改性纳米二氧化硅对天然橡胶机械性能的影响:实验与分子模拟

分别使用1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐(AMI)改性前与改性后的纳米二氧化硅(AMI-二氧化硅)对天然橡胶(NR)进行增强,并通过实验与分子模拟相结合的方式探究了2种NR纳米复合材料的力学性能和结合能。结果表明,AMI-二氧化硅对NR的增强效果更好;AMI-二氧化硅在NR中的分散性更好,有效接触面积更大,更有利于应力传递,因此AMI-二氧化硅/NR纳米复合材料的力学性能更好。

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%。

低分子量PAA的制备与纳米二氧化硅颗粒分散性能研究

采用恒流滴定法,以高效液相色谱跟踪聚丙烯酸(PAA)水溶液聚合反应过程,系统研究了单体浓度、体系pH、链转移剂量、加料时间、引发剂量及反应温度等对PAA分子量的影响,获得了低分子量PAA的可控合成方法。以所制的PAA为超分散剂,利用正交试验研究了pH、PAA分子量及其质量分数等因素对纳米二氧化硅颗粒分散性能的影响。研究结果表明:单体丙烯酸浓度不宜过大,控制在小于30%为宜;若要获得低分子聚合物,单体pH应该小于4.5;随着链转移剂异丙醇量的增加,PAA分子量下降,当异丙醇/丙烯酸质量比为2.9∶1时,PAA分子量降为3000左右;随着加料时间的延长,PAA分子量逐渐下降并趋缓,综合考虑,加料时间控制在120 min为宜;随着引发剂量增大或反应温度增加,PAA的动力学链长减小,分子量相应减小。多因素方差分析表明,pH对分散效果影响最大。同时确定了纳米二氧化硅的最优分散条件为:pH为7,PAA分子量为5210,质量分数为2.0%。

Chelator-Free法标记介孔二氧化硅纳米颗粒用于乳腺癌靶向PET成像

目的 使用Chelator-Free法进行^(68)Ga标记介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs),制备新型正电子发射计算机断层显像(PET)分子探针,并检测其表征、生物安全性、放射性化学性能、体内生物分布及评估其体内乳腺癌靶向PET成像性能。方法 用模板法合成MSNs,对其进行纳米表征及生物安全性分析,明确其良好的生物安全性。并用Chelator-Free法进行^(68)Ga标记,制备出新型纳米PET分子探针^(68)Ga-MSNs,对其进行放射性化学分析,评估其在KM小鼠体内生物分布和对乳腺癌荷瘤小鼠的靶向PET成像性能。结果 MSNs平均粒径为85.03 nm,分散均匀,形貌优良。生物安全性分析显示MSNs在100μg/ml浓度下对细胞增殖无明显影响,显示出良好的生物安全性。^(68)Ga-MSNs的标记率大于95%,放射性化学分析显示,经纯化后^(68)Ga-MSNs放射性化学纯度大于98%,体外标记稳定性优良。KM小鼠体内生物分布显示^(68)Ga-MSNs主要分布于肝脏、脾脏和肺脏。乳腺癌MCF-7荷瘤小鼠模型PET成像表明,^(68)Ga-MSNs在肿瘤部位摄取明显,显示出良好的体内靶向PET成像性能。结论 本研究成功应用Chelator-Free标记法构建的^(68)Ga-MSNs分子探针具有良好的表征、生物安全性及放射性化学性能,具有活体乳腺癌靶向PET成像性能,该研究为乳腺癌的靶向诊疗提供新的药物平台。

聚乙烯热解制备二氧化硅表面碳涂层的机理研究

利用反应分子动力学ReaxFF方法模拟了聚乙烯热解碳沉积二氧化硅基底的微观过程,通过分析沉积过程中碳结构、体系产物数目及碳碳径向分布函数的变化来揭示聚乙烯碳化机理。结果表明:碳结构的形成主要是远离基底芳香环的沉积成片生长和靠近基底的小分子碳的渗入、析出,连接在沉积的碳结构上。其中远离基底的聚乙烯热解有两个方向,一是直接热解为小分子的碳氢化合物(C_(2)H_(4)、C_(3)H_(6)、C_(4)H_(8)等),继而小分子碳氢化合物继续反应脱氢,重组形成碳链和碳环;二是未完全断链的碳氢长链(C>5),与碳氢小分子进行反应。研究温度和保温时间对沉积的影响得知,升温可以加快反应速率,但不改变整体的反应趋势。温度为2500K,在保证碳源充足的情况下,会有更多的碳形成稳定的碳环结构,持续生长。从ReaxFF动力学角度研究高分子聚合物制备碳材料的机理,可以为相关实验研究提供理论支持。

羟基化及硅烷化二氧化硅表面润湿行为的分子模拟

采用分子动力学模拟方法研究水团簇在羟基化及不同链长硅烷化二氧化硅表面的微观润湿行为,通过相互作用能、径向分布函数及扩散系数等参量对微观润湿机制进行分析。结果表明:羟基化二氧化硅表面具有极强亲水性,而硅烷化表面疏水性较强,且疏水性随烷基链增加呈增强趋势;羟基化二氧化硅表面与水分子存在强相互作用,使团簇底部水分子优先向表面移动,并带动其余水分子向表面迁移,促进水团簇在表面铺展,表现出强亲水性;硅烷化二氧化硅表面与水之间主要为范德华作用,不足以克服团簇内部相互作用而破坏水滴结构,表现出强疏水性,随着烷基链增长,表面与水分子的相互作用强度逐渐减弱,疏水性增强。

白藜芦醇纳米二氧化硅表面分子印迹聚合物的制备及吸附特性

采用分子印迹技术,以反式白藜芦醇为模板分子,通过溶胶-凝胶法制备白藜芦醇纳米二氧化硅表面分子印迹聚合物(MIPs-Res),并通过静态吸附平衡实验、扫描电镜、红外光谱研究聚合物的吸附特性、结构及形貌特征。结果表明:与化学组成相同的非印迹聚合物(NIPs)相比,MIPs-Res对白藜芦醇具有较高的选择性和吸附性,该聚合物最佳吸附溶剂为氯仿-乙腈(体积比1:11),吸附温度为室温25℃,吸附平衡常数Kd1为3.42mg/L,最大表观结合量Qmax1为11.20mg/g,3h内达到吸附平衡,将该印迹聚合物用于选择性分离/富集白藜芦醇是可行的。

多层核-壳结构高分子-钨-二氧化硅复合微球的制备研究

以反相悬浮聚合法制备的P(AM-co-MAA)高分子微凝胶为模板,经过离心沉积法制备得到了P(AM-co-MAA)-W复合微球,然后对复合微球进行表面修饰,最终在其表面直接包覆纳米二氧化硅颗粒,得到了具有多层核-壳结构的P(AM-co-MAA)-W-SiO2复合微球材料.通过扫描电镜(SEM)、傅立叶变换-红外光谱(FT-IR)和X射线衍射等手段对复合微球进行了一系列的表征,结果表明在高分子微凝胶表面形成了完整的金属钨和二氧化硅壳层.

聚芳酯树枝状分子接枝改性纳米二氧化硅

Dendritic polyesters bearing COOH groups at the focal points were grafted onto nanometer silica premodified with 3-aminopropyltriethoxysilane by N,N′-dicyclohexylcarbodiimide mediated amidation. The products were characterized qualitatively by FTIR, TGA and elemental analysis. It was shown that a significant grafting （10%15% net grafting for this reaction） was obtained despite the steric hindrance of the dendrons.

用沉淀二氧化硅合成钛硅分子筛TS-2的研究

以沉淀二氧化硅为硅源,钛酸四丁酯为钛源,四丁基氢氧化铵为模板剂,采用水热晶 化法合成了TS-2分子筛.在优化合成步骤的基础上,采用XRD、FT-IR、UV-Vis、SEM 等测试方法系统研究了晶化温度、凝胶Si／Ti对晶化动力学行为及TS-2分子筛晶相结构的影 响.结果表明:高纯TS-2分子筛的最佳晶化温度为175℃,过高的晶化温度易导致MEL结构 向MFI晶相结构的转变及晶粒的逐渐长大.高纯TS-2样品的极限Ti／Si值为0.04,高于此值 则生成非骨架钛氧化物,并造成相对结晶度和催化氧化性能显著降低.

聚乳酸／纳米二氧化硅复合材料分子量的影响因素

以丙交酯和改性后的纳米二氧化硅为原料,在催化剂作用下,用原位聚合法制备了聚乳酸纳米二氧化硅复合材料。讨论了催化剂的种类和用量、反应时间、反应温度、纳米二氧化硅的用量等因素对复合材料分子量的影响。结果表明,最优的反应条件为:采用辛酸亚锡为催化剂,催化剂用量和二氧化硅用量分别为丙交酯用量的0.25%(质量分数,下同)和5%,在140℃油浴中,氮气保护下反应72 h,可得到重均分子量为1.5091×105的聚乳酸纳米二氧化硅复合材料。

利用原位水热合成在二氧化硅陶瓷管上制备高性能的Silicalite-1分子筛膜(英文)

利用原位水热合成法在二氧化硅陶瓷管上成功制备出高性能的silicalite-1分子筛膜,并利用扫描电子显微镜进行了表征.结果表明,在二氧化硅陶瓷管上合成的分子筛膜比在氧化铝陶瓷管上合成的分子筛膜具有更高的分离性能和热稳定性,说明二氧化硅载体更适合制备高性能的silicalite-1分子筛膜.

以手性两亲小分子为模板剂制备介孔二氧化硅纳米空心球

以L-亮氨酸为手性源合成了手性阳离子两亲性小分子化合物L-18Leu6NEtBr,用其自组装体作为模板,氢氧化钠为催化剂,经溶胶-凝胶过程制备出介孔二氧化硅纳米空心球;分析了介孔二氧化硅纳米空心球的尺寸和孔径.结果表明,所制备的二氧化硅空心球直径约100nm;其介孔孔道平行于壳表面,孔径为3.1nm.

气相二氧化硅生产及其在高分子工业中的应用

介绍了气相二氧化硅的制备原理,分析了国内外的生产状况和发展趋势,综述了气相二氧化硅在橡胶、密封胶及胶粘剂、塑料、触变性树脂及胶衣树脂和涂料等高分子工业中的应用。

二氧化硅表面催化复合机理的原子尺度揭示

高超声速飞行器热防护系统的可靠性在很大程度上依赖于对高超声速飞行器表面复杂气动热载荷的准确预测。随着飞行速度的提高,“壁面催化效应”极大地增加了飞行器表面所承受的气动热载荷。该文基于反应分子动力学(Reactivn Molecular Dynamics,RMD)模拟方法,系统地研究了SiO2材料表面温度和来流氧原子入射动能对壁面催化效应的影响机理,并对不同条件下的壁面催化重组系数进行求解。模拟研究结果表明:材料表面温度的升高会加剧SiO2材料表面催化效应;来流高焓氧原子入射动能在1 eV左右时,氧原子与材料表面催化重组速率出现最大值。该研究旨在通过基于微观尺度下材料表面催化效应的机理研究,为开展新型低催化热防护材料的主动设计提供理论支撑。

二氧化硅分子印迹膜电化学传感器研究及土霉素测定

用巯基乙酸处理金电极表面进行羧基化。采用化学聚合法,用3-氨丙基三乙氧基硅氧烷(APTES)做功能单体,正硅酸乙酯(TEOS)做交联剂,氨水做引发剂,在金电极表面合成土霉素的纳米SiO2分子印迹膜,制备了土霉素电化学传感器。采用铁氰化钾作为离子探针,建立了一种检测土霉素的方法。研究表明:土霉素浓度在3.0×10-7～4.5×10-6 mol/L范围内,铁氰化钾的差分脉冲伏安法的峰电流值随土霉素的浓度增加而线性降低,检出限为3.2×10-8 mol/L。该分子印迹膜克服了高分子膜模板分子不易洗脱,且反复洗脱几次后印迹空穴变形坍塌的缺点,因而可以作为目标分子土霉素理想的分子印迹材料。

二氧化硅薄膜比热容分子动力学模拟

针对纳米量级薄膜比热容测定的困难,根据实验值建立了SiO2(100)薄膜物理模型.选取可靠的势能函数描述了分子间的相互作用,采用分子动力学模拟了它的比热容变化规律,在100～600K下给出了厚度在1～5nm的薄膜比热容对温度和厚度的依赖关系.计算结果表明,SiO2薄膜在300K下比热容明显低于相同条件下常规体材料的比热容,且随薄膜厚度的增加而增大;随温度升高,比热容变大,这同体材料是一致的.模拟结果揭示了SiO2薄膜比热容的微尺度效应,与理论分析基本吻合,可为半导体微器件的设计提供资料.

气相二氧化硅为硅源合成MFI型分子筛晶体和取向膜

在中性合成条件下制备MFI型分子筛晶体和膜层,是当前的研究热点。在中性条件下,考察了不同亲疏水性和比表面积的气相二氧化硅作为硅源对MFI晶体二次生长的影响,绘制了晶种的晶化曲线。结果表明,以比表面积为100 m2/g的亲水性气相二氧化硅为硅源时,MFI分子筛晶种的生长速度较快,合成得到的MFI分子筛膜连续、致密,具有高度的b轴取向。

磷脂分子和长链有机胺存在下的二氧化硅仿生矿化研究

自从1702年荷兰人Leeuwenhoek在显微镜下观察到硅藻以来,针对硅藻的研究愈加广泛和深入,包括地质学、环境监测与生态保护、古地理与古气候学、分子生物学、材料科学在内的诸多学科领域都对硅藻进行了相关研究(Passy,

液态二氧化硅结构的第一原理分子动力学模拟

运用第一原理分子动力学模拟了高温液态二氧化硅体系,得到了它们的对相关函数、均方位移和范霍夫函数的结构信息,研究了3500 K液态二氧化硅的短程有序结构以及动力学性质.