以MTES为硅源制备透明可压缩的甲基倍半硅氧烷气凝胶及其表征

目前利用甲基三乙氧基硅烷制备的气凝胶主要是以甲醇或乙醇为溶剂,存在制备成本高、气凝胶隔热性能和透明度差的问题。为了对该气凝胶制备工艺和性能进行实质性改进,本文以水溶剂代替醇类溶剂,利用表面活性剂的增容作用,结合溶胶-凝胶酸碱两步法以及CO2超临界干燥法制备得到了具有高透明度的超疏水可压缩的甲基倍半硅氧烷气凝胶,并且对三官能团硅源含量变化影响表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵分子行为的内容进行了对比分析。结果表明:在水溶剂体系中,三官能团硅源含量的增加会影响表面活性剂胶束的形态,从而促使气凝胶的骨架结构逐渐由均匀分布的纤维状转变为密集堆积的颗粒状。在对置换工艺的研究中,发现用强碱性水溶液替代传统水溶液作为置换液时会有更加高效的置换效率,使得孔隙中杂质残留较少,以致0~300℃热重分析过程中几乎没有质量损失。该气凝胶可以广泛应用于建筑物的隔热墙和窗户的保温层。

不同金属氯化物催化制备聚甲基硅倍半氧烷气凝胶及其性能研究

分别以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为硅源,以氯化镁、氯化铜、氯化铝和氯化铁水溶液为酸催化剂,采用常压干燥工艺制备聚甲基硅倍半氧烷(PMSQ)气凝胶。结果表明:在MTMS溶胶中掺入氯化镁或氯化铜水溶液或在MTES溶胶中掺入氯化铝或氯化铁水溶液均可制备出轻质(69.0~96.0mg/cm^(3))、高强度(0.302~0.583MPa)、高热稳定性(≥550℃)和超疏水(145.6~151.6°)的PMSQ气凝胶。以氯化铁水溶液为酸催化剂制备的气凝胶密度最低,线性收缩率(3.2%)最小,压缩强度和最大压缩应变(87.2%±0.2%)最高。以氯化镁水溶液为酸催化剂制备的气凝胶的常温热导率[33.5mW/(m·K)]最低,可在温度低于600℃时不发生—CH_(3)的热分解反应,在800℃时的质量损失仅为7.2%,在100℃和200℃的恒温加热台上加热300s,其表面温度从30℃分别上升至42.6℃和70.6℃,体现出极好的绝热性能。

多面体低聚倍半硅氧烷-ZrO_2复合气凝胶的制备与表征

以官能团化的多面体低聚倍半硅氧烷(POSS-[C2H4Si(OEt)3]8)和正丁醇锆为原料,以乙醇作为溶剂,通过溶胶-凝胶及二氧化碳超临界干燥成功制备了三种不同锆含量POSS-ZrO2的复合气凝胶。并用傅里叶变换红外光谱分析仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和比表面吸附仪(BET)对其进行表征。结果表明:该气凝胶中有Si—O—Zr键,并且所得气凝胶都是无定型的,其比表面积随着锆含量的增加而变小,最高可达491 m2/g,并且其孔径分布都比较广。

溶胶-凝胶法制备桥式聚倍半硅氧烷/SiO_2光学防潮膜

采用溶胶-凝胶法,以首次合成的具有桥式结构的间苯二亚甲基二脲基丙基三乙氧基硅烷(m-XDUPTEOS)和正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,共同水解缩聚制备了不同摩尔配比的桥式聚倍半硅氧烷/SiO2杂化溶胶,并旋涂制膜.通过UV-Vis,AFM和TGA对薄膜的光学性能、表面形貌和热稳定性进行了分析.结果表明,该薄膜平整均匀、具有良好的光学透明性、热稳定性和防潮性能.

凝胶渗透色谱净化-气相色谱-串联质谱法同时测定不同配方体系化妆品中7种二甲基环硅氧烷

鉴于当前化妆品中二甲基环硅氧烷的添加乱象,以及关于二甲基环硅氧烷在化妆品中安全风险评价的研究也未有实质性进展,因此建立适合不同配方体系化妆品中二甲基环硅氧烷的测定方法具有一定的理论和现实意义。基于此,建立了凝胶渗透色谱净化结合气相色谱-串联质谱测定不同配方体系化妆品中7种二甲基环硅氧烷的方法。方法采用乙酸乙酯-环己烷(1∶1,v/v)提取,凝胶渗透色谱净化,通过DB-5ms色谱柱(30.0 m×0.25 mm×0.25μm)分离和气相色谱-串联质谱选择反应监测(SRM)模式进行确证和检测,以正十六烷为内标物内标法定量。分别对内标物、提取溶剂和净化方式的选择进行了优化。在最终确立的条件下,7种二甲基环硅氧烷在0.05~1.0 mg/L范围内线性良好,相关系数为0.994~0.998;方法的检出限(LOD,S/N=3)和定量限(LOQ,S/N=10)分别为0.04~0.08 mg/kg和0.12~0.24 mg/kg;针对不同配方体系的化妆品基质,进行了低、中、高3个添加水平的加标回收试验,目标物的加标回收率为85.3%~108.8%,相对标准偏差(RSD)为3.1%~9.4%。该方法操作简便,灵敏度高,重复性好,能够满足不同配方体系化妆品中7种二甲基环硅氧烷的测定要求。采用所建立的方法对市面上的化妆品进行检测,八甲基环四硅氧烷(D4)和十甲基环五硅氧烷(D5)均有不同程度的检出。该方法的建立将为我国化妆品中二甲基环硅氧烷的质量监督检查提供技术依据,有利于保障化妆品的安全,同时也为后续化妆品中二甲基环硅氧烷的健康安全风险评价提供了技术支撑。

聚二甲基硅氧烷溶胶凝胶气相色谱毛细管柱与传统毛细管柱的柱容量比较

将十一烷和荧蒽分别注入溶胶 凝胶法涂渍的聚二甲基硅氧烷气相色谱毛细管柱和传统的聚二甲基硅氧烷毛细管柱并测量柱效率。在注射量增加到一定程度以后,柱效率迅速下降。能引起柱效率下降10%的注射量称之为柱容量。实验结果表明溶胶 凝胶聚二甲基硅氧烷柱的柱容量远高于传统聚二甲基硅氧烷柱的柱容量。对溶胶 凝胶聚二甲基硅氧烷柱有较高柱容量的原因进行了探讨。

碳基气凝胶/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备及其在Ka波段的吸波性能

随着第五代移动通信技术(5G)技术和军事科技的快速发展,对吸波材料的带宽和效能提出了更高的要求。通过单向冷冻干燥法制备了具有单向取向结构的碳纳米管/氧化石墨烯/壳聚糖气凝胶,经硅烷表面改性后填充聚二甲基硅氧烷制备了碳基气凝胶/聚二甲基硅氧烷(CA/PDMS)复合材料。结果表明,所得CA/PDMS复合材料具有显著各向异性,在取向方向上的电导率为5.59 S/m,为垂直于取向方向上的4.6倍。压缩测试结果表明,CA气凝胶骨架对PDMS基体起到了力学增强作用。CA/PDMS复合材料在垂直于取向方上在Ka波段26.5~40 GHz范围内吸收损耗均高于30 dB,最高可达37.8 dB。

新型溶胶-凝胶气相色谱柱:聚甲基苯基硅氧烷柱、Carbowax柱及PEG-Silane柱

采用聚甲基苯基硅氧烷、Carbowax20M、PEG-silane为固定相制取了溶胶-凝胶气相色谱毛细管柱。在这些色谱柱上脂肪酸、酚类、胺和苯胺类、醇、醛等各类化合物都得到很好的分离。采用这些固定相的溶胶-凝胶柱对化合物的分离也表现出很好的重现性。溶胶-凝胶法制柱对各类固定相是普遍适用的方法。

基于溶胶-凝胶法的高附着力有机硅防雾减反射涂层的制备及其性能研究

选用3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)和N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺(NTMDA)作为原料,经环氧-氨基开环反应后得到含羟基有机桥连倍半硅氧烷前驱体GN.将GN与正硅酸乙酯(TEOS)按一定比例混合,在氨水催化条件下进行共水解缩聚得到有机硅溶胶,将溶胶沉积在基底上获得一系列有机硅减反射涂层,然后对所制备涂层进行不同温度热处理,得到附着力良好的减反射防雾涂层.重点研究GN含量对涂层微观结构、光学性能和附着力的影响以及热处理温度对涂层防雾性能和光学性能的影响规律.实验结果表明,GN具有“粘结”和“造孔”的作用.当V(GN)∶V(TEOS)为0.33∶1、处理温度为150℃时,涂层透过率不仅高达99.2%,而且具有良好的防雾效果,附着力达到0级.

以聚苯基倍半硅氧烷—聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物为基础的硫化胶之性能

俄罗斯合成橡胶科学研究院制得了含有聚苯基倍半硅氧烷(硬嵌段)和聚二甲基硅氧烷(软嵌段)的聚苯基倍半硅氧烷—聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物ЛестосилСМ,此种嵌段聚合物具有良好的力学性能和高耐热性。

γ-(甲基丙烯酰氧)丙基倍半硅氧烷膜性能研究

为了研究γ (甲基丙烯酰氧)丙基倍半硅氧烷膜(m M S)的性能,采用溶胶-凝胶法制备了TEOS改性的倍半硅氧烷膜材料(m MST),利用扫描探针电镜、扫描电镜、差示扫描量热法、热重分析等技术对m MST成膜材料的性能进行了表征.研究结果表明,此膜为有机-无机杂化纳米结构薄膜材料,波长345～2500nm范围内膜层的透光率为98%～99%;TEOS含量在20%时,薄膜体系的机械性能和耐腐蚀性性能最佳.

气相色谱-质谱法测定硅凝胶中两种硅氧烷

采用索氏提取-气相色谱-质谱法测定硅凝胶中八甲基环四硅氧烷(D4)及十甲基环五硅氧烷(D5)。以二氯甲烷为溶剂采用索氏提取处理样品,提取液在HP-5毛细管色谱柱上分离,质谱中选择电喷雾离子源-选择离子检测模式。D4和D5的质量浓度在一定范围内与其峰面积呈线性关系,检出限(3S/N)分别为0.011,0.013 mg·L-1。平均加标回收率分别为90.3%,85.1%,测定值的相对标准偏差(n=6)分别为1.5%,1.6%。

接枝聚硅氧烷环糊精固定相溶胶-凝胶毛细管气相色谱柱分离内酯对映体

参照文献方法合成了4种以环糊精为侧链的含氢聚甲基硅氧烷。在4种不同的合成物中,环糊精或是以本身不同的位置与主链相连,或是连接臂的结构不同,亦或是连接臂的长短各异。分别用合成的4种化合物为固定相,首次采用溶胶-凝胶法制备了气相色谱手性毛细管柱。在这些色谱柱上,以手性化合物(±)γ-苯基-γ-丁内酯为探测物对4种色谱柱的柱效率、手性选择性、容量因子、分离度及固定相的极性等各种色谱参数进行了测定,并将测定的数值进行了比较。发现环糊精以圆台较小的一端与含氢硅油相连,连接臂中不含苯氧基而含有醚键,连接臂较短(含4个亚甲基)的固定相是所合成的4种固定相中的最佳选择。

Γ(甲基丙烯酰氧)丙基倍半硅氧烷膜的制备及纳米压痕实验研究

利用溶胶-凝胶法制备了有机-无机纳米结构材料多面体倍半硅氧烷(PSSO)材料Γ -(甲基丙烯酰氧)丙基倍半硅氧烷膜(MPTS)。用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振谱 (NMR)及激光解吸／电离-飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)表征了MPTS的结构。运用纳米压痕实验法得到了MPTS在常温下的力学常数。结果表明:MPTS具有良好的纳米级结构形态和优异的力学性能。提供了一种合成PSSO材料的方法,并且为这种材料的合理应用特别是对其优异的力学性能的应用提供了参考。

超疏水纤维素复合气凝胶的制备及其油水分离

纤维素气凝胶因具有强亲水性和低油水选择性,且目前纤维素气凝胶表面的疏水化处理过程较冗长,限制了其在油水分离领域的应用。为了解决上述问题,笔者以硫酸水解微晶纤维素制备得到的纳米纤维素(CNC)为原料,利用甲基三甲氧基硅烷(MTMS)在水相中对其进行硅烷化改性,通过冷冻干燥得到了硅烷化纤维素复合气凝胶。结果表明:所制备的纤维素复合气凝胶具有轻质、多孔特性,随着MTMS添加量的增加,密度逐渐升高(≤0.012 0 g/cm^3),孔隙率略有下降; MTMS的加入对纤维素复合气凝胶的微观形貌影响不大,其骨架结构以二维片层形貌为主,聚甲基硅氧烷均匀地包覆在纤维素片层表面; MTMS的加入使纤维素复合气凝胶的热稳定性明显提高,且未改变纤维素气凝胶的晶型结构,但导致其结晶度逐渐下降。纤维素复合气凝胶的表面接触角随着MTMS添加量的增加而升高,最高达到153.7°,表现出优异的超亲油/超疏水性能。作为吸油材料,超疏水纤维素复合气凝胶不仅可以吸附多种油类和有机溶剂(吸附容量达到52～121 g/g),而且表现出很好的循环使用性能。

高度单分散聚乙烯基倍半硅氧烷球形纳米粒子的制备及性能

在水溶液中,以乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)为前驱体,氨水(NH3.H2O)为催化剂,在表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)存在下,通过溶胶-凝胶法成功合成了具有不同粒径、高度单分散的聚乙烯基倍半硅氧烷(PVSQ)球形纳米粒子.研究结果表明,催化剂NH3.H2O与表面活性剂SDBS的用量对PVSQ的粒径和粒径分布影响很大,而前驱体VTES的用量对PVSQ的粒径无明显影响.通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)及热重(TG)分析对产物的形貌、粒径和粒径分布、结构及热性能进行了表征.

溶胶-凝胶毛细管柱气相色谱法直接测定萘乙酸

报道了用溶胶 -凝胶聚二甲基硅氧烷毛细管柱气相色谱法直接测定萘乙酸的新方法。该方法快速 ,准确 ,灵敏 ,相对标准偏差为 0 372 % ,回收率为 97 1 %～ 1 0 2 .5 %。

乙烯基倍半硅氧烷杂化膜的制备及其光学性能

利用溶胶-凝胶法制备了乙烯基倍半硅氧烷(VS)和TEOS改性的乙烯基倍半硅氧烷(VST),以VS和VST为中间体,制备了杂化膜材料m VS和m VST,用红外光谱、扫描探针电镜对杂化材料进行了表征,并通过紫外-可见-近红外分光光度计研究了VS和VST膜材料的光学性能.结果表明:m VS在波长200～300nm的紫外吸收最大,在400～700nm涂膜玻璃片的透光率可提高到90%以上,TEOS质量分数为20%时,杂化膜的增透作用最大,可用于日光温室的透光材料.

耐高温柔性PI气凝胶的合成与性能

以3,3’,4,4’-联苯四酸二酐(BPDA)和含咪唑环的芳香族二胺,2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑(4-APBI)或2-(3-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑(3-APBI)为聚合单体,以八(氨基苯基)聚倍半硅氧烷(OAPS)为交联剂,采用超临界CO2干燥工艺制备了两种PI气凝胶,PIA-1(BPDA/4-APBI/OAPS)与PIA-2(BPDA/3-APBI/OAPS)。研究表明,制备的PI气凝胶具有纳米串珠状的微观结构,其泡孔最可几孔径分别为22nm(PIA-1)与14 nm(PIA-2)。PIA-1与PIA-2的密度分别为0.105和0.080 g/cm3,BET表面积分别为693和302 m2/g。此外,制备的PI气凝胶具有良好的柔韧性与耐热稳定性,T g超过了350℃,T5d超过了530℃。

二茂铁桥联聚倍半硅氧烷修饰电极催化氧化尿酸

以1,1′-双[2-(三乙氧基硅基)乙基]二茂铁(BTEF)和正硅酸乙酯(TEO S)为前驱物,经溶胶-凝胶过程(NH4F为水解聚合催化剂)制备了二茂铁桥联聚倍半硅氧烷修饰的玻碳电极(BTEF/TEO S/GCE).采用循环伏安法研究了BTEF/TEO S/GCE修饰电极对尿酸(UA)的电催化氧化.结果表明:在0.1 m o l.L-1N aC lO4磷酸盐缓冲溶液(pH=11.0)中,没有除氧的条件下,UA有良好的电化学响应;修饰电极上UA的氧化峰电位比在裸电极上降低了28 mV,峰电流增大;修饰电极呈现出良好的重复使用稳定性,连续扫描50次,峰电位没有变化,峰电流仅下降了5.2%.