纳米二氧化硅复合绝热材料研究现状及发展趋势

阐述了纳米二氧化硅复合绝热材料的绝热机理及绝热性能,分别总结了溶胶-凝胶法和气相法制备纳米二氧化硅复合绝热材料的研究现状,并就两种方法制备纳米二氧化硅复合绝热材料的过程中存在的问题作了分析。详细介绍了一些功能性添加材料,包括红外遮光剂、增强材料和高温收缩抑制剂,这些材料对纳米二氧化硅复合绝热材料的性能具有重要的影响。最后展望了纳米二氧化硅复合绝热材料的发展趋势。

二氧化硅包覆的荧光贵金属纳米团簇复合材料的形貌调控

超小金属纳米团簇已发展成为一类新型的功能纳米材料,但是其稳定性不足极大地限制了它们在应用领域的深入发展。基于此,通过改进Stöber方法开发了一种制备不同形貌的二氧化硅(SiO_(2))包覆的金属纳米团簇复合材料的简单策略。该策略通过调节SiO_(2)前驱体的水解速率,可制备表面粗糙且尺寸较小的Ag NCs@SiO_(2)实心球(Ag NCs指银纳米团簇)和表面光滑但尺寸较大的Ag NCs@SiO_(2)实心球,而通过调节溶剂极性可制备较大尺寸的Ag NCs@SiO_(2)空心球。本工作研究了3种Ag NCs@SiO_(2)纳米复合材料的形貌调控机制,并对Ag NCs@SiO_(2)空心球的形成过程进行了监测。研究结果表明,经SiO_(2)包覆后,Ag NCs的稳定性显著提高。另外,该策略被证实是一种通用的合成策略,可用于制造其他SiO_(2)包覆的金属纳米团簇复合材料。本研究为其它金属纳米材料/SiO_(2)纳米复合材料的设计和形貌调控提供了思路,并为金属团簇基复合纳米材料的应用奠定了道路。

纳米二氧化硅交联聚乙烯复合材料的制备及其绝缘性能研究

交联聚乙烯(XLPE)是一种广泛应用于中高压电缆导体部分绝缘的主体聚合物,可用于地下配电系统和输电电缆的绝缘。然而,由于连续载荷、热应力、电应力和机械应力的作用,交联聚乙烯的化学成分和形态会发生变化,从而导致失效。在XLPE基体中引入纳米二氧化硅以期提高XLPE的绝缘性能。通过在XLPE基体中添加不同量的二氧化硅纳米填料,研究二氧化硅纳米填料对XLPE的局部放电强度和介电击穿强度的影响。结果表明:添加质量分数1%二氧化硅纳米填料的XLPE纳米复合材料与其他复合材料相比,最大局部放电值最低。当二氧化硅纳米填料的分散量为1%(质量分数)时,交联聚乙烯的介电击穿强度显著提高。然而,当纳米填料质量分数提高为3%和5%时,趋势趋于饱和,变化不显著。

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%。

螺旋纳米碳纤维/二氧化硅复合材料在轮胎中的应用

白炭黑是第二大的橡胶补强填料,广泛用于橡胶行业,可大幅度提高橡胶的机械性能、耐磨性能等,但纳米SiO2表面含有硅羟基,降低胶料的塑性,不利于加工。螺旋纳米碳纤维(HCNFs)是由多层石墨片堆积或卷曲形成的纳米纤维,除了具有普通碳纤维的优异性能外,其特有的螺旋结构和手性结构,在吸波隐身材料、微电子器件及增强功能复合材料等方面具有较大的应用前景。将纳米SiO2粒子接枝在HCNFs上,制备出螺旋纳米碳纤维/二氧化硅复合材料,可充分发挥二者在橡胶补强方面的优异性能。研究发现:当HCNFs/SiO2用量为2 phr时,拉伸强度达到21.2 MPa,断裂伸长率达到443.22%,300%定伸应力达到13.76MPa,硬度达到72.7度。

无色透明聚酰亚胺-二氧化硅纳米复合薄膜的制备与性能

采用1S,2R,4S,5R-氢化均苯四甲酸二酐(H-PMDA)与含氟芳香族二胺2,2′-双(三氟甲基)联苯二胺(TFMB)通过一步高温溶液缩聚法制备了TFCPI半脂环族聚酰亚胺树脂及相应的无色透明聚酰亚胺薄膜TFCPI-0。采用TFCPI树脂基体,通过机械共混法与胶体纳米二氧化硅(SiO_(2))/N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)分散液进行复合,制备了一系列不同SiO_(2)含量的无色透明聚酰亚胺复合薄膜。结果表明:当纳米SiO_(2)在复合薄膜中的质量分数为25%时,制备的TFCPI-25复合薄膜在450 nm波长处的透光率(T_(450))与黄度指数(b^(*))分别为87.8%与1.56,较TFCPI-0薄膜仅略有下降(T_(450)=88.5%,b^(*)=0.91)。TFCPI-25复合薄膜在氮气中的5%失重温度(T_(5%))和玻璃化转变温度(Tg)与TFCPI-0薄膜处于同一水平。但TFCPI-25复合薄膜在50℃时的储能模量(E′)以及50~250℃范围内的线性热膨胀系数(CTE)分别为4.86GPa与30.9×10^(-6)K^(-1),显著优于TFCPI-0薄膜(E′=3.02 GPa,CTE=39.6×10^(-6)K^(-1))。

超疏水隔热聚酯纳米纤维/二氧化硅气凝胶复合膜的制备及其性能

针对聚酯纳米纤维膜亲水(接触角为17°)、热导率高以及热稳定性差的问题,在聚酯纳米纤维膜内部原位缩聚二氧化硅湿凝胶,经疏水处理和常压干燥制备了超疏水聚酯纳米纤维/二氧化硅气凝胶复合膜,探究了复合膜在高温潮湿环境中的隔热性能。结果表明:在150℃环境中,当乙醇与正硅酸四乙酯量比为10∶1时制备的气凝胶复合膜的热导率仅有66.5 mW/(m·K),而纯聚酯纳米纤维膜发生严重变形,且热导率高达135.6 mW/(m·K);同时该复合膜的超疏水性(水接触角为153°)可有效阻止其对水分子的吸附,在50℃、100%高湿环境中的热导率为74.5 mW/(m·K),而纯聚酯纳米纤维膜的热导率高达170.6 mW/(m·K)。该复合膜有望用于高温高湿环境的隔热材料中,在高效热防护服装中具有良好的应用前景。

金合欢素磷脂复合物介孔二氧化硅纳米粒制备及其体内药动学研究

目的制备金合欢素磷脂复合物介孔二氧化硅纳米粒,并考察其体内药动学。方法以大豆磷脂用量、水浴温度、搅拌时间为影响因素,复合率为评价指标,Box-Behnken响应面法优化磷脂复合物处方,X射线粉末衍射进行晶型分析,测定油水分配系数。溶剂挥发法制备介孔二氧化硅纳米粒,测定体外释药、包封率、载药量、粒径、PDI、Zeta电位,在扫描电镜下观察微观结构。18只大鼠随机为3组,分别灌胃给予金合欢素、磷脂复合物、介孔二氧化硅纳米粒的0.5%CMC-Na混悬液(30 mg/kg),于0、0.17、0.5、1、1.5、2、3、4、6、8、10、12 h采血,UPLC-MS/MS法测定金合欢素血药浓度,计算主要药动学参数。结果最优处方为大豆磷脂用量140 mg,水浴温度46℃,搅拌时间4 h,复合率接近100%。原料药以无定形状态存在于磷脂复合物中,油水分配系数明显升高。介孔二氧化硅纳米粒呈球形,平均包封率为87.48%,载药量为5.67%,粒径为168.27 nm,PDI为0.073,Zeta电位为0.043 mV,240 min内累积释放度约为90%。与原料药、磷脂复合物比较,介孔二氧化硅纳米粒t_(max)缩短(P<0.01),C_(max)、AUC_(0~t)、AUC_(0~∞)升高(P<0.01),相对生物利用度增加至7.90倍。结论磷脂复合物介孔二氧化硅纳米粒可促进金合欢素口服吸收。

硅烷偶联剂对溶胶凝胶法纳米二氧化硅复合材料制备及应用的影响

研究了在溶胶-凝胶法原位制备纳米二氧化硅复合材料过程中硅烷偶联剂与纳米二氧化硅间的作用机理,硅烷偶联剂量的变化对机理的影响以及对在环氧树脂清漆中应用性能的影响。结果表明:溶胶凝胶法纳米二氧化硅复合材料的形成机理是纳米二氧化硅表面的物理吸附水和硅羟基被硅烷偶联剂的有机部分所代替,生成分散均匀的纳米复合材料。当硅烷偶联剂的用量适当时该复合材料在环氧树脂清漆中具有良好的应用性能,表现出纳米材料特有的既增强又增韧特性,有很好的应用前景。

聚酰亚胺/二氧化硅纳米尺度复合材料的研究

通过正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）在聚酰胺酸（ＰＡＡ）的Ｎ，Ｎ’二甲基乙酰胺（ＤＭＡｃ），溶液中进行溶胶凝胶反应，制备出不同二氧化硅含量的聚酰亚胺／二氧化硅（ＰＩ／ＳｉＯ２）复合薄膜材料．二氧化硅含量低于１０ｗｔ％的样品是透明浅黄色薄膜；二氧化硅含量高于１０ｗｔ％的样品是不透明棕黄色薄膜．利用红外光谱、扫描电镜、热失重分析、动态力学分析、热膨胀系数测试和应力应变测试等方法研究了此类材料的结构与性能．结果表明，ＰＩ／ＳｉＯ２纳米复合材料具有较聚酰亚胺更高的热稳定性和更高的模量；线膨胀系数显著降低；拉伸强度和断裂伸长随二氧化硅含量而变化。

在位分散聚合聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅纳米复合材料研究

应用在位分散聚合方法制备了分散相粒径介于１３０ｎｍ左右的聚甲基丙烯酸甲酯／二氧化硅ＰＭＭＡ／ＳｉＯ２纳米复合材料，并利用ＳＥＭ，ＤＭＡ，ＴＧＡ等手段研究了该体系的性能．结果表明，经表面处理的ＳｉＯ２无机填料在复合材料基体中分散均匀，界面粘结好．ＳｉＯ２填充粒子的用量对基体的热稳定性，动态力学行为，光学行为以及拉伸强度，弹性模量。

胶乳共混法天然橡胶/二氧化硅纳米复合材料的制备及性能

采用胶乳共混法制备天然橡胶/二氧化硅(NR/SiO2)纳米复合材料。先用硅烷偶联剂KH-570对纳米二氧化硅进行改性,再经乳液聚合接枝上聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)得到PMMA-SiO2粒子,最后将其与用MMA改性的天然胶乳(NR-PMMA)共混制得NR/SiO2纳米复合材料。采用红外光谱仪、透射电镜、扫描电镜、热重分析仪、橡胶拉伸测试机对样品进行了表征。实验结果表明,PMMA成功地接枝于SiO2表面,PMMA-SiO2在橡胶基体中分散均匀,平均粒径在60nm～80nm之间,复合材料的拉伸强度比纯的NR提高了35%,定伸应力也有显著提高。

聚氨酯/纳米二氧化硅/POM复合材料的研究

通过熔融共混,用热塑性聚氨酯弹性体(TPU)将纳米二氧化硅(nano-SiO2)进行包覆制备了复合增韧剂,然后将复合增韧剂与聚甲醛(POM)进行共混制备了纳米复合材料,研究了复合增韧剂不同用量对复合材料的力学性能与结晶性能的影响。实验结果表明,TPU/nano-SiO2的相互作用能提高TPU/nano-SiO2与POM的界面相容性,使TPU/nano-SiO2均匀地分散在POM中。当POM/TPU/nano-SiO2质量比为100/10/1时,与纯聚甲醛相比,拉伸强度提高了20%,弹性模量提高了78.3%,冲击强度提高了175%,加入复合增韧剂后,球晶尺寸大幅减小;复合材料在断裂过程中发生塑性变形,韧性较好;增韧剂对聚甲醛基体有异相成核作用,同时提高了其结晶温度。

聚丙烯／改性纳米二氧化硅复合材料的制备与性能

采用原位复合法,以纳米SiO2和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)包覆纳米SiO2后形成的纳米粒子SiO2/PMMA为增强组分(填料),通过熔融共混法制备了聚丙烯基纳米复合材料。研究了填料添加量对聚丙烯基纳米复合材料的力学性能与结晶性能的影响。实验结果表明,以纳米SiO2/PMMA为填料时,PMMA与纳米SiO2的强相互作用(化学键)能提高纳米SiO2/PMMA与聚丙烯基体的界面相容性,使纳米SiO2/PMMA均匀分散在聚丙烯基体中。当聚丙烯与填料的质量比为100:1时,与纯聚丙烯相比,聚丙烯基纳米复合材料的拉伸强度最高提高了27.0%,弹性模量最高提高了35.8%。加入纳米SiO2/PMMA,使聚丙烯的球晶尺寸大幅度减少。

聚乳酸/纳米二氧化硅原位复合材料的制备和性能

以丙交酯和改性后的纳米二氧化硅为原料,在辛酸亚锡催化作用下,制备了聚乳酸纳米二氧化硅复合材料。分别用红外光谱(FT-IR),热失重分析(TG),扫描电镜(SEM)等对其化学结构和性能进行了分析和表征。FT-IR和SEM分析表明,纳米二氧化硅与聚乳酸发生了化学结合,并且均匀的分散于聚乳酸基体中。TG结果表明,随着纳米二氧化硅含量的增加,聚乳酸纳米二氧化硅复合材料的热稳定性提高。通过力学性能分析可以看出无机纳米粒子的加入提高了材料的拉伸强度。

纳米二氧化硅的结构及表面改性对橡胶复合材料性能影响的研究进展

分析了纳米SiO2结构及表面改性对其填充橡胶复合材料性能的影响,对比了不同表面改性方法对SiO2增强效果的影响,指出基于良好分散性的适度结构化和高效功能化表面改性是提高SiO2增强橡胶复合材料性能的重要因素。简要介绍了纳米SiO在橡胶复合材料中的应用研究现状。

纳米二氧化硅改性聚丙烯复合材料研究进展

介绍了近年来纳米二氧化硅改性聚丙烯复合材料的研究进展,综述了纳米二氧化硅粒子表面处理和添加增容剂改性的主要方法,阐述了纳米粒子与聚合物相容性的提高对复合材料各项性能的改善作用,并讨论了不同纳米二氧化硅颗粒结构对复合材料性能的影响,最后展望了其在改善聚合物渗透性、阻燃性、导电性等方面的发展前景。

聚酰亚胺／二氧化硅-二氧化钛三元纳米复合材料的制备及介电性能

以4,4’-二氨基二苯醚(ODA)和3,3,4,4’-二苯甲酮四酸二酐(BTDA)为单体,以正硅酸乙酯和钛酸丁酯为SiO2和TiO2的前驱体,采用溶胶-凝胶原位生成法制备了聚酰亚胺(PI)复合薄膜。采用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外分光光度计(UV-Vis)对复合材料进行结构表征和性能测试。结果表明,复合膜的热亚胺化反应完全;纳米SiO2、TiO2均匀分散于PI基体中;复合膜透明性好,对紫外光吸收较好。热重分析(TG)和介电性能测试表明,得到了一种热稳定性好、介电性能优良的复合材料,能够满足其在微电子器件领域的使用要求。

溶胶-凝胶法制备可溶性聚酰亚胺/二氧化硅纳米复合材料的研究──Ⅰ.溶胶一凝胶转变过程和反应机理的研究

选取可溶性聚酰亚胺（PI）作为有机高聚物基体．通过正硅酸四乙酯（TEOS）在聚酰胺酸（PAA的N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）溶液中进行溶胶-凝胶反应．制备出新型的聚酰亚胺／二氧化硅（PI／SiO2）纳米复合材料。并用UV－Vis、XPS、IR和SEM等方法对其溶胶-凝胶转变过程和水解-缩合反应机理进行了研究。结果表明，在水解-缩合反应过程中，TEOS与聚酰胺酸发生反应，生成较为稳定的中间产物；在高温亚胺化的同时完成溶胶-凝胶转变，原位（in－situ）生成SiO2凝胶网络，最终制得PI／SiO2纳米复合材料。

纳米二氧化硅/MC尼龙6原位复合材料非等温结晶动力学的研究

通过阴离子开环聚合法制备了纳米二氧化硅 (SiO2 ) /MC尼龙 6原位复合材料。采用差示扫描量热法研究了MC尼龙 6及其原位纳米复合材料的非等温结晶行为 ;并利用修正Avrami方程的Jeziorny和Liu法进一步处理原位纳米复合材料的非等温结晶动力学。结果表明 ,在纳米SiO2 /MC尼龙 6原位复合材料中 ,纳米SiO2 对基体MC尼龙 6的结晶有一定的成核作用 。