镁合金表面介孔SiO_(2)改性等离子体电解氧化复合涂层组织与性能研究

为了在镁合金表面制备对损伤具有自修复能力的复合涂层,本文将负载了缓蚀剂8-羟基喹啉(8-HQ)的介孔SiO_(2)微容器掺杂在环氧树脂涂层中,并涂敷在经等离子电解氧化处理的镁合金AZ91D试样表面,制备了介孔SiO_(2)改性的等离子体电解氧化复合涂层。采用TEM、FT-IR、UV及TGA研究了8-HQ在微容器中的负载及释放规律;通过SEM、电化学测试研究了改性后的复合涂层表面微观形貌、耐蚀性、自修复效果及其自修复机理。研究结果表明:8-HQ在介孔SiO_(2)内的最大负载率约为16%,并在40 min内基本释放完全;通过预制缺陷,证明了涂层具备自修复能力,且自修复效率约为93%;改性后的复合涂层表现出更好的耐蚀性,从而提高了镁合金在实际应用中的使用寿命。

镧改性Cu/SiO_(2)催化剂的乙酸甲酯高效加氢催化性能研究

采用蒸氨法制备了镧(La)改性的负载型铜硅(Cu/SiO_(2))催化剂,并对其乙酸甲酯(MeOAc)气相加氢制乙醇(EtOH)的催化性能进行了研究。采用N2吸附-脱附(N2adsorption-desorption)、X射线粉末衍射(XRD)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、氢气程序升温还原(H2-TPR)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、高分辨透射电镜(HRTEM)、光电子能谱(XPS)和原子发射光谱仪(AES)等手段对催化剂进行了的表征,发现La物种的加入产生了较多的层状硅酸铜,增强了Cu和La物种之间的相互作用。La物种的加入在结构方面提高了催化剂的比表面积,降低了铜物种的粒径,提高了铜物种的分散度;在电子还原调控方面提高了Cu+的含量,增强了催化剂吸附酰基和甲氧基的能力。与未改性的Cu/SiO_(2)催化剂相比,镧改性后Cu/SiO_(2)催化剂的乙酸甲酯加氢性能得到大幅提升;其中La掺杂量0.5%的Cu/SiO_(2)催化剂表现出最佳的催化性能,乙酸甲酯转化率达98.5%,乙醇的总收率为97.0%。

纳米SiO_(2)/MUG复合改性剂的制备及其改性材性能研究

为进一步提升三聚氰胺-尿素-葡萄糖(MUG)生物质树脂改性木材尺寸稳定性,采用单一或复合硅源[纳米SiO_(2)、KH550(K5)、KH560(K6)单一或复配后]与MUG生物质树脂复合,制得K5/MUG、K6/MUG、Si/MUG、Si/K5/MUG、Si/K6/MUG 5种有机-无机复合改性剂,分别浸渍处理人工林杨木,考察不同改性剂对杨木密度、吸水性、尺寸稳定性和力学强度等性能的影响,优选出性能最佳的复合改性剂,利用SEM和FTIR分析改性剂的分布及与木材组分的反应情况,探明复合硅协同效应及复合体系之间的相互作用机制。结果表明,5种复合改性剂均具有良好渗透性,改性材的吸药量均>200%、增重率均>44%,吸水性均比素材显著降低;其中,以5%质量分数的KH550、1%质量分数的纳米SiO_(2)和30%质量分数的MUG复合改性杨木的径向、弦向和体积湿胀率最低,分别为1.14%、2.13%和3.20%;增容率最小(8.1%);抗胀缩率最高(77.5%);顺纹抗压强度最高(130.9 MPa),较素材提高了92.03%。纳米SiO_(2)经KH550接枝改性后,能更均匀分散于MUG树脂中,并被树脂包覆固化于木材内,有机-无机协同效应使复合体系的交联程度提高,无机Si元素的刚性增加了木材机械支撑强度。因此,硅烷偶联剂改性纳米SiO_(2)能进一步提升MUG改性材的尺寸稳定性和力学强度等性能。

硅烷偶联剂改性对气相SiO_(2)电缆绝缘复合材料性能的影响

气相SiO_(2)是一种多孔的纳米材料,具有低介电常数、耐高温和耐辐射等优点,作为SiO_(2)电缆的绝缘材料在航空航天等领域得到广泛应用,但气相SiO_(2)复合材料表面存在大量硅羟基使之容易吸潮,因此研究改性剂对气相SiO_(2)复合材料介电性能的影响具有重要意义。选用3种不同的硅烷偶联剂(KH550、KH560、KH570)对气相SiO_(2)电缆绝缘复合材料进行改性,采用显微结构分析、红外光谱分析、宽频介电阻抗谱仪分析等方法研究了不同硅烷偶联剂对气相SiO_(2)电缆绝缘复合材料疏水性能以及介电性能的影响。结果表明硅烷偶联剂KH570对气相SiO_(2)电缆绝缘复合材料的改性效果最好,改性后复合材料吸潮率降低了89.95%,10MHz频率下介电常数和介电损耗角正切分别减小8.63%和31.85%,大幅度提高了气相SiO_(2)电缆绝缘复合材料的疏水性能和介电性能。

改性纳米SiO_(2)颗粒提高CO_(2)泡沫稳定性

泡沫注入作为一种提高采收率的方法,其稳定性和改善泡沫从裂缝向基质的运移一直是裂缝性油藏泡沫注入领域的2个主要问题。使用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)对二氧化硅纳米颗粒进行改性来稳定二氧化碳泡沫,选择FTIR分析和接触角测量表征泡沫的产生和稳定性。实验在不同质量分数的NPs(0.04%~0.20%)、2种质量分数的SDS(0.236%~0.472%)、存在和不存在MgCl_(2)盐的情况下进行。结果表明:APTES对二氧化硅进行表面改性后,纳米颗粒在油水体系中更亲油,在空气-水体系中更亲气。这反过来又放大了改性二氧化硅(MS)向水气界面的迁移,增强了CO_(2)泡沫的稳定性。泡沫稳定性实验证实了这一机制的存在,将泡沫稳定剂从二氧化硅切换到MS纳米颗粒导致泡沫最大半衰期增加33.3%。泡沫性不受NPs类型的影响;然而,由于SDS在纳米颗粒表面的吸附,泡沫性降低。

纳米SiO_(2)粒子表面接枝共聚合物微球的制备及其吸附Cu^(2+)性能

采用KH570对纳米SiO_(2)进行改性,将其作为Pickering乳液的稳定剂;利用反相(Pickering)乳液聚合法制备SiO_(2)@丙烯酰胺(AM)-丙烯酸(AA)共聚物复合微球,并对改性前后纳米SiO_(2)以及复合微球的结构、形貌及质量损失进行了表征;探究pH值、温度和单体比例对复合微球吸附Cu^(2+)效果影响,并对吸附过程进行动力学和吸附等温线拟合。结果表明,改性后的纳米SiO_(2)亲油性增强,提高稳定乳液的能力;Cu^(2+)吸附实验表明,复合微球吸附的最佳pH值为6,且吸附量随着AA用量增加而增大;复合微球吸附Cu^(2+)的过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型。

PE/纳米SiO_(2)复合改性沥青性能研究

为了实现塑料高效回收利用,促进道路建设行业低碳绿色发展。本研究采用2%,4%,6%聚乙烯(PE)和0.2%纳米SiO_(2)制备PE/SiO_(2)复合改性沥青,进行常规性能、储存稳定性、流变性能等试验,并与4%SBS改性沥青进行对比。结果表明:PE/SiO_(2)复合改性可改善沥青的高温性能,PE掺量越大,性能提高越明显。当PE掺量大于4%时,PE/SiO_(2)复合改性沥青高温性能优于4%SBS改性沥青。PE降低了沥青的不可恢复蠕变柔量,提高了蠕变恢复率,改善了沥青高温抗变形能力和弹性恢复能力。掺入0.2%纳米SiO_(2)后PE/SiO_(2)复合改性沥青的软化点差减小,一定程度上改善了PE改性沥青的储存稳定性。但是PE对沥青的低温性能有负面影响。

纳米SiO_(2)表面改性及耐电晕漆包线漆的制备

采用纳米粒子改性、逐步分散的方法解决漆包线漆中纳米粒子团聚的难题。分别用乳化剂OP-10、硅烷偶联剂AP1231、硅烷偶联剂A112、γ-丙基三甲氧基硅烷(KH-560)和N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺(KH-792)5种改性剂对纳米SiO_(2)粒子表面进行改性,研究改性剂种类、改性剂用量、改性温度及改性时间对纳米SiO_(2)粒子改性效果的影响,通过耐电晕性能测试对比了改性前后的纳米SiO_(2)粒子对耐电晕漆包线漆性能的影响,并用透射电子显微镜(TEM)观察改性前后纳米SiO_(2)粒子的分散状况。结果表明:经KH-560改性后的纳米SiO_(2)在漆包线漆中分散性最好,其最佳工艺条件为:KH-560质量分数为1.5%,改性温度为90℃,改性时间为4 h。将改性后的纳米SiO_(2)逐步均匀分散到漆包线漆中,可以得到高稳定性、耐电晕时间>50 h的漆包线漆,适宜的纳米SiO_(2)添加量为13.5%。

表面改性纳米SiO_(2)在水基钻井液中的应用及研究进展

近年来,随着石油钻探工业的深入发展,改性纳米SiO_(2)为页岩微裂缝的封堵提供了新的可能。介绍了纳米SiO_(2)材料的优点与不足,综述了目前常用的表面改性纳米SiO_(2)的原理和方法,以及研究了改性纳米SiO_(2)在水基钻井液中对钻井液的流变性、降滤失性、页岩抑制性、封堵性和润滑性的影响。最后指出了改性纳米SiO_(2)在钻井液应用研究中存在的问题。

SiO_(2)高效节能气凝胶隔热材料的制备及性能研究

以N,N-二甲基甲酰胺为干燥剂,通过常压干燥法制备了SiO_(2)气凝胶隔热材料,研究了正硅酸乙酯和水的摩尔比对SiO_(2)气凝胶形貌、物相结构、孔径分布、力学性能和导热性能的影响。结果表明,SiO_(2)气凝胶隔热材料为典型的非晶结构,具有有序的介孔孔道,随着水摩尔比的增大,气凝胶的孔道结构有序度逐渐提高,宏观形貌更加完整且致密,摩尔比n(TEOS)∶n(水)=1∶30制备出的气凝胶的多孔网格结构最为致密。随着水摩尔比的增大,SiO_(2)气凝胶的比表面积、抗压强度先增大后降低,导热系数先降低后增大。当摩尔比n(TEOS)∶n(水)=1∶30时,气凝胶比表面积最大为441 m^(2)/g,对应的孔体积为0.414 cm^(3)/g,孔径分布为3.75 nm,抗压强度最大为29.79 kPa,导热系数最低为0.022 W/(m·K),保温性能最优。以TMCS和正己烷对SiO_(2)气凝胶进行疏水改性,体积比V(TMCS)∶V(正己烷)=1∶10时,SiO_(2)气凝胶表面的接触角达到最大值139.6°,疏水性能最佳,热稳定性也得到改善。

改性纳米SiO_(2)增强聚丙烯酰胺基凝胶的性能研究

为提升聚丙烯酰胺基水凝胶的综合性能,增加其可用性,用KH-570改性纳米SiO_(2),制得毫米级的改性纳米SiO_(2)复合聚丙烯酰胺基凝胶颗粒。并与丙烯酰胺和丙烯酸发生共聚反应,形成共聚物,探究改性纳米SiO_(2)添加量对复合凝胶的吸水倍率、强度、溶解时间以及残留率的影响。结果表明,改性纳米SiO_(2)添加量在15%~17%时,复合凝胶颗粒的吸水倍率和强度在各温度段有较大提升;凝胶完全溶解后,残留物为纳米SiO_(2),对环境无害,有望应用在石油开采领域,减少对环境的破坏。

强流脉冲电子束M2高速钢表面改性组织和耐磨性能

目的 改善M2高速钢表面组织,提高其耐磨性和红硬性。方法 利用强流脉冲电子束(HCPEB)进行M2高速钢表面辐照改性处理,工作参数包括加速电压25 kV,脉冲宽度2.5μs,能量密度4 J/cm^(2),脉冲次数3、8和15次。采用MEF-4型光学显微镜和Zygo 9000型3D表面光学轮廓仪观察辐照前后样品表面形貌。采用XRD-6000型X射线衍射仪分析改性层组成。采用DMH-2LS型努氏显微硬度计测量样品表面和截面硬度。采用CFT-I型摩擦磨损试验机测量表面耐磨性能。在600℃下保温1 h后空冷,测量样品表面硬度变化用以比较红硬性。结果 HCPEB改性M2高速钢样品表面重熔并出现熔坑,随脉冲次数增加,熔坑数量减少且尺寸增加,表面粗糙度下降,15次脉冲处理样品表面形成大量孪晶,熔坑内部出现熔孔和微裂纹。重熔层组织细化致密,碳化物类型改变,碳化物颗粒尺寸减小,残余奥氏体数量增加。相对于未改性样品,15次脉冲处理样品表面硬度提高53.5%,磨损体积减小16.5%,红硬性提高19.2%。结论 HCPEB可有效改善M2高速钢表面组织,使表面显微硬度、耐磨性和红硬性指标均有明显提高。

高分子改性SiO_(2)气凝胶保温涂料的制备

结合改性气凝胶的制备方法,进行基于高分子改性SiO_(2)气凝胶的保温涂料制备,并对改性后的气凝胶性能及涂料隔热性能进行测试,结果表明改性方案的可行性。

改性纳米SiO_(2)超支化共聚物在中低渗油藏提高采收率的性能研究

为了提高中低渗油藏的采收率,采用自由基聚合反应合成了一种以改性纳米SiO_(2)为核、聚丙烯酰胺为亲水支链的改性纳米SiO_(2)超支化共聚物(MSHP).通过一系列的实验对MSHPs的结构与流变性能进行了表征,结果表明,MSHPs具有良好的稳定性、平均粒径小,为210 nm,并具有均匀的网状交联结构;使用幂律方程对不同条件下MSHPs的流变曲线进行拟合,质量浓度提高,K值增大,溶液的黏度增大;对于质量浓度为1000 mg/L的聚合物溶液,温度提高至75℃,K值从15.510降低至8.915,增黏效果下降;而矿化度提高后,溶液表观黏度降低,高剪切速率下,出现剪切变稠现象.油滴剥离与岩心驱替实验表明:相同浓度条件下的SDS溶液加入1000 mg/L的MSHPs后,油膜剥离速度显著提高;一次水驱含水率为98%后注入0.5PV的MSHPs和后续水驱后,可进一步提高中低渗岩心的采收率分别为12.1%和14.2%.

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。

改性纳米SiO_(2)驱油剂结构表征及流变性能研究

为了显著提高低渗油藏的原油采收率,相对于传统聚合物驱油剂,纳米流体因其优异的流度控制、润湿性改变性能以及良好的耐温、耐盐、抗剪切的特点而受到研究者青睐。通过一系列的实验对改性二氧化硅(SiO_(2))的结构和性能进行了表征以及测定了其纳米流体在不同条件下的表观黏度,研究了温度、纳米颗粒浓度和矿化度对改性SiO_(2)纳米流体流变性能的影响。实验表明:改性纳米SiO_(2)具有良好的稳定性且平均粒径小,为22.92 nm,以及具有一定的交联结构;温度升高,溶液的表观黏度降低;并且随着纳米颗粒浓度的增加,溶液表观黏度呈现先增大后减小的趋势,浓度为0.5%的溶液在高剪切速率下黏度最大,最大为1.833 mPa·s;而矿化度提高后,溶液表观黏度降低。通过对改性SiO_(2)纳米颗粒的研究,其具有良好的耐温、耐盐、抗剪和控制注入流体流度的特性,对提高采收率具有一定的积极意义。

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。

纳米SiO_2表面超支化聚合物接枝改性的新方法

提出了一种对纳米SiO2表面进行化学改性的新方法。即在催化剂的存在下,以纳米SiO2为反应中心核,纳米SiO2表面上的活性羟基与AB2型单体发生一步缩聚反应,在纳米SiO2表面接枝超支化聚合物。FT-IR和TEM的表征证明纳米SiO2表面接枝上了超支化聚合物。研究表明,得到的超支化聚合物接枝改性纳米SiO2的表面性质有较大的改变,在乙醇、氯仿等溶剂中有很好的分散性和稳定性。

渗吸驱油用改性纳米SiO_(2)研究现状及展望

改性纳米SiO_(2)渗吸驱油技术在实现超低渗油藏提高采收率方面具有优势。从结构分离压力、改变储层润湿性、降低油水界面张力和密度差异角度分析了改性纳米SiO_(2)的渗吸驱油机理,概述了纳米SiO_(2)化学改性、半化学/物理吸附改性及原位合成改性的国内外研究现状,展望了改性纳米SiO_(2)在超低渗油藏提高采收率领域的未来研究重点。