑后阻燃级别达到UL 94 V-0级;通过偶联剂和接枝物进一步改性,能够使复合材料在达到阻燃要求的同时保持良好的力学性能。

纳米氢氧化镁阻燃聚丙烯体系的性能研究

研究了自制的低成本纳米氢氧化镁与市售普通微米氢氧化镁填充的聚丙烯塑料的阻燃性能和力学性能。氧指数测试和拉伸测试的数据表明,在相同填充质量份数下,纳米氢氧化镁填充的聚丙烯体系具有更高的氧指数、拉伸强度和断裂伸长率。对2种填充体系复合材料断口的场发射扫描电镜(FESEM)观察发现,纳米氢氧化镁与聚合物基体的相容性更好,两者界面间的粘结力更强。因此,填充纳米级氢氧化镁的聚丙烯塑料具有更优异的阻燃性能和力学性能。

疏松型纳米氢氧化镁阻燃剂的结构表征

对疏松型纳米氢氧化镁(LN-MH)阻燃剂进行了扫描电子显微镜分析、X-射线衍射分析、元素分析、傅立叶变换红外光谱和粒径测定.结果表明,该阻燃剂中氢氧化镁分子数与油酸根数之比为9.386∶1,氢氧化镁纳米粒子具有片状结构,其晶体在三维空间中至少有一维为纳米级.包覆剂的COO-与纳米粒子表面形成了紧密的结合.纳米晶体的弱极性001晶面的衍射强度有明显增强,相应的极性降低.

镁盐晶须增强阻燃LDPE/EVA/ATH复合材料的研究

通过拉伸性能、燃烧性能测试及热失重-差示扫描量热分析(TG-DSC),研究了EVA、镁盐晶须和相容剂的用量对LDPE/EVA/ATH复合体系的影响。结果表明,EVA在复合体系中的最佳用量为m(EVA)∶m(LDPE)=6∶4;镁盐晶须的加入不仅提高了复合材料的拉伸强度和断裂伸长率,而且镁盐晶须与纳米氢氧化铝之间存在协效阻燃作用,提高了复合材料的氧指数;相容剂的加入改善了无机粉体与基体树脂间的相容性,提高了复合材料的力学性能和燃烧性能,相容剂的最佳用量为15 phr。