纳米SiO_(2)界面剂对新旧混凝土界面抗渗性能和微观结构影响研究

采用试验的方法探究了纳米SiO_(2)界面剂对新旧混凝土界面劈裂黏结强度和抗渗性能的影响,其使用形式包括喷洒稀释溶液及作为增强相的砂浆界面剂两种方式,并与整体现浇试件及传统界面凿毛组的抗渗性能进行对比分析.同时,借助扫描电子显微镜(SEM)对不同纳米界面剂的黏结面微观结构进行了探究.最后,从界面强度、抗渗性能和微观机理3方面分析了纳米SiO_(2)界面剂对新旧混凝土界面黏结性能的影响.结果表明:两种纳米SiO_(2)界面剂均能不同程度地提高界面黏结强度及其抗渗性能,其中纳米SiO_(2)砂浆界面剂效果明显优于纳米SiO_(2)溶液组,且两者均存在最优掺量,分别为3.75%和2.5%;随着界面粗糙度的增加,黏结试件渗水高度和相对渗透系数逐渐降低;界面相对渗透系数与劈裂强度呈负相关,且相比于劈裂强度,相对渗透系数对界面缺陷更敏感.微观分析结果表明:纳米SiO_(2)的掺入改变了界面过渡区(ITZ)水化产物数量和C-S-H凝胶形貌,有效抑制了界面孔隙网络贯通,使ITZ微观结构更为致密.

球形纳米SiO_(2)的制备及其铝热剂的燃烧性能研究

采用溶胶-凝胶法,通过正交试验优化,制备平均粒径为120nm的球形纳米SiO_(2)。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、红外光谱仪及全自动比表面及孔隙度分析仪等手段对该纳米SiO_(2)进行了表征。将制得的纳米SiO_(2)与Al粉和纳米MnO_(2)混合,配制成零氧平衡的复合铝热剂,详细测试了该铝热剂的燃烧性能。结果表明:低温有利于颗粒粒径的控制和分散度的调整。溶液的介电常数对颗粒形成有较大影响。正硅酸乙酯和氨水的浓度与SiO_(2)颗粒大小成正比。BET数据表明,纳米SiO_(2)比表面积较大,为微孔和介孔的混合结构。SiO_(2)的粒度大小对铝热剂的燃烧时间与效率有很大影响。随着SiO_(2)粒径的减小,铝热剂的燃烧压力峰值及增压速率得到了显著的提升,这为纳米SiO_(2)在复合铝热剂中的应用提供了参考。

PHC管桩桩头混凝土掺纳米SiO_(2)及钢纤维的抗锤击性研究

为提高PHC管桩抗锤击性能,对掺纳米SiO_(2)钢纤维的混凝土进行研究,比选出质量及性价比最优的方法。分析表明,在本次研究范围内,掺加纳米SiO_(2)时,随着掺量的增加,抗锤击性呈现先增后减的趋势;掺加钢纤维时,随着掺量的增加,抗锤击性各项指标均显著提升。综合比较得出,掺钢纤维对锤击性能提升效果较为显著。

非离子-阴离子Bola型表面活性剂和纳米SiO2颗粒协同稳定的双重响应型O/W乳状液

合成了一种非离子-阴离子Bola型智能表面活性剂,通过pH-响应可以在非离子型CH_(3)O(EO)_(5)-R_(11)-COOH(pHpKa)之间转换。单独使用时,非离子型和Bola型分别表现为不良乳化剂和优良乳化剂。与纳米SiO_(2)颗粒复配使用时,非离子型能与SiO_(2)颗粒协同稳定O/W(正癸烷)型Pickering乳状液,其中表面活性剂通过氢键作用吸附到颗粒表面产生原位疏水化作用,提高了颗粒的表面活性,并且这种Pickering乳状液具有pH-和温度-双重响应性,能够通过改变pH或者温度使乳状液在稳定和破乳之间实现多次转换。另一方面,Bola型CH_(3)O(EO)5-R_(11)-COONa能够与纳米SiO_(2)颗粒协同稳定分散液包油(oil-in-dispersion)乳状液,该乳状液具有良好的耐温性,但对调节pH时产生的盐较为敏感。然而与破乳后能完全返回水相便于回收再利用的同系物CH_(3)O(EO)7-R_(11)-COOH相比,具有较短EO链的CH_(3)O(EO)_(5)-R_(11)-COOH无论处于非离子型还是Bola型状态仍具有相当的油溶性,破乳后不能完全返回水相,表明EO数大小对这类新型智能表面活性剂的性能有显著的影响。

PVA纤维-纳米SiO2对混凝土抗疲劳性能的影响及机理分析

为研究PVA纤维和纳米SiO2的掺入对混凝土抗疲劳性能的影响,设计了单掺PVA纤维(P组)、单掺纳米SiO2(S组)和混掺PVA纤维与纳米SiO2(SP组)3组试件,对其展开疲劳后的单轴压缩试验,以经历疲劳荷载后混凝土试件的相对动弹性模量和抗压强度,作为分析评价不同掺料方式对混凝土疲劳性能影响的评价指标,并利用SEM电镜扫描试验研究了掺合料的微观作用机理。结果表明:3组混凝土较普通混凝土在抗疲劳性能上都有明显的提升,S组在提高混凝土强度方面表现最为明显;而SP组能够更有效地抑制混凝土内部劣化损伤的发展。从作用机理上来讲,PVA纤维是通过提高混凝土各单元间的抗拉能力,有效降低了混凝土在疲劳荷载作用下的损伤破坏,相当于延长了混凝土的破坏过程;而纳米SiO2则是通过参与反应生成C-S-H(水化硅酸钙)凝胶填充混凝土薄弱区,提高了混凝土的抗压强度,相当于提高了混凝土在疲劳荷载作用下的破坏起点。研究成果对混凝土结构抗疲劳设计有参考价值。

表面活性改性剂对纳米NiB/SiO_2粉体催化活性的影响

利用TG-DTA分析研究了表面活性改性剂对纳米NiB/SiO2粒子催化高氯酸铵(AP)热分解反应活性的影响。结果表明,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对SiO2载体表面改性效果最好,对NiB/SiO2粉体催化AP热分解的活性改善最明显。质量分数5%的纳米NiB/SiO2/CTAB粉体将AP的低温热分解质量损失提高了22%,并将AP高温热分解峰温降低了60℃左右。以上结果说明,纳米NiB/SiO2粉体可被用作AP基固体推进剂燃速调节剂,其基本性质和制备工艺还需深入研究和改进。

掺纳米SiO_2和掺硅粉高强混凝土性能的比较

对掺纳米SiO2和掺硅粉高强混凝土性能进行了研究,同时应用XRD和SEM对纳米SiO2、硅粉与水泥硬化浆体/大理石界面中氢氧化钙的反应程度进行了探讨.结果表明,掺入1%～3%纳米SiO2能显著提高混凝土的抗折强度、提高混凝土早期抗压强度和劈裂抗拉强度.掺3%纳米SiO2的混凝土,与掺10%硅粉的混凝土相比,其抗折强度约提高4%～6%,而与不掺硅粉的混凝土相比,其抗折强度约提高31%～57%.在3%相同掺量的条件下,与硅粉比较,纳米SiO2能更有效地吸收水泥硬化浆体/大理石界面中所富集的氢氧化钙,更有效地细化界面中的氢氧化钙晶粒,从而起到改善界面的积极作用.

表面修饰SiO_2纳米微粒对锂基脂抗磨性能影响的研究

合成了表面修饰S iO2纳米微粒,利用四球摩擦磨损试验机考察了S iO2纳米微粒作为锂基脂添加剂的摩擦磨损行为,用扫描电子显微镜、能量色散谱仪和X射线光电子能谱仪对钢球磨损表面进行了分析.结果表明:S iO2纳米微粒作为锂基脂添加剂具有良好的抗磨损性能,能够显著提高锂基脂的失效载荷.这是由于在摩擦过程中,S iO2纳米微粒富集在磨损表面并形成边界润滑膜,对磨损表面起到修复作用,从而使得锂基脂的抗磨和承载能力明显提高.

硅烷偶联剂KH570对纳米SiO_2的表面改性及其分散稳定性

采用硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2实现表面改性,并利用透射电镜(TEM)、粒径分析、Zeta电位、红外光谱(FTIR)等方法对改性后纳米SiO2的表面结构和在有机介质中的分散稳定性进行分析表征。结果表明,通过硅烷偶联剂KH570表面改性后,颗粒表面覆盖了硅烷偶联剂的有机官能团,提高了SiO2纳米颗粒在水溶液中的Zeta电位,降低了颗粒团聚程度。改性后的纳米SiO2粉体在有机溶剂中的团聚块体尺寸明显减小,从200nm降低到不足100nm。

硅烷偶联剂KH-570表面改性纳米SiO_2

采用硅烷偶联剂KH-570在酸性条件下对纳米SiO2表面进行改性,并对改性前后的纳米SiO2采用粒径分析仪、傅里叶红外变换光谱仪、紫外-可见光光谱仪、扫描电镜等仪器进行了分析和表征。结果表明,硅烷偶联剂KH-570能成功地对纳米SiO2表面进行改性,使其表面化学键合了硅烷偶联剂的有机官能团,降低了颗粒团聚程度。

多孔SiO_2与TiO_2复合纳米材料的制备及光催化性能

在溶胶-水热法所合成的锐钛矿相TiO2纳米晶基础上,利用模板剂调制的SiO2溶胶进一步合成了多孔SiO2与TiO2复合纳米粒子,重点研究了复合SiO2对纳米锐钛矿相TiO2热稳定性及光催化活性的影响.结果表明,复合SiO2提高了纳米锐钛矿相TiO2的热稳定性,经过900℃热处理后的TiO2仍然具有以锐钛矿相为主的相组成.在光催化降解罗丹明B实验过程中,经过高温热处理的复合纳米材料表现出优于Degussa P25 TiO2的活性,这主要与其锐钛矿相结晶度提高和具有较大比表面积等有关.

单分散纳米SiO_2的制备及其作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

以正硅酸乙酯为原料制备了单分散纳米SiO2并表征了其结构,利用四球摩擦磨损试验机测定了所制备的纳米SiO2作为500SN基础油添加剂的摩擦学性能.结果表明:所制备的SiO2为粒径60nm左右的球形微粒,其表面含有大量羟基,具有无定形晶体结构;纳米SiO2作为添加剂可以显著提高500SN基础油的承载能力和抗磨性能,当纳米SiO2的添加量为2.0%时,相应的pB值最高、磨斑直径最小、摩擦系数最低.

NiB/SiO_2非晶态合金催化剂用于糠醇加氢制四氢糠醇的研究

用化学镀方法制备了负载型N iB/S iO2非晶态合金催化剂,并采用ICP、BET、TEM、XRD等手段研究了N iB在S iO2表面的存在状态及非晶性质。研究了糠醇在该催化剂上加氢制备四氢糠醇的反应行为,考察了反应温度、压力、搅拌速度等因素对催化剂性能的影响。结果表明,在2.0 MPa、120℃、550 r/m in时,糠醇的转化率在99%以上,四氢糠醇的选择性可达100%。在此条件下和骨架N i的催化性能相当。

纳米SiO_2增韧改性环氧树脂的研究

通过高剪切分散和催化剂的催化相结合的方法,使纳米SiO2粒子与环氧树脂发生化学键接,制得纳米SiO2改性环氧树脂。利用拉伸测试、扫描电子显微镜(SEM)、显微红外分析等手段对改性环氧树脂的性能和结构进行了研究。结果表明,纳米SiO2的化学改性在环氧树脂中引入了Si-O-C键,较大地提高了环氧树脂的拉伸强度、断裂伸长率,使环氧树脂柔韧性增强,且耐蚀性也有所提高。

纳米SiO_2/尼龙66复合材料的力学性能和热性能

采用熔融共混的方法在双螺杆挤出机上制备出纳米SiO2/尼龙66复合材料,并对其力学性能和热性能进行了研究。结果表明:复合材料的拉伸强度和弹性模量随纳米SiO2含量的增加而提高。当SiO2质量分数为3%时,复合材料的拉伸强度达到最大,增幅为11.2%;当SiO2质量分数为5%时,弹性模量达到最大,增幅为30.1%。复合材料的储能模量和玻璃化转变温度较纯尼龙66也有明显提高。差示扫描量热法(DSC)分析显示,纳米SiO2的加入一方面阻碍了尼龙66的结晶过程,降低了材料的结晶温度;另一方面它又能作为形核剂,增加尼龙66的形核位置,提高形核率。

SiO_2/SnO_2复合纳米微粒添加剂的摩擦学性能及其对磨损表面的修复作用研究

采用化学方法制备了SiO2/SnO2复合纳米微粒,分别采用四球摩擦磨损试验机和环-块摩擦磨损试验机考察了其作为矿物油添加剂的抗磨减摩性能及对磨损表面的修复作用.用扫描电子显微镜观察、分析了磨斑表面形貌,并探讨了复合纳米微粒添加剂的润滑作用机理.结果表明,SiO2/SnO2复合纳米微粒添加剂具有优良的减摩抗磨性能,且对磨损表面具有一定的修复作用.其原因在于,SiO2/SnO2复合纳米微粒在摩擦表面沉积并在接触区的高温高压作用下熔融铺展,形成低剪切强度的表面膜.

静电纺丝技术制备TiO_2/SiO_2复合中空纳米纤维与表征

用静电纺丝技术成功制备出复合中空TiO2/SiO2纳米纤维。用动态热分析仪、红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和X射线能谱仪等分析技术对样品进行了表征。分析结果表明,得到的产物为复合中空TiO2/SiO2纳米纤维,以非晶SiO2为外壳,内壁由粒径为50 nm的晶态TiO2粒子组成,复合中空纳米纤维平均直径2μm,长度>100μm。讨论了复合中空纳米纤维的形成机制,复合纤维在烧结过程中,芯层TiO2纳米粒子向外表面扩散,与壳层SiO2粒子形成新化学键,得到复合中空纳米纤维。

硼砂协同纳米SiO2、TiO2交联改性PVA基膜材料及其透湿和抑菌性分析

为提高聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)基涂膜保鲜材料的阻湿性能,以水蒸气透过系数(water vapor permeability,WVP)为响应值,采用响应面法研究硼砂协同纳米SiO2、TiO2交联改性PVA基膜材料对WVP的影响。结果表明:硼砂协同纳米SiO2、纳米TiO2交联改性PVA能显著降低PVA基膜材料的WVP(P<0.05),硼砂与纳米SiO2及TiO2添加量对WVP有显著的交互作用(P<0.05);以膜材料WVP最低为响应值,优化成膜工艺条件为纳米SiO2添加量0.033 g/100 mL、纳米TiO2添加量0.042 g/100 mL、硼砂添加量0.032 g/100 mL,此条件下WVP为(9.729±0.074)mg/(m·d·kPa),比PVA单膜降低了44.68%。优化的PVA基复合膜抑菌性提高,可以使大肠杆菌菌落总数降低1个数量级。

纳米SiO_2与常规SiO_2颗粒对Hela细胞的细胞毒性作用

为了探讨纳米SiO2和常规SiO2颗粒对Hela细胞的细胞毒性作用,采用不同浓度的纳米SiO2和常规SiO2颗粒(0.05、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6μg·μL-1)对Hela细胞进行12h染毒,应用MTT法检测细胞毒性效应.研究发现,较低浓度(≤0.2μg·μL-1)的纳米SiO2和常规SiO2对Hela细胞无明显细胞毒性(p>0.05);较高浓度时,纳米SiO2(≥0.4μg·μL-1)和常规SiO2(≥0.8μg·μL-1)对Hela细胞具有明显细胞毒性作用(p<0.01),并且随浓度增大细胞毒性增强;当浓度≥0.4μg·μL-1时,纳米SiO2的细胞毒性明显高于相同浓度的常规SiO2(p<0.05).以上结果表明,纳米SiO2和常规SiO2颗粒均能对Hela细胞产生细胞毒性,且纳米SiO2的细胞毒性强于常规SiO2;低浓度(≤0.2μg·μL-1)的纳米SiO2和常规SiO2具有很好的生物相容性.

纳米SiO_2的表面改性及其在聚氨酯弹性体中的应用

用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对表面包覆Al(OH)3的纳米SiO2进行了改性处理。通过IR、自动电位粒度仪和FESEM等测试手段对表面处理前后纳米SiO2的表面结构、界面电性能和分散状况进行了分析表征。考查了处理前后纳米SiO2与聚氨酯弹性体(PUE)的相容性及其对PUE材料力学性能的影响。结果表明,经SDBS对表面包覆Al(OH)3的纳米SiO2粉体进行改性后,纳米SiO2粉体的团聚现象减少,分散性提高,单个纳米SiO2颗粒的平均粒径约为30nm;经表面处理后的纳米SiO2粉体与有机基体PUE的相容性增强,并对PUE材料的力学性能有了较大的改善,能同时达到增强增韧的效果。