木纤维/气相SiO2复合真空绝热板的制备与表征

[目的]分析木纤维用量对木纤维/气相SiO2复合真空绝热板(vacuum insulation panel,VIP)性能的影响,为复合VIP的制备提供支持.[方法]采用中密度纤维板生产过程中所使用的木纤维与气相SiO2进行复合,通过模压成型法制成木纤维/气相SiO2多尺度结构复合芯材,并将其真空封装制备木纤维/气相SiO2复合真空绝热板(VIP).通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、压汞仪和傅里叶红外光谱分析仪(FTIR),研究不同木纤维用量对复合VIP芯材的微观形貌、孔隙结构和辐射导热的影响,并利用热流法导热仪测试了复合VIP在不同环境温度下的导热系数.[结果]大部分的木纤维空隙、纹孔内都填充满了气相SiO2纳米级粉末,并且搭建起由木纤维和SiO2构建的三维空间结构网络;当木纤维质量分数为40%时,VIP的总孔体积为4.61 cm3/g,孔隙率为60.6%,平均孔径为0.13μm;当环境温度为25℃时,VIP辐射导热系数为0.60 mW/(m·K),总导热系数为6.58 mW/(m·K),而当环境温度升至55℃时,总导热系数为7.21 mW/(m· K),相比于未添加木纤维的气相SiO2芯材,综合性能成本降低了28.7%.[结论]利用木纤维替代部分气相SiO2制备复合VIP能够大大降低芯材成本,并且还能保持良好的隔热性能,具有十分广泛的应用前景.

不同来源胶体蓄电池用气相SiO_2的比较

采用X射线衍射光谱法(XRD)、红外光谱、粘度实验和交流阻抗等方法对国产和德国进口气相SiO2进行了研究,结果表明胶体蓄电池电解质选用比表面为200m2/g的气相SiO2优于300m2/g的,SiO2含量最好小于15%(质量分数),其中含量为6%时较8%佳,在3600r/min下合适的分散时间为1～1.5h左右。国产和进口的SiO2硅羟基类型、颗粒的晶型基本相同。相同型号的气相SiO2,进口比国产的表面活性更高、凝胶能力更强,在不加添加剂的情况下配制的胶体电解质,其强度和电导率更高,但电荷转移电阻比国产的更大。

气相SiO_2在不同pH值介质中的分散特性

以激光动态光散射法考察了气相SiO2在不同pH值的H2SO4和NaOH介质中的分散平均水化粒径与表面Zeta电位及二者间的关系。Zeta电位数据表明,气相SiO2在水中分散的表面硅羟基的等电点(IEP)和滴定终点(TE)的pH值分别为pH(IEP)=2.09和pH(TE)=7.47,利用滴定终点pH(TE)给出了一种简单的气相SiO2表面Si-OH浓度的测定方法。分散相粒径数据显示,在等电点和滴定终点之间,气相SiO2在水中的分散粒子的粒径能够稳定在230 nm附近;在H2SO4介质中,当pH<pH(IEP)时,随着H2SO4浓度的增大,体系中的分散粒子发生聚结而使表观粒径增大;在NaOH介质中,当pH>pH(TE)时,随着NaOH浓度的增大,分散相的表观水化粒径降低,表明NaOH的加入有利于气相SiO2的分散。

气相、沉淀、稻壳SiO_2/聚氨酯复合材料的力学性能和吸水性比较

比较了气相、沉淀和稻壳SiO2的物理性质,并利用上述3种SiO2与聚氨酯(PU)复合,考察了SiO2含量(1wt%,3wt%,5wt%)和种类对SiO2/PU复合材料的拉伸性能和吸水性的影响。结果表明:3种SiO2均能够提高SiO2/PU复合材料的力学性质,复合材料的拉伸强度、模量和断裂伸长率均随SiO2含量增加而增加。当SiO2含量相同时,拉伸强度和断裂伸长率的变化顺序为:气相SiO2/PU>沉淀SiO2/PU>稻壳SiO2/PU,拉伸模量的变化顺序为:气相SiO2/PU>稻壳SiO2/PU>沉淀SiO2/PU.对于同一种SiO2/PU复合材料,吸水性随SiO2含量和温度增加而增加,含量相同时,3种SiO2/PU复合材料的吸水性由低到高的顺序是:稻壳SiO2/PU<沉淀SiO2/PU<气相SiO2/PU。

气相SiO_2在硫酸介质中的胶凝作用

本文考察了气相SiO2在硫酸中的凝胶化行为,包括了相图的绘制,气相SiO2分散表观粒径(d)、气相SiO2质量分数()和温度(T)对气相SiO2在硫酸中分散体系的凝胶时间的影响(tgel)。在给定的温度下,当分散体系中气相SiO2与H2SO4两者的质量分数满足关系式(/%).(/%)≥96时,体系才有可能生成凝胶;、、T的增大以及d的增大均缩短了体系的胶凝时间,此外tgel与T之间关系满足Arrenhinus公式lntgel=lnK+Ea/RT(其中K为常数,Ea为凝胶的表观活化能),在考察的温度范围内求得Ea为值35.6 kJ/mol,从动力学方面证明了温度的升高加速了气相SiO2在硫酸中的凝胶作用。

气相SiO_2对离子迁移谱仪用氨气缓释材料力学性能的影响

采用室温硫化(RTV)硅橡胶粘结剂作氨气缓释材料骨架,采用碳酸氢铵作为释放氨气的活性物质并将其分散到硅橡胶骨架中,再添加补强剂气相SiO2改变硅橡胶的结构以改善其性能。观察气相SiO2的形貌,考察气相SiO2对氨气缓释材料力学性能、缓释性能等的影响。室温下,当补强剂加入量为2.5 g、捏合时间大于或等于1h时,所制得的缓释材料的力学性能最好,邵尔硬度和拉伸强度分别达到60°和1.59 MPa。

纳米气相SiO_2在液体介质中的分散研究

本文着重论述了纳米气相SiO2 在液体介质二元醇中的分散方法。并经过试验研究采用物理—化学法有效地解决了纳米气相SiO2

硅微粉/气相SiO_2/环氧树脂复合材料的制备与力学性能研究

采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对硅微粉、气相SiO2进行表面改性后,分别使用单一的硅微粉、气相SiO2及复配的硅微粉/气相SiO2作为填料,对环氧树脂电子灌封胶进行改性,制得二元或三元体系的复合材料,并对其力学性能进行比较分析。结果表明:与采用单一填料改性的二元体系相比,采用硅微粉和气相SiO2组合填料改性的三元体系环氧复合材料的力学性能较好;当m(环氧树脂)∶m(硅微粉)∶m(气相SiO2)=100∶120∶3时,复合材料的弯曲强度达到最大值161.44MPa。

硅含量对气相SiO2/环氧树脂复合材料热稳定性的影响

采用一定含量的气相SiO_2改性2-氨基苯并噻唑(2-ABZ)固化的4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯环氧树脂(TDE-85),制备一种气相SiO_2/环氧树脂复合材料(SiO_2-EC),通过热重分析(TGA)研究SiO_2-EC的热稳定性能.基于TGA曲线,通过运用扣除SiO_2质量的校正方法与没有扣除SiO_2质量的未校正方法,分别得到校正与未校正的初始分解温度(tIDT),最高质量损失速率温度(tmax)和积分过程分解温度(tIPDT),探究气相SiO_2对复合材料热性能的影响.结果表明:SiO_2-EC校正前后的TGA数据均高于纯环氧树脂,气相SiO_2的加入提高了环氧树脂的热稳定性能,随着气相SiO_2含量的增加,气相SiO_2提高环氧树脂热稳定性的效果呈先增加后降低的趋势,当气相SiO_2含量为6%时增强效果最好,其在复合材料中分散均匀,热稳定性良好,tIDT、tmax和tIPDT分别为291,370,490℃,600℃时的质量保留率为13.52%,比纯环氧树脂提高了5.84%,这是因为气相SiO_2与环氧树脂基体发生了物理交联和化学键合,从而提高了树脂的热稳定性能.

MCPA6/气相SiO_2复合材料的制备及性能研究

以氢氧化钠为催化剂,N-乙酰己内酰胺为活化剂,通过阴离子原位聚合法制备浇铸尼龙6(MCPA6)/气相Si O2复合材料,并利用扫描电子显微镜、差示扫描量热、热重分析、力学性能测试等方法研究了气相Si O2用量对复合材料的微观形态、结晶性能、吸水率、热稳定性能及拉伸和冲击性能的影响。结果表明,经硅烷偶联剂(KH550)处理的气相Si O2能均匀分布在MCPA6中;气相Si O2可促进MCPA6的结晶,降低吸水率,当气相Si O2用量为己内酰胺质量的0.5%时,复合材料的吸水率最低,比MCPA6降低16%;复合材料的热稳定性提高,当气相Si O2用量为己内酰胺质量的2.5%时,复合材料起始分解温度和失重速率最大时分解温度分别比MCPA6提高98.8℃和38℃;随着气相Si O2用量增加,复合材料的拉伸和冲击性能均呈先升高后降低的趋势,当气相Si O2用量为己内酰胺质量的0.5%时,拉伸强度、断裂伸长率及缺口冲击强度较MCPA6分别提高10%,6%和81%。

改性气相SiO_2和膨润土稳定环氧树脂水基乳液的研制

采用物理方法对SiO2粒子进行表面改性,并用改性纳米粉体气相SiO2和膨润土分别作乳化稳定剂,通过转相乳化法制备环氧树脂水基乳液,结果表明:通过对气相SiO2表面改性或向膨润土中添加亲水性微粒均能促成乳状液的转相跃迁.气相SiO2的表面润湿性对这种水基乳液的稳定性产生影响的主要原因体现在两个方面:一是用做改性剂的阳离子表面活性剂的烷基链的空间位阻效应;二是亲水亲油平衡.调节膨润土与亲水性微粒的比例或浓度有助于乳状液稳定性的提高.同时,借助显微图像技术观察乳状液液滴的微观形貌,认为改性SiO2与乳化剂EP-1之间存在一定的协同增效作用,该作用促进W/O/W多重乳状液的形成,并使乳状液粒径减小,稳定性提高.

气相SiO_2对环氧树脂的乳化稳定作用

研究了气相SiO2对环氧树脂E-44的乳化稳定作用。结果表明:气相SiO2的表面性质对环氧树脂E-44的乳化稳定作用有较大影响,未改性的气相SiO2没有乳化作用,阳离子表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性的气相SiO(2DTAB-SiO2、CTAB-SiO2)能形成较稳定的O/W乳状液,其中用浓度为1×10-3mol/L、接触角为84.1°的CTAB改性气相SiO2得到的乳状液稳定性最好。CTAB-SiO2与环氧树脂专用乳化剂EP-1合用形成的乳状液为W/O/W型多重乳液。

含蒙脱土的纳米气相SiO_2硫酸胶体电解液

以Na基蒙脱土(MMT)为添加剂,在气相纳米SiO2含量为4%不变的条件下,制备了一系列不同Na-MMT含量的纳米气相SiO2硫酸胶体电解液。应用旋转粘度计对含MMT的胶体电解液的旋转粘度进行了测试,结果表明:少量添加Na-MMT能够降低胶体在较大旋转速率作用下的旋转粘度,同时增大较小旋转速率下的旋转粘度,Na-MMT含量超过0.3 phr,则起到增稠作用。循环伏安和交流阻抗分析表明,添加适量的Na-MMT能减小电极特别是正极的极化程度,降低电极电解液界面电阻,提高电极的反应电流和电量,提高电极活性物质的利用效率。

SiO_2粒子对PMMA/SAN共混体系相分离行为的影响

采用小角激光光散射(SALLS)并结合动态流变学方法,考察了气相法二氧化硅(SiO2)粒子的加入对聚甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯-丙烯腈无规共聚物(PMMA/SAN)共混体系相行为的影响,得到了添加SiO2粒子前后的相图,发现SiO2粒子对基体相行为的影响与基体的组成有关.对PMMA/SAN(60/40)体系,加入SiO2粒子后相分离温度上升,但并未改变相分离机理,仍为亚稳单相分解过程(spinodal decomposition,SD);而对于PMMA/SAN(30/70)体系,加入SiO2粒子后却降低了体系的相分离温度.该现象可能是SiO2粒子和基体组分界面间组成与PMMA/SAN共混物基体组成的差异造成的.

气相二氧化硅含量对胶体电解质性能的影响

以德国进口和广州吉必时生产的不同质量百分比的气相SiO2为凝胶剂,与一定浓度的硫酸配制成胶体蓄电池用胶体电解质。通过循环伏安和电化学阻抗谱,探讨了气相SiO2含量对胶体电解质负极容量和凝胶性能的影响。实验表明,在硫酸含量一致和适度分散的前提下,两种气相SiO2制得的电解质电极容量相差不大,但是不同含量的气相SiO2配成的胶体电解质性能相差较大。

n-SiO2填充PEBAX/PAN复合膜渗透汽化分离吡咯

以气相纳米二氧化硅(n-SiO2)为填充物,制备了均质膜、填充膜、复合膜、填充型复合膜四种分离膜。通过溶胀实验考察填充膜的吸附性能,渗透汽化实验考察填充型复合膜对吡咯/正庚烷二元混合体系的分离性能,采用FT-IR和XRD、SEM对膜进行表征。四种分离膜中,填充型复合膜的分离性能最佳。当填充量为1 wt%时,膜的综合分离性能最佳,料液温度为30℃,料液浓度为5000μg/g时,总渗透通量为3.47 kg/(m 2·h),分离因子最大为14.56,渗透汽化综合性能得到很大的提高。这项工作可以为渗透汽化分离汽油中氮化物提供有益的参考。

SiO_2纳米孔隔热材料的研究进展

概述了SiO2纳米孔隔热材料的隔热原理、隔热效果以及制备工艺的研究进展,并介绍了其应用前景。气相法SiO2纳米粉末基隔热材料因具有原料简单易得,制备工艺相对简单,可规模化制备等优势,有望替代SiO2气凝胶隔热材料在工业、民用、军工等领域得到应用。

纳米SiO_2/交联聚苯乙烯复合材料的合成及性能

以气相纳米二氧化硅为填料,交联聚苯乙烯（CLPS）为基体,采用原位本体聚合法制备了不同二氧化硅含量的SiO_2/CLPS复合材料,并利用透射电镜、红外光谱、差示扫描量热分析、热重分析和动态力学分析等技术对材料微观结构、热性能和介电性能进行了研究。结果表明,SiO_2质量分数不超过2%时,SiO_2颗粒以5~7 nm的粒径均匀地分散于交联聚苯乙烯基体中,聚合物基体与SiO_2产生较强的界面作用,形成了介电性能优异的纳米复合材料,介电常数和介电损耗分别保持在2.48~2.50和（4~8）×10-4之间;随着SiO_2含量进一步增加,材料的介电损耗显著增大,复合材料动态储能模量和玻璃化转变温度随SiO_2含量增加呈先上升后下降的趋势,在SiO_2质量分数为2%时达到最高,复合材料的玻璃化转变温度较纯CLPS有明显提高。

室温硫化硅橡胶为骨架的氨气缓释材料的制备及缓释性能

将NH4HCO3加入到10 g 706硅橡胶粘合剂中,添加气相SiO2作为补强剂,制备氨气缓释材料。研究气相SiO2的用量(0～2.5 g)和NH4HCO3的用量(0.1～1.0 g)、温度(20～40℃)及物料捏合时间对氨气释放速率的影响,采用扫描电镜(SEM)观察缓释材料的显微形貌。结果表明,当室温硫化硅橡胶粘结剂为10 g,气相SiO2加入量为2 g、捏合时间为1 h时,材料的缓释性能优异。气相SiO2加入量越大,则材料硬度越高、变形越困难,缓释性能越好,氨气从材料中释放的速率也小。NH4HCO3加入量越小,氨气释放的速率越慢,缓释效果越好;温度越低,材料缓释效果越好。

应用于氧化还原电池正极的Fe^(2+)/Fe^(3+)胶体电解质研究

设计了一种新的Zn-Fe氧化还原胶体电池。研究了胶凝剂气相SiO2含量对胶体电解质特性的影响。SiO2含量愈高,电解质愈粘稠,电导率愈低。采用循环伏安法研究了Fe3+/Fe2+电对在胶体电解质中的电化学行为。结果表明,该体系中Fe3+/Fe2+在Pt电极上的电极反应属于准可逆过程。计算得到Fe3+的扩散系数为2.29×10-6 cm2/s。组装的Zn/Fe胶体电池具有较好的循环性能,其平均库仑效率达94.83%,平均能量效率为44.61%。