互穿网络结构的二氧化硅/环氧树脂复合材料的制备及介电性能研究

环氧树脂(EP)具有较高的电绝缘性能和较低的介电损耗,因此被广泛应用于电气设备和电子封装等绝缘材料领域。由于传统EP耐热性能较差、韧性不足,极大限制了其作为微电子元器件在高频电场下的使用。本工作以硅烷偶联剂(3-环氧乙基甲氧基丙基)三甲氧基硅烷(KH-560)和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,通过溶胶-凝胶法合成末端含有环氧基团的新型端环氧基纳米SiO_(2)(E-SiO_(2)),用其对E-51型EP进行改性,在固化剂作用下使E-SiO_(2)和EP上的环氧基团发生开环反应,通过有机EP与无机E-SiO_(2)填料之间的化学键结合,制备出具有互穿网络结构的E-SiO_(2)/EP复合材料。本工作研究了添加E-SiO_(2)对EP固化反应工艺和综合性能的影响,以期在保证EP低介电常数和低介电损耗的同时,赋予其良好的韧性和耐热性能,为EP在高频电路下的应用奠定基础。

磁性二氧化硅纳米线的制备及其对环氧树脂的增韧效果

以反相微乳液法制备的二氧化硅纳米线(SiO_(2)NW)为基础,采用原位化学氧化共沉淀法在二氧化硅纳米线表面生长四氧化三铁,制备了表面负载四氧化三铁的磁性二氧化硅纳米线(SiO_(2)NW@Fe_(3)O_(4))。利用X射线衍射仪、傅立叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜研究了SiO_(2)NW和SiO_(2)NW@Fe_(3)O_(4)的结构和形貌。通过机械搅拌和超声分散将SiO_(2)NW@Fe_(3)O_(4)均匀分散在环氧树脂中,在微磁场环境中对环氧树脂进行固化,并对固化后涂层的力学性能进行测试。结果表明:与纯环氧树脂相比,添加磁性二氧化硅纳米线并在微磁场环境中固化后,环氧树脂的拉伸强度、冲击强度和断裂韧性分别提高了59.1%、98.5%和135.0%。磁性二氧化硅纳米线在环氧树脂中向特定方向排列,改善了环氧树脂特定方向的力学性能。

改性氧化石墨烯/二氧化硅/环氧树脂复合涂料的制备及性能研究

采用超声搅拌法制备A-GO/SiO_(2)/EP复合涂料,分别对A-GO与SiO_(2)的适宜比例(m(A-GO)∶m(SiO_(2)))进行研究并进行力学性能测试,通过电化学相关试验评价A-GO/SiO_(2)对涂层防腐性能的影响.

基于有机硅改性聚氨酯/二氧化硅的超疏水棉织物制备及其性能分析

为提高水性聚氨酯整理棉织物的疏水性,采用侧链型聚二甲基硅氧烷与硅烷偶联剂KH550制备交联型水性有机硅改性聚氨酯(WSPU)乳液,然后将疏水二氧化硅(SiO_(2))粒子的分散液喷涂在经WSPU浸轧整理的棉织物表面,制备得到基于WSPU/SiO_(2)的超疏水棉织物。考察KH550的质量分数对WSPU乳液烘干后所得乳胶膜性能的影响,探讨了WSPU与SiO_(2)复合整理棉织物的结构与性能之间的关系。结果表明:当KH550的质量分数为3.0%时,WSPU乳胶膜具有良好的机械性能与疏水性。当SiO_(2)分散液的质量分数为1.0%时,WSPU与SiO_(2)复合整理后的棉织物表面富集硅元素且具有微纳复合结构,织物水接触角达151.8°,滚动角为4.8°,呈现较好的自清洁性能与抗黏附性能;由于复合涂层与纤维间存在物理作用及化学键合,WSPU与SiO_(2)复合整理棉织物具有优异的耐水洗牢度,经20次水洗后水接触角仅下降3.0°。该研究为制备性能稳定的超疏水织物提供了参考。

疏水改性纳米二氧化硅对无氟泡沫灭火剂性能影响

采用三甲基氯硅烷(TMCS)对二氧化硅纳米颗粒(NPs)进行改性得到疏水NPs,并将改性后的NPs添加到无氟泡沫灭火剂中,研究不同改性程度的NPs对无氟泡沫灭火剂性能的影响。利用热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)和水接触角等对不同TMCS浓度下表面疏水改性的NPs进行表征。TGA、EDX结果证实TMCS实现了对NPs的有效表面改性。水接触角测试结果表明,TMCS的质量分数为16.67%时,NPs的接触角可达150.9°。SEM分析表明NPs的分散性得到改善,改性后的NPs粒径主要分布在60~150nm之间。改性NPs对无氟泡沫溶液的发泡性、稳泡性和灭火有效性的性能影响的研究结果表明,TMCS的质量分数为13.04%时改性的NPs对泡沫的发泡性能、稳定性能和灭火有效性能有最大的提升。

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。

改性球形二氧化硅吸附重金属Cr(Ⅵ)离子实验研究

采用水热法制备球形二氧化硅,并利用3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)对制备得到的球形二氧化硅进行了氨基改性。采用傅里叶红外光谱(FTIR)和透射电镜(TEM)等技术手段对氨基改性球形二氧化硅进行表征分析。考察了溶液pH、吸附时间、初始浓度等因素对铬离子(Ⅵ)吸附量的影响,获得系统吸附规律。研究结果表明:氨基改性球形二氧化硅比未改性二氧化硅具有更优异的铬离子(Ⅵ)吸附性能。

改性纳米二氧化硅耐温微球调驱剂的合成与性能评价

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为合成原料,以纳米二氧化硅为载体,γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)为改性试剂,采用乳液聚合法制备了一种具有“核-壳”结构的改性纳米二氧化硅微球,并对其化学结构、溶胀倍率以及微观形貌进行了表征;同时,研究了在不同溶胀时间、温度以及矿化度条件下的膨胀性能;通过填砂管模型驱替实验,研究了改性微球在不同条件下的封堵能力、调剖能力。结果表明,改性微球的成球性好,平均粒径80 nm;50℃时,纯水中溶胀5~10 d后,微球颗粒的溶胀倍率可达2.9~3.9。同时,该微球具有较好的耐温、耐盐性能,在温度<90℃、矿化度<10000 mg/L时,能保持较好的溶胀性能。此外,用作调驱剂,微球的平均封堵率达85%以上;渗透率级差1∶5时,微球的剖面改善率为59.6%。

二氧化硅和聚二甲基硅氧烷协同改性的环氧树脂涂层的制备及性能

采用聚4-乙烯吡啶(P4VP)作为固化剂,以双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)为环氧单体,在室温条件下,制备纳米SiO_(2)(0、3%、6%、12%,质量分数,下同)和(0、1%)聚硅氧烷二元掺杂的环氧树脂涂层;采用扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪对制备的涂层表面形貌和分子结构进行表征。利用维氏硬度计和摩擦磨损试验仪分别表征其力学和摩擦学性能。结果表明:P4VP的吡啶基团会诱导DGEBA的环氧基团开环,并使其交联固化;SiO_(2)(3%)和PDMS(1%)的共同引入显著增强了环氧树脂涂层的力学和摩擦学性能,其摩擦系数低至0.045,磨损率低至5.1×10^(-7)mm^(3)/(N·m),并且两者在提升环氧树脂涂层的抗磨减摩性能方面存在显著的协同效应。但是,随着SiO_(2)纳米颗粒含量增加,涂层脆性增大。当涂层同时加入SiO_(2)和PDMS2种添加剂,并且SiO_(2)纳米颗粒含量为3%时,其摩擦学性能较优。

水相单层氨基改性二氧化硅的制备及Pb^(2+)吸附效果

采用硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧硅烷(APTES)和(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AEAPTMS),通过水相工艺分别制备出单层氨基改性二氧化硅(SiO_(2)-APTES和SiO_(2)-AEAPTMS,用作吸附剂),采用透射电子显微镜、红外光谱分析仪、热重-差热分析仪、元素分析仪等仪器对其进行了表征,考察了Pb^(2+)吸附效果的影响因素,确定了最佳吸附条件。结果表明:当偶联剂添加量(质量分数)小于15%时,可实现二氧化硅的单层氨基改性;在初始Pb^(2+)质量浓度为200 mg/L,pH值为6,吸附时间为60 min的优化条件下,SiO_(2)-APTES和SiO_(2)-AEAPTMS对Pb^(2+)的最大吸附量分别达到18.48,34.75 mg/g;吸附过程均符合拟二级动力学模型和Langmuir吸附模型,均为单分子层的化学吸附过程;吸附剂重复使用5次后,Pb^(2+)吸附量仍超过最大吸附量的90%,具有良好的循环使用性能。

介孔二氧化硅在农药缓释制剂中的运用及中国专利申请现状

近年来介孔二氧化硅颗粒作为纳米载药系统在农药缓释剂领域得到了广泛的应用,相关专利申请的热点也由未经修饰的介孔二氧化硅载药转向改性介孔二氧化硅载药。本文介绍了近年来中国专利申请中介孔二氧化硅负载农药的研究进展,对介孔二氧化硅的主要改性方式进行了总结。

用改性二氧化硅实现节能生产:轮胎行业的解决方案

本文分析了改性二氧化硅在轮胎行业中的应用,指出其能克服传统二氧化硅的生产局限,如降低能耗、提高效率以及满足可持续交通需求。改性二氧化硅的使用有助于节能和提升橡胶性能,减少温室气体排放,促进工业可持续性。文章还提到,未来研究将探索新型改性二氧化硅和改进的混炼、硫化工艺,以进一步优化橡胶产品性能和降低能耗。最后,强调了改性二氧化硅在全球范围内的应用对行业可持续发展的重要性。

含纳米二氧化硅的聚乙烯改性沥青混合料疲劳和力学性能研究

【目的】通过制备不同纳米二氧化硅掺量的复合改性沥青来研究纳米二氧化硅对聚乙烯改性沥青混合料性能的影响。【方法】通过四点弯曲疲劳试验、劲度模量试验、间接拉伸强度试验来分析纳米二氧化硅复合改性沥青混合料的性能。【结果】试验结果表明:当纳米二氧化硅掺量从1%增加到4%时,混合料的疲劳寿命、劲度模量和间接拉伸强度先增大后减小;当纳米二氧化硅掺量为3%时,混合料在20℃和30℃时的疲劳性能均最优;当纳米二氧化硅掺量为2%时,劲度模量和间接拉伸强度最优,且短期老化后的间接拉伸强度降幅最小。【结论】综合考虑各项性能指标,纳米二氧化硅的最佳掺量为2%~3%,此时复合改性沥青混合料疲劳和力学性能可提高40%以上。

二氧化硅/玻璃鳞片协同增强的环氧树脂耐磨性研究

以环氧树脂(EP)为基体,通过添加玻璃鳞片(GF)和改性纳米SiO_(2)制备了SiO_(2)/GF/EP复合涂料,考察了纳米SiO_(2)添加量对复合涂料性能的影响,通过傅里叶变换红外光谱仪和扫描电子显微镜对涂层的结构和断面形貌进行了表征。结果表明:利用硅烷偶联剂对纳米SiO_(2)进行改性处理,在其表面引入了可与环氧基团反应的氨基基团;当纳米SiO_(2)添加量为5%(质量分数)、GF添加量为30%(质量分数)时,复合涂层的硬度比纯EP提高了57.7%,磨损失重和摩擦系数比纯EP减小了57.0%、49.3%;改性纳米SiO_(2)和GF与EP基体界面相容性良好,与纯EP相比,SiO_(2)/GF/EP复合涂层的韧性和致密性明显提高。

纳米二氧化硅/SBS改性对钢渣沥青混合料性能的影响研究

为增大钢渣基沥青路面集料在道路工程的利用率,文章采用纳米二氧化硅和SBS对钢渣沥青混合料进行复合改性,基于离析试验、动态剪切流变仪(DSR)试验和弯曲梁流变仪(BBR)试验,研究了纳米二氧化硅/SBS改性对沥青性能的影响,并评价纳米聚合物对钢渣沥青混合料路用性能的影响。试验结果表明:纳米二氧化硅/SBS的添加降低了复合改性沥青的蠕变刚度,提高了其车辙因子和m值,表明这种纳米聚合物能改善沥青的高温储存稳定性、高温抗车辙性能与低温抗裂性能;与天然石料沥青混合料相比,纳米二氧化硅/SBS的加入使得钢渣沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性均有显著提升。纳米聚合物改性技术能进一步提升钢渣沥青混合料的路用性能,可为钢渣基沥青路面集料的固废利用技术提供新思路。

小麦低聚肽-纳米二氧化硅蛋白冠复合物的制备及其性能研究

采用表面羧基化修饰后的纳米二氧化硅(Si O_(2)nanoparticles,Si O_(2)NPs)与小麦低聚肽(wheat oligopeptide,WOP)进行超声复合,使小麦低聚肽在纳米二氧化硅表面形成蛋白冠(protein corona,PC),制备出小麦低聚肽-纳米二氧化硅蛋白冠复合物(wheat oligopeptide-nanosilica protein corona complex,WOP-Si O_(2)PC)。研究不同反应条件对纳米二氧化硅与小麦低聚肽复合率的影响,并对小麦低聚肽-纳米二氧化硅蛋白冠复合物的抗氧化性、起泡性及乳化性进行测定。研究结果表明,小麦低聚肽-纳米二氧化硅蛋白冠复合物制备的最优条件为:超声波时间20 min,超声波温度65℃,Si O_(2)NPs质量分数0.75%。小麦低聚肽-纳米二氧化硅蛋白冠复合物的DPPH自由基、ABTS阳离子自由基清除率达到38.35%、55.12%。起泡性、起泡稳定性达到103.51%、15.21%;持水性、持油性达到423.67%、442.79%;乳化性、乳化稳定性达到16.81 m^(2)/g、65.21%。

二氧化硅包载对维生素C稳定性提高的研究

针对化妆护肤用品中亲水活性成分维生素C(Vc)稳定性差的问题,采用二氧化硅负载Vc(Vc@SiO_(2))并通过硅烷改性(Vc@s-SiO_(2))分散在辛酸/癸酸甘油三酯(GTCC)油相体系中提升其稳定性。实验结果表明:Vc负载于二氧化硅中,包封率为68.2%、载药率为13.6%;改性后Vc@s-SiO_(2)表面疏水,接触角由33.6°增大为130.7°;分别在紫外光照射和50℃下静置时,Vc@s-SiO_(2)相较于游离Vc能相应提高11.4倍和27.7倍相对抗氧化活性。研究表明二氧化硅负载Vc并分散于GTCC中能够隔绝水和氧等不利因素,降低活性损失,提高Vc的稳定性。

纳米二氧化硅微球表面接枝嵌段聚合物的制备及其在丙烯酸结构胶体系中的性能研究

以二氧化硅微球为模板,将其表面修饰上活性官能团。通过表面引发可控/“活性”自由基聚合,连续引发苯乙烯和甲基丙烯酸2-羟基乙酯聚合,得到表面接枝嵌段聚合物的纳米二氧化硅微球,并对其进行表征。将表面修饰的二氧化硅微球用于丙烯酸结构胶体系,并和未修饰二氧化硅微球的体系进行对比。研究结果表明:通过结构表征证明了目标产物合成成功;将表面修饰的二氧化硅微球用于丙烯酸结构胶体系,聚合物改性的纳米二氧化硅在拉伸强度、断裂伸长率和剪切强度等性能的表现均优于未改性的纳米二氧化硅;纳米二氧化硅在固化体系中具有增强增韧的作用,表面接枝聚合物改性后,其性能表现更优。

纳米金颗粒@介孔二氧化硅修饰钛种植体促进高糖条件下的成骨分化

背景:微纳米结构改性是钛种植体表面处理的热点研究领域。糖尿病高血糖环境会影响钛种植体与骨组织形成稳定的结合,探索通过表面微纳结构改性来提高钛种植体在高糖环境下的成骨活性是有必要的。目的:观察钛表面纳米金颗粒@介孔二氧化硅涂层对体外高糖条件下成骨分化的影响。方法:分别制备纳米金颗粒悬浮液与介孔二氧化硅,将二者按一定比例混合在去离子水中,制备纳米金颗粒@介孔二氧化硅悬浮液。取钛片,分3组处理:光滑组经过水砂纸打磨处理,纳米管组经过水砂纸打磨处理后采用阳极氧化技术制备二氧化钛纳米管涂层,实验组制备二氧化钛纳米管涂层后浸泡于纳米金颗粒@介孔二氧化硅悬浮液中,制备纳米金颗粒@介孔二氧化硅涂层,表征3组钛片表面的微观形貌、亲水性。将大鼠骨髓间充质干细胞接种于3组钛片表面,通过细胞活/死荧光染色及CCK-8实验检测细胞增殖,DAPI/鬼笔环肽染色检测细胞黏附。将大鼠骨髓间充质干细胞接种于3组钛片表面,加入高糖成骨诱导培养基培养,通过碱性磷酸酶与茜素红S染色检测成骨分化。结果与结论:(1)扫描电镜下可见光滑组钛片表面均匀平坦,纳米管组钛片表面排列紧密的二氧化钛纳米管阵列,实验组钛片在二氧化钛纳米管表面及内部均负载纳米金颗粒@介孔二氧化硅;纳米管组、实验组钛片亲水性均优于光滑组。(2)细胞活/死荧光染色结果显示,3组钛片表面的细胞活力均高于90%;CCK-8实验结果显示,实验组细胞增殖率高于光滑组、纳米管组;DAPI/鬼笔环肽染色结果显示,二氧化钛纳米管涂层、纳米金颗粒@介孔二氧化硅涂层更有利于细胞黏附。(3)碱性磷酸酶与茜素红S染色结果显示,实验组钛片表面细胞碱性磷酸酶活性与细胞外基质矿化程度均高于光滑组、纳米管组。(4)结果表明,纳米金颗粒@介孔二氧化硅涂层可增强钛表面生物活性,促进高糖环境下的成骨分化。

改性环氧树脂接枝纳米二氧化硅的机理

为了改善纳米二氧化硅易聚集成团且与有机基体之间结合力差的缺陷,结合环氧树脂具有较多活性基团、良好的油溶性等特点,将环氧树脂扩链并接枝到纳米二氧化硅的表面.通过调节反应温度、改变对-氨基苯甲酸和环氧树脂的配比优化出最佳改性方案,利用沉降实验、吸水实验和红外光谱分析来衡量改性效果,并对改性前后纳米二氧化硅的表面极性、分散能力等性能进行分析,得出对-氨基苯甲酸和环氧树脂E-44的摩尔比为1∶1、改性温度为100℃时改性效果最好.最后,建立微观模型,分析改性机理.