二氧化硅填料对环氧Vitrimer动态性能的影响

将SiO_(2)颗粒引入动态环氧类玻璃高分子(Vitrimer)网络中,制备了具有可控动态性能的环氧Vitrimer。结果表明:填料含量的增加对环氧Vitrimer的基础性能负面影响小,但环氧Vitrimer的特征弛豫时间(τ)、活化能(Ea)、Arrhenius指前因子(τ0)和拓扑冻结转变温度(Tv)等典型动力学参数都可以很容易地通过填料的含量来调整。SiO_(2)的引入使环氧Vitrimer性能可控,能够按需实现材料的再加工成型。

聚丙烯酸酯原位乳液聚合包覆SiO_2的研究

用经甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷 (MAPS)处理过的纳米SiO2 作种子 ,进行聚丙烯酸酯(ACR)的原位乳液聚合 ,制成了MAPS -SiO2 /ACR复合物 ;探讨了种子乳液聚合的过程 ,分析了包覆机理 ,讨论了SiO2 的用量对聚合反应速率及残渣率的影响。结果表明 :在以纳米SiO2 为种子的ACR乳液聚合中 ,单体的转化率及聚合反应速率随SiO2 用量的增加而下降 ;当SiO2 的用量为 1 0 %时 ,复合物与聚氯乙烯共混后 ,其拉伸强度和冲击强度最高。

多孔聚酰亚胺制备及其含石墨烯润滑油摩擦性能分析

为了实现轴承自润滑,用多孔聚酰亚胺(PPI)作轴承保持架材料,研究其含石墨烯润滑油的含油性能和摩擦学性能。以纳米SiO_(2)颗粒为造孔剂,制备不同孔隙率的PPI试件,通过浸油和离心甩油试验测试PPI的含油性能。通过摩擦磨损试验分析孔隙率、石墨烯质量分数和载荷等因素对PPI摩擦性能的影响。结果表明:含石墨烯润滑油的PPI的含油能力与孔隙率成正比;PPI含石墨烯润滑油的摩擦性能与基础油相比,摩擦因数降低了82%。研究结果为聚酰亚胺应用于轴承保持架提供了重要依据。

微磨粒对超声空化冲击波衰减作用研究

目的研究超声加工过程中微磨粒对冲击波的影响。方法建立功率超声振动加工下的空化泡动力学方程,以及空化泡溃灭产生冲击波的数学模型,进而建立冲击波在微磨粒与水混合介质中的传播模型。使用六阶Runge-Kutta方法对数学模型进行求解,得到空化泡半径随时间的变化规律,以及空泡内部压强随空化泡半径变化的规律。结果当空泡半径被压缩至1μm左右时,空泡内部压强可达1000 MPa。通过对距离空泡壁1.5R_(0)处的冲击波压力进行求解发现,冲击波的压力仅需0.07μs就可从初始的1000 MPa迅速衰减至80 MPa。通过比较纯水介质与混合介质(SiO_(2)微磨粒与水)中冲击波传播速度的结果发现,加入SiO_(2)微磨粒会使冲击波的最大速度由2976 m/s降至2681 m/s,降低率约为10%。通过钛钽合金的功率超声振动加工实验验证了数值结果。对比分析了加入SiO_(2)微磨粒前后钛钽合金表面结构和三维表面形貌,发现微磨粒的加入导致材料表面空化坑的投影面积下降了12.5%。结论证实微磨粒对冲击波的传播起到了明显的衰减作用,是对材料表面产生作用的主要因素。该研究在超声加工领域具有理论意义和工程价值。

不同粒径纳米二氧化硅对三元乙丙橡胶性能影响的分子动力学模拟

运用Materials Studio 9.0软件构建三元乙丙橡胶(EPDM)模型和纳米二氧化硅(SiO_(2))粒径分别为1.2,1.5,1.8和2.0 nm的纳米SiO_(2)/EPDM复合材料模型,分析纳米SiO_(2)对纳米SiO_(2)/EPDM复合材料在高压低温(100 MPa/230 K)条件下的微观结构及力学性能的影响。结果表明:与EPDM相比,填充不同粒径纳米SiO_(2)的复合材料的玻璃化温度(Tg)都有不同程度升高,其中纳米SiO_(2)粒径为1.2 nm的复合材料的Tg比EPDM高5 K;复合材料的微观结构发生改变,均方位移和自由体积分数都有所减小,减幅随纳米SiO_(2)粒径的减小而增大,内聚能密度均有所增大,增幅随纳米SiO_(2)粒径的减小而增大,但纳米SiO_(2)粒径对复合材料的全原子径向分布函数影响不大;复合材料的力学性能提高,提高幅度随纳米SiO_(2)粒径的增大而减小,纳米SiO_(2)粒径为1.2 nm时,复合材料的体积模量增大5.98%,剪切模量增大198.00%,弹性模量增大34.65%。

等径纳米SiO_2粉料的制备及其表征

以正硅酸乙酯为原料,以溶胶-凝胶方法制备了等径纳米S iO2粉料。并通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)对粉料进行了物相分析和表征。研究结果表明:采用溶胶-凝胶法可制得无定形的等径球状粉体,粒径分布窄,分散性好。

抗细菌黏附氟化SiO_(2)纳米纤维膜的制备及其性能

探讨抗细菌黏附氟化SiO_(2)纳米纤维膜的制备及性能。以硅酸四乙酯(TEOS)为硅源得到SiO_(2)静电纺丝液,将全氟辛基三甲氧基硅(FAS)掺入纺丝液中,利用静电纺丝法制得抗细菌黏附的氟化SiO_(2)纳米纤维膜。结果表明:氟化SiO_(2)纳米纤维膜具有良好的疏水性,可有效抵御亲水环境中悬浮的细菌细胞,防止其在纤维膜表面黏附。将氟化SiO_(2)纳米纤维膜与大肠杆菌和金黄色葡萄球菌混合培养24 h,从抗菌平板上发现其具有较为优异的抗菌活性。此外,利用L929细胞在培养24 h和72 h后对其体外细胞毒性进行检测,发现氟化SiO_(2)纳米纤维膜仍保持较低的细胞毒性。认为:抗细菌黏附氟化SiO_(2)纳米纤维膜可进一步拓展抗菌纤维的应用。

纳米SiO_(2)微球的制备及其结构与性能研究

以十二烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,氨水为催化剂,正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,采用工艺简单的氨催化水解法在乙醇/水混合溶剂中制备纳米SiO_(2)微球。利用扫描电镜(SEM)对样品的形貌和粒度进行了表征。结果表明,在其它条件不变的情况下,随着CTAB用量的增加,SiO_(2)微球粒径逐渐增大、粒度分布逐渐变宽;随着醇水比例的降低、TEOS用量及氨水浓度的增加,SiO_(2)微球粒径均先增大后减小;而随着醇水比例的降低,粒度分布先变宽后变窄;TEOS用量的增加,粒度分布先变窄后变宽;氨水浓度的增加,SiO_(2)微球的粒度分布逐渐变宽。制备SiO_(2)微球的最佳醇水比例为0.6∶1,所得微球分散性较好,粒度分布较窄,平均粒径为533 nm。并研究得出CTAB和乙醇在纯水体系中是通过“水包油”体系发生作用。所得微球成膜后的光学性能(透过率为76.06%;雾度为48.35%)满足实际应用,表明其在防眩增透显示屏领域具有潜在的应用价值。

疏水SiO_(2)纤维膜的制备及其油水分离性能

探讨疏水SiO_(2)纤维膜的制备及其油水分离性能。以硅酸四乙酯和甲基三甲氧基硅烷为原料,采用静电纺丝技术制备疏水SiO_(2)纤维膜并测试其油水分离性能。结果表明:SiO_(2)纤维膜的水接触角为126°,疏水性良好,可以仅在重力作用下有效地分离不同种类的油水混合物。对于重油‐水和轻油‐水混合物的分离通量均高于16 225 L/(m^(2)·h),分离效率大于97.9%。经过10次循环后通量损失均低于3.73%,循环稳定性好。认为:疏水SiO_(2)纤维膜在环境保护方面,特别是在含油废水的处理方面具有潜在应用。

气源及纳米颗粒对氟碳-碳氢表面活性剂泡沫性能影响研究

以双子短链氟碳表面活性剂(Gemini)和两性碳氢表面活性剂(LAMC)为核心组分制备了环保型泡沫分散体。研究了纳米SiO_(2)颗粒和压缩气源种类对泡沫分散体起泡性、稳定性及铺展特性的影响。结果表明,纳米SiO_(2)颗粒与短链氟碳表面活性剂存在分子间相互作用,在试验范围内,与压缩空气相比,未添加纳米SiO_(2)颗粒的压缩氮气泡沫高度提升约5.8%,添加浓度为3%的纳米SiO_(2)颗粒后分散体发泡性能略微下降。随着纳米SiO_(2)颗粒的加入,泡沫的稳定性显著增加,氮气泡沫稳定性比空气泡沫提升约5%。纳米SiO_(2)颗粒形成网状结构聚集体堵塞在Plateau边界中,有效延缓泡沫析液和粗化,从而增强泡沫的稳定性。由于氮气和空气自身密度及对泡沫液膜渗透性的不同,压缩空气泡沫在油面上的平均铺展速率较压缩氮气泡沫提升2.6%。研究结果能够为纳米SiO_(2)颗粒在环保型泡沫灭火剂的研发和灭火应用方面提供理论指导。

Simulation of Elastic and Fatigue Properties of Epoxy/SiO_(2) Particle Composites through Molecular Dynamics

The influence of different nanoparticle sizes on the elastic modulus and the fatigue properties of epoxy/SiO_(2) nanocomposite is studied in this paper.Here,the cross-linked epoxy resins formed by the combination of DGEBA and 1,3-phenylenediamine are used as the matrix phase,and spherical SiO_(2) particles are used as the reinforcement phase.In order to simulate the elastic modulus and long-term performance of the composite material at room temperature,the simulated temperature is set to 298 K and the mass fraction of SiO_(2) particles is set to 28.9%.The applied strain rate is 109/s during the simulation of the elastic modulus.The results show that the elastic modulus of the material increases with the increase in particle size.Furthermore,fatigue simulation under strain control is performed on the model with SiO_(2) nanoparticle radius of 12˚A.The results indicate that the influence trend of variable frequencies on the fatigue mechanical response is similar,and the mean stress decreases with the increase in number of cycles.In addition,the smaller the loading period and the more the number of cycles,the greater the mean stress reduction.Finally,the change in energy and free volume fraction are evaluated under fatigue loading condition.

疏水SiO_(2)气凝胶涂层涤纶织物的制备及隔热性能

采用聚丙烯酸类黏合剂将自制疏水SiO_(2)气凝胶均匀涂覆到涤纶织物上。研究发现,当气凝胶质量分数为4%时,可赋予涤纶织物较好的隔热性能,且整理织物的拉伸断裂强力变化不大。

全无机钙钛矿量子点的疏水改性及LED应用——推荐一个本科生综合化学实验

介绍一个综合化学实验——全无机钙钛矿量子点的疏水改性及LED应用。我们以三甲基氯硅烷和莫来石纤维增强SiO_(2)气凝胶的疏水性和韧性,获得疏水SiO_(2)气凝胶,随后以该疏水SiO_(2)气凝胶吸附全无机钙钛矿量子点形成CsPbX_(3)@SiO_(2)气凝胶复合材料。通过接触角、红外光谱、X射线衍射等表征手段证实SiO_(2)气凝胶的成功改性,并制作了LED器件。本实验涉及材料的合成、表征和应用,可作为化学和应用化学专业学生的综合化学实验,有助于提高学生的科学素养,激发对科学研究的兴趣。

高分子改性SiO_(2)气凝胶保温涂料的制备

结合改性气凝胶的制备方法,进行基于高分子改性SiO_(2)气凝胶的保温涂料制备,并对改性后的气凝胶性能及涂料隔热性能进行测试,结果表明改性方案的可行性。

冷冻干燥法制备淀粉气凝胶及其疏水改性研究

利用溶胶-凝胶-冷冻干燥技术制备了淀粉气凝胶材料,测试并分析了淀粉种类及直链/支链比例对气凝胶材料形貌、密度、收缩率、孔隙结构以及隔热性能的影响。优选出木薯淀粉为最适宜制备隔热气凝胶材料的原料,其所制备的气凝胶具备大孔、介孔及部分片层结构,密度低至0.094 g/cm^(3),孔隙率高达88.63%,导热系数低至0.043 W/(m·K),具有优良的保温隔热性能。通过一步法制备柠檬酸交联改性木薯淀粉气凝胶,以甲基三甲氧基和十六烷基三甲氧基硅烷包覆疏水纳米SiO 2制备疏水溶液,然后制备加入交联剂和自制硅烷疏水溶液的改性木薯淀粉气凝胶。扫描电镜测试结果表明,制备的改性气凝胶材料具有更加坚实的网络结构和致密的孔隙。导热系数测试结果表明,改性木薯淀粉气凝胶导热系数低至0.048 W/(m·K)。接触角测试结果表明,水滴滴入立即测量接触角达139.5°,5 min后测量接触角仍有129.5°,且表面和内部均有疏水效果。改性气凝胶具有优良的保温隔热以及疏水性能,其在食品保温材料领域具有广阔的应用前景。

疏水SiO_(2)气凝胶颗粒的制备与性质研究

以廉价的无机材料Na_(2)SiO_(3)(硅酸钠)为硅源,经溶胶-凝胶与冷冻干燥过程制得SA(二氧化硅气凝胶)颗粒,探究硅源质量分数对SA颗粒性质的影响,优化制备条件。为克服SA颗粒的亲水性,引入TMCS(三甲基氯硅烷),使材料获得良好的疏水性(水接触角为121°),极低的密度(0.063 g/cm^(3)),出色的导热系数[0.0398 W/(m·K)]和热稳定性。提出一种通用和简单的方法制备SA颗粒并进行改性,在建筑隔热保温领域有较大的应用潜力。

SiO_(2)气凝胶微球的制备及其在织物隔热涂层中的应用

分别以十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、醋酸为乳化剂和催化剂,在水包油分散液中将甲基三甲氧基硅烷(MTMS)水解为硅醇,随后以司班-80(Span-80)为乳化剂将上述水分散液分散于正己烷中,将氨水作为催化剂催化硅醇缩合,经老化、常压干燥制得SiO_(2)气凝胶微球。探究DTAB、醋酸、氨水、Span-80用量及老化时间对SiO_(2)气凝胶微球形貌、堆积密度和导热性能的影响,测试SiO_(2)气凝胶微球的热稳定性和疏水性,并将其应用于棉织物的隔热涂层整理。结果表明:当DTAB用量为0.10 g、醋酸用量为0.100 mL、氨水用量为1.20 mL、Span-80用量为0.80 g、老化时间为3 h时,制备所得的SiO_(2)气凝胶微球具有介孔结构,形貌规整、大小均匀、黏连较少,热稳定性佳,导热系数为0.0465 W/(m·K),水接触角为142°;SiO_(2)气凝胶微球涂层织物正面加热至40.0℃时,其正反面温差达3.2℃,表现出较好的隔热效果。该研究可为隔热涂层织物的生产和应用提供一定的借鉴。

Q235碳钢表面SiO_(2)/PDMS超疏水涂层的制备及防腐性能研究

目的提高Q235碳钢的耐腐蚀性能。方法在Q235表面先提拉聚二甲基硅氧烷(PDMS),预固化后再次提拉含疏水气相二氧化硅的PDMS分散液,完全固化后在Q235表面构建一个SiO_(2)/PDMS超疏水涂层。通过扫描电镜、激光共聚焦显微镜、能谱、接触角、砂纸磨损、划格试验对涂层的形貌、结构和表面性质进行分析;采用电化学工作站对涂层的耐腐蚀性和耐久性进行评价。结果SiO_(2)纳米粒子被镶嵌在PDMS中,在Q235表面形成了一种微纳粗糙结构,平均粗糙度为2.2μm;涂层表面能仅为5.6 mJ/m^(2),接触角为152.6°;涂层机械稳定性和结合力优异,砂纸磨损15个周期及划格试验30个周期后,仍保持超疏水。电化学研究表明,在Q235表面引入SiO_(2)/PDMS后,阻抗提升了2个数量级,电容降低了6个数量级;腐蚀电位正向移动了0.4192 V,腐蚀电流密度降低了3个数量级;涂层对Q235的防腐效率高达99.8%,呈现出优异的耐腐蚀性。在腐蚀液中浸泡一周后,SiO_(2)/PDMS涂层仍保持超疏水和优异的耐腐蚀性,表明涂层耐久性良好。结论以PDMS为疏水层,纳米SiO_(2)为填料构筑粗糙表面,通过条件控制实现防腐底层和超疏水表层间的界面融合,从而引入稳定的SiO_(2)/PDMS超疏水涂层,提高了Q235的耐腐蚀性和耐久性。本研究为在金属表面构筑稳定的超疏水涂层提供了一种方法,有望拓展金属在恶劣环境中的应用。

透波疏水涂层制备及性能研究

透波涂层作为天线罩最外层材料,不仅要对天线罩起到保护和美观的作用,还要能实现透波的电磁功能。天线罩表面涂覆疏水涂层能有效降低水滴在其表面黏附性,减少水滴对天线罩透波性能的影响。本文通过在低介电的氟碳树脂涂层中引入介孔二氧化硅粒子,构造了疏水表面。研究结果表明:10wt%二氧化硅粒子涂层体系疏水角达到129.4°;同时,偶联剂改性介孔二氧化硅粒子提高了粒子在溶液中的分散性。对比研究涂层体系的耐冲击性能、铅笔硬度、附着力、介电性能、透波性能,结果表明10wt%改性介孔二氧化硅粒子涂层具有优异的综合性能,实现了天线罩涂层透波、疏水功能的一体化。

改性SiO_(2)气凝胶隔热材料的制备及其性能

为提高二氧化硅气凝胶材料的综合性能,采用酸-碱两步法成功制备改性二氧化硅气凝胶,并以芳纶纤维毡为骨架支撑体与二氧化硅气凝胶进行复合。利用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜及能谱等对其进行表征,测试并分析其疏水性能、整体热防护性能及阻燃性。结果表明,改性二氧化硅气凝胶属于疏水型材料(接触角为133.89°),其热防护值(TPP)、辐射热传导指数(RHTI 24)和对流热传导指数(CHTI 24)依次为645.46±54.38 kW·s·m^(-2)、12.5 s、9.1 s。阻燃性能测试结果显示试样的损毁长度为40 mm,未出现阴燃、续燃、熔融、滴落等现象。参照行业标准,改性二氧化硅气凝胶材料的关键指标达到隔热材料的要求,其在航空航天、化工、建筑、消防等领域具有潜在的应用前景。