改性纳米二氧化硅对Cd污染农田土壤的钝化修复

土壤Cd污染已严重威胁人类健康及生态环境安全,钝化修复以其高效、快速、廉价的特点成为了Cd污染土壤修复的重要手段.本研究以巯基修饰的纳米二氧化硅(GSN)为钝化剂,分别于实验室及现场条件下进行Cd污染农田土壤的钝化修复研究,分析GSN添加对土壤有效态Cd含量、土壤Cd形态分布及小麦籽粒内Cd含量的影响.结果显示,实验室条件下,GSN添加能够有效降低土壤中Cd的生物活性(DTPA浸提态),Cd最高钝化效率可达91.77%;GSN添加量为1%时,土壤中可交换态及碳酸盐结合态Cd含量分别降低69.26%和48.29%,而残渣态Cd含量则增加了143.14%;此外,不同GSN添加量对土壤特征性酶活性没有造成明显的影响.现场试验表明,GSN添加对小麦产量造成的影响不明显,且小麦籽粒中Cd含量可从0.342 mg·kg^-1降低至0.178 mg·kg^-1.由此可知,GSN作为新型钝化剂在Cd污染土壤修复中具有巨大的应用潜力.

改性纳米二氧化硅对水泥砂浆性能影响的研究

纳米二氧化硅在水泥基复合材料中具有极大的潜力,但纳米颗粒在水泥基材料中的团聚问题限制了其发展。通过采用硅烷偶联剂对纳米二氧化硅进行改性,进而在其表面接枝异丁烯醇聚氧乙烯醚(TPEG),合成一系列改性纳米二氧化硅。试验结果表明,经TPEG改性后的纳米二氧化硅在碱性环境中有着更高、更稳定的分散性。相比于纳米二氧化硅,改性纳米二氧化硅可以更好地调控水泥水化进程并提高砂浆的物理力学性能。

《表面改性纳米二氧化硅》厂会协作项目出成果

安阳化学学会响应中国科协、国家经贸委开展厂会协作的号召,经理事会研究决定,协助企业开展高新技术项目<表面改性纳米二氧化硅>的中试研究及工业化生产的具体事项.

烷基链改性纳米二氧化硅增强聚丙烯的研究

采用含有烷基链的硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅(SiO2),然后将改性后的纳米二氧化硅与普通的直链聚丙烯(PP)熔融共混,制备纳米复合的PP材料。研究了烷基链长度以及改性纳米SiO2加入量对PP的熔指、熔体强度、力学性能的影响规律。对比了碳原子数分别为3、6、12的烷基链改性后的纳米SiO2对PP的增强效果。结果表明,碳原子数为12的烷基链改性纳米SiO2对PP的增强效果最佳,最佳加入量为3%,熔指、熔体强度、力学性能均得到明显改善。

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%。

纳米二氧化硅表面改性及其对阿维菌素吸附和缓释性能

以纳米SiO2为原材料,采用硅烷偶联剂KH-570对其进行表面改性,制备了具有疏水性的改性纳米SiO2,通过SEM、IR光谱分析以及元素分析,探讨了纳米SiO2改性后的形貌结构变化,以及其对阿维菌素的吸附和缓释性能。结果表明,经过硅烷偶联剂改性后的纳米SiO2分散性和亲油性都有了较好的改善,在乙醇中对阿维菌素的吸附率从13.98%提高到31.36%,并对阿维菌素具有较好的缓释效果,在溶出介质中对阿维菌素的控制释放时间可以持续80h,所以,经硅烷偶联剂改性后的纳米SiO2可以作为疏水性药物的控释载体。

纳米二氧化硅改性聚合物的油藏适用性评价与微观驱油效果研究

为增强驱油用聚合物的油藏适用性,进一步提高原油采收率,评价了一种具有纳米颗粒/聚合物复合结构的纳米二氧化硅改性聚合物的溶液特性及其驱油效果。在温度90℃、矿化度20000 mg/L条件下,利用Brookfiled黏度计和安东帕高温高压流变仪MCR,评价了纳米二氧化硅改性聚合物与2种未改性聚合物溶液性能的差异;通过岩心驱替试验,分析了上述3种聚合物的驱油效果;通过微观驱油试验,观察了孔隙模型注入3种聚合物前后原油的分布情况。试验得出,由于纳米二氧化硅改性聚合物分子间相互作用更强,分子间网络具有更好的形变恢复能力,其增黏、抗温、抗盐、抗剪切和抗老化等性能与其他2种聚合物相比均有大幅提高。微观驱油效果研究发现,纳米二氧化硅改性聚合物可将采收率提高21百分点,高于支化聚合物(13百分点)和线型聚合物(9百分点)。微观驱油效果研究结果表明,纳米二氧化硅改性聚合物可以改善多孔介质的非均质性,能大幅减少多孔介质中孤岛状油珠和长条状剩余油的数量,显著降低残余油饱和度。

纳米二氧化硅在三次采油中的应用研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米二氧化硅,对其进行了有机改性。将纳米二氧化硅、改性纳米二氧化硅分别与油田驱油中广泛应用的石油磺酸盐组成复合体系,采用TX-500界面张力仪测定了该复合体系降低油水界面张力的能力。研究结果表明:表面活性剂总浓度为1%时,石油磺酸盐、纳米二氧化硅-石油磺酸盐复合体系能使油水界面张力降低至0.01mN/m左右,改性纳米二氧化硅-石油磺酸盐复合体系能使油水界面张力降低至3.37×10-3mN/m左右。改性纳米二氧化硅加入石油磺酸盐显著地降低了油水界面张力,从而提高了原油的采收率。

氯化亚锡和纳米二氧化硅对PET材料表面亲水性影响

目的提高PET材料的表面亲水性。方法氯化亚锡与PET共混成膜后,采用共混接枝法,在共混膜表面接枝氨基化改性的纳米二氧化硅,制备出强亲水的PET材料。采用静态接触角、傅里叶变换红外光谱仪、原子力显微镜测试手段对PET材料表面进行表征。结果氨基化改性的纳米二氧化硅能够成功接枝在氯化亚锡与PET共混材料表面。当氯化亚锡质量分数为0.3%时,共混膜接触角由98°下降到74.5°。共混膜接枝氨基化改性的纳米二氧化硅溶液20 h时,PET材料表面接触角由74.5°下降到7.8°,亲水性得到了极大提高。接枝膜浸泡于蒸馏水10 d后,PET材料表面接触角由7.8°上升至34.9°。结论氯化亚锡与PET材料共混,接枝氨基化改性的纳米二氧化硅后极大地提高了PET材料表面的亲水性。

纳米二氧化硅改性再生混凝土的单轴受压动态力学性能

基于新提出的纳米二氧化硅水泥净浆二次改性再生骨料方法,通过混凝土单轴受压动态力学试验,获得了不同应变率(10^-5s^-1、10^-3s^-1、10^-1s^-1)、不同改性方法(纳米二氧化硅水泥净浆二次改性、纳米二氧化硅粉煤灰复合改性、纳米二氧化硅预浸泡)的再生混凝土单轴受压应力-应变曲线,分析对比了改性前后应力-应变曲线特征。结果表明,新的改性方法能够有效改善再生混凝土力学性能,准静态下峰值应力提升25.1%,弹性模量增加85.8%。改性后再生混凝土的峰值应力和弹性模量动态增长因子降低,而峰值应变动态增长因子提高。最后,提出了改性后再生混凝土动态应力-应变本构模型,对比结果显示,模型预测曲线与试验曲线吻合较好,能为工程设计和应用提供依据。

浅述氯醚树脂及纳米二氧化硅改性

阐述了氯醚树脂的性能、生产工艺和氯醚树脂的纳米改性。

掺加纳米二氧化硅对高性能混凝土性能的影响研究

纳米二氧化硅掺入到水泥基混凝土中,可显著改善混凝土的力学性能及耐久性能。该文用不同掺量的纳米二氧化硅等质量替换胶凝材料的方式制备高性能混凝土,通过检测宏观指标(抗压强度、劈裂抗拉强度和抗冻性能)和微观指标(扫描电镜、汞孔隙率法),表征纳米二氧化硅对高性能混凝土性能的影响。研究结果表明:不同掺量的纳米二氧化硅等质量替换胶凝材料,能提高高性能混凝土的抗压强度及劈裂抗拉强度,改性后混凝土的抗冻效果良好,冻融循环后质量损失较小,相对动弹性模量损失率减小;当纳米二氧化硅掺量为3%时,与水泥水化反应形成的孔隙填充效应最显著,试样的孔分布为:3%无害孔、81%有害孔、16%多害孔,与基准试验对比,抗压强度增加了4.6%,劈裂抗拉强度增加了8.9%,增强效果最明显。

改性纳米SiO2／磺化聚苯乙烯-马来酸酐降粘剂的研究

以苯乙烯、马来酸酐为单体,发烟硫酸为磺化剂,正硅酸乙酯为纳米二氧化硅的前驱体合成了改性纳米二氧化硅/磺化苯乙烯-水解马来酸酐降粘剂。研究了引发剂的浓度,磺化剂的加量,乙酸乙酯的加量等因素对产品产率、产品分子量以及性能的影响。用红外光谱、扫描电镜和热分析仪对该纳米复合降粘剂进行了表征分析并对其性能进行了测试。结果表明,该纳米降粘剂具有良好的热稳定性,加入0.5%(质量分数)该降粘剂可使7.5%(质量分数)的淡水基浆在常温下的降粘率达到83.3%,经180℃高温老化16h后的降粘率达到90%。

表面改性纳米SiO_2复合聚合物电解质的制备及性能

通过化学方法将具有增塑效果的环状碳酸酯基团引入纳米SiO2表面,并用FTIR与TGA对改性纳米SiO2进行了表征.将改性纳米SiO2添加到以聚氧化乙烯(PEO)为基体的聚合物电解质中,制备了复合聚合物电解质.通过DSC和交流阻抗等方法对该聚合物电解质膜的热力学和电化学性能进行了研究.结果表明,掺杂改性纳米SiO2的聚合物电解质具有更高的离子电导率,室温最高离子电导率可达到1.84×10-5 S/cm;具有较高的锂离子迁移数,最高可达到0.49,且具有更好的界面稳定性.

棉织物的改性纳米SiO_2超疏水整理

以正硅酸四乙酯(TEOS)为前驱体,γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)为改性剂,在催化剂氨水作用下,采用溶胶-凝胶法制得改性纳米SiO2溶胶,并将其整理到棉织物上构造微观粗糙度,再用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)对棉织物进行修饰,以两步法制备超疏水棉织物。结果表明,当TEOS质量分数为3%,GPTMS质量分数为2%,氨水2 m L,反应温度30℃时,可制备出稳定分散的改性纳米SiO2溶胶。整理后棉织物的接触角为150.72°,滚动角为9°,沾水等级5级,实现了超疏水效果,且具有一定的耐洗性。

纳米SiO_(2)改性水性聚氨酯涂料的制备及其对混凝土抗渗性能的影响

为提升水性聚氨酯涂料对混凝土的抗渗性能,首先利用硅烷偶联剂对纳米SiO_(2)进行表面改性,以降低纳米颗粒团聚程度,后将制得的分散性较好的纳米SiO_(2)掺入到水性聚氨酯涂料中。采用热分析(TG)、红外光谱(FT-IR)和动态光散射(DLS)等测试方法分析硅烷偶联剂对纳米SiO_(2)的改性效果,并阐述了纳米SiO_(2)对水性聚氨酯涂料形貌及组成的影响,最后研究了纳米SiO_(2)改性水性聚氨酯涂料对混凝土抗渗性能的影响。结果表明:经硅烷偶联剂改性后的纳米SiO_(2)表面-OH数量减少,团聚程度变小。与刷涂未掺和掺未改性纳米SiO_(2)的聚氨酯涂料的混凝土试件相比,刷涂掺有改性纳米SiO_(2)的聚氨酯涂料的混凝土试件涂层与混凝土之间的附着力提高,试件的单位面积毛细吸水量与氯离子渗透深度降低,混凝土的抗渗性能变好。

pH敏感型纳米颗粒稳定的Pickering型乳液的研究

论文通过改性、接枝制备pH敏感型纳米二氧化硅,并对纳米二氧化硅、KH-570改性纳米二氧化硅以及pH敏感型纳米二氧化硅进行化学表征和热重分析,并以改性纳米二氧化硅颗粒为稳定剂和乳化剂制备Pickering型烯基琥珀酸酐和二甲基硅油乳液,研究不同pH值条件对pH敏感型纳米二氧化硅乳液稳定性的影响。结果表明,通过改性接枝可成功制备pH敏感型纳米二氧化硅颗粒,当pH为酸性和碱性时,其0.1wt%水悬浮液颗粒之间的排斥力比较大,分散性较好。将pH敏感型纳米二氧化硅颗粒应用于Pickering型烯基琥珀酸酐和二甲基硅油乳液体系,当体系pH值为碱性条件时,具有较好的稳定效果。

表面改性对PVC/nano-SiO_2复合材料性能的影响

采用熔融共混法制备出聚氯乙烯(PVC)/纳米二氧化硅(Nano-SiO2)复合材料,研究了Nano-SiO2表面改性前后对复合材料力学性能的影响,利用扫描电镜(SEM)分析了Nano-SiO2表面改性前后在PVC基体中的分散性。结果表明:加入量小于3%时,Nano-SiO2表面改性与否对复合材料的冲击性能基本没有影响;加入量小于4%时,其表面改性与否对复合材料的拉伸性能、弯曲性能及其在PVC基体中的分散性基本没有影响;加入量超过3%后,表面改性Nano-SiO2使复合材料具有更好的冲击性能;加入量超过4%后,表面改性Nano-SiO2使复合材料具有更好的拉伸性能和弯曲性能,并且它在PVC基体中的分散性及其与PVC基体间的界面粘结性也更好。

数字散斑图像处理技术在Nano-SiO2改性混凝土劈裂拉伸试验中的应用

目前,数字散斑图像技术(DIC)是一种监测混凝土力学试验过程中性能指标变化较为新颖且有效的方法。基于该技术,采用非接触应变测量系统对纳米二氧化硅改性混凝土在劈裂拉伸试验过程中产生的变形进行实时数据采集,研究试样在破坏前、初始破坏以及完全破坏三个阶段的位移场和应变场的过程变化,分析不同阶段下试样水平方向位移场(U)和水平方向应变场(Exx)的变化规律。结果表明,试样在完全破坏时表面裂缝位移场U出现阶梯形状,应变场Exx出现峡谷状形。利用数字散斑技术可有效地监测试样在力学试验中的横向变形、裂缝萌生及扩展的全过程。