SiO_2@P(MMA/BA/3FMA)复合纳米粒子的制备及膜性能

通过溶胶-凝胶法与半连续种子乳液聚合法相结合,以正硅酸乙酯(TEOS)制备的纳米SiO2为核,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)和甲基丙烯酸三氟乙酯(3FMA)的共聚物P(MMA/BA/3FMA)为壳,合成了SiO2@P(MMA/BA/3FMA)核-壳结构纳米复合粒子.为防止纳米SiO2的团聚,提高其与共聚物的结合力,用乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)对纳米SiO2进行改性.通过红外光谱、透射电子显微镜、动态激光散射粒度仪、静态接触角测试仪、X射线光电子能谱分析和热重分析等表征了乳液结构及膜性能.结果表明,获得的复合纳米粒子呈现粒径分布为40～50 nm的核-壳结构球型颗粒.由于含氟官能团的迁移使得氟元素在膜-空气界面富集,有效降低了膜的表面自由能.当3FMA质量分数达到25%时,膜表面自由能达到最低值(23.13 mN/m).随着3FMA含量的增加,共聚物初始热分解温度由350℃提高到390℃.

膨润土基水凝胶黏合剂的可控构筑及其对砂岩质文物的长效保护应用研究

将改性膨润土引入到丙烯酰胺基水凝胶体系中,通过控制组分比例、温度和反应时间等因素,成功构筑了粘接修复型膨润土基水凝胶(AR-gel)材料,并实现了对破损和断裂的砂岩文物的高效修复.AR-gel中膨润土的存在提高了其与砂岩文物之间的兼容性,展现出了极好的粘接性,且粘接修复完整的文物接缝处无明显粘接痕迹,无泛白变色现象,不影响被粘接文物的整体美观;同时,粘接过程中的溢胶,可用水轻易去除.修复过后的砂岩形貌与性能与砂岩对照样品基本一致,表明了AR-gel高粘接性能的同时,不会对砂岩基体造成二次破坏.通过严苛的冻融老化循环和盐结晶湿热循环老化试验验证了该AR-gel材料对砂岩的耐久性粘接保护,并分析了保护机理:砂岩与AR-gel间通过强氢键、Si-O-Si键、Si-O-M键、质子化和离子键、机械咬合等作用牢固结合在一起.此外,AR-gel对玻璃、金属、砂岩、陶瓷和陶器等各种材质的文物均具有极好的粘接性能.本研究工作为开发耐久性文物粘接修复保护材料提供了新方法和新思路.

防污氟硅丙烯酸酯/SiO2超疏水杂化膜研究

以甲基丙烯酸十二氟庚酯（12FMA）等为单体制备了氟硅丙烯酸酯共聚物溶液，并通过化学键合引入纳米SiO2，制备了氟硅丙烯酸酯／SiO2杂化成膜材料。采用傅里叶变换红外光谱仪，X射线光电子能谱仪，扫描电子显微镜等及接触角和吸水率测试研究了该杂化材料的结构及其涂膜表面性能。结果表明，氟元素的表面迁移及表面微纳结构有效地提高了涂膜的疏水性。当12FMA用量为单体总质量的40％、SiO2加入量为单体总质量的1％时，杂化膜的水接触角为132．96°。经杂化材料处理的水泥基材吸水率下降了90．7％，对水的接触角达到153．27°，对建筑外墙常见污染物有优异的防污性。