SiO2颗粒分散液浓度对建筑结构钢锌系复合磷化膜耐蚀性的影响

通过硫酸铜点滴实验、静态浸泡实验以及电化学阻抗谱测试,以变色时间、电荷转移电阻、低频阻抗模值等作为指标,研究了SiO2颗粒分散液浓度对锌系复合磷化膜耐蚀性的影响。结果表明:SiO2颗粒分散液浓度对磷化膜的耐蚀性有较显著的影响,随着SiO2颗粒分散液浓度从10 mL/L增加到60 mL/L,磷化膜变色时间从116 s逐渐延长到170 s,电荷转移电阻从1.170 kΩ·cm2逐渐增大到4.580 kΩ·cm2,低频阻抗模值从0.635 kΩ·cm2逐渐增大到3.845 kΩ·cm2,说明磷化膜的耐蚀性有较大幅度提高。随着SiO2颗粒分散液浓度从60 mL/L继续增加到80 mL/L,磷化膜变色时间、电荷转移电阻和低频阻抗模值都变化不大,其耐蚀性未进一步提高。但SiO2颗粒分散液浓度超过80 mL/L后,磷化膜的耐蚀性明显变差。

表面活性剂对镀镍液中SiO_2纳米颗粒分散的影响

电镀溶液中纳米颗粒的分散是复合镀技术中需要解决的首要问题,以十六烷基三甲基溴化铵和聚乙二醇-10000为分散剂,对镀镍溶液中的SiO2纳米颗粒进行改性。通过沉降实验对表面改性后的SiO2纳米颗粒悬浮液的稳定性进行了比较分析。结果表明,当十六烷基三甲基溴化铵和聚乙二醇-10000在悬浮液中的质量浓度分别为2g/L和1.5g/L时,SiO2纳米颗粒能够均匀悬浮,稳定分散。

聚乙烯亚胺对纳米SiO_2空心颗粒分散行为的影响

采用在制备过程中添加聚电解质型分散剂聚乙烯亚胺(PEI)和在制备好的纳米SiO2空心颗粒水悬浮液中添加PEI并球磨这两种方法对纳米SiO2空心颗粒进行分散,并对这两种方法进行了比较,最后采用以PEI作为分散剂,利用球磨工艺,对已制备的纳米SiO2空心颗粒水悬浮液进行分散的方法,研究了PEI在纳米SiO2空心颗粒表面的吸附行为及水悬浮液的分散稳定性。结果表明,PEI在纳米SiO2空心颗粒表面的吸附提高了颗粒间的排斥势能,改善了纳米SiO2空心颗粒的团聚问题及其悬浮液的稳定性。并阐明了加入PEI后纳米SiO2空心颗粒表面ζ电位的变化趋势、不同pH值下PEI在纳米SiO2空心颗粒表面的吸附量与其加入量的关系等。

利用W/O微乳液制备具有规则介孔结构的单分散球形纳米SiO_2

用氨水、环己烷、壬基酚聚氧乙烯(10)醚和正构醇制备了稳定的W/O微乳液.在该微乳液中,使正硅酸乙酯在碱性条件下水解制备得到了纳米级SiO2.SiO2粒径为60～90 nm,并且为单分散的球形颗粒;其粒径随微乳液中H2O与表面活性剂摩尔比的增加而增加.考察了影响SiO2孔径分布的因素,当W/O微乳液中H2O与表面活性剂的摩尔比为5以及采用正辛醇为助表面活性剂时,可以制得孔分布较窄且主要位于介孔范围的纳米SiO2.

介质pH及离子强度对纳米SiO_2颗粒分散度的影响机制初探

【目的】分析介质pH及离子强度对纳米SiO_2(nSiO_2)颗粒分散度的影响。【方法】采用分散试验分析了不同介质pH和NaNO_3浓度对10nm nSiO_2颗粒分散度的影响,并通过多组分表面电荷调控模型理论及泊松-玻尔兹曼方程对影响机制进行了初步探讨。【结果】nSiO_2颗粒分散度随着NaNO_3浓度的增加而降低,但随着介质pH的升高而增加,并在pH 7.39以后逐渐趋于稳定;随着介质pH的增大,nSiO_2颗粒的表面电荷密度(σ)增加,但增加介质的离子强度及nSiO_2颗粒的粒径会逐渐降低σ。nSiO_2颗粒粒径的变化会导致其表面H+的分布发生改变,从而引起σ的变化。双电层结构的拟合结果表明,当双电层结构厚度与粒径比值(λD/Dp)<0.2时,nSiO_2颗粒的σ主要受控于粒径大小,可忽略离子强度和pH的影响;当λD/Dp>0.2时,nSiO_2颗粒的σ不仅受控于粒径大小,还与介质的离子强度和pH密切相关。【结论】nSiO_2颗粒的σ与粒径大小、介质的pH和离子强度密切相关。

反相微乳液法制备超顺磁性核壳Fe_3O_4@SiO_2纳米颗粒

分别用一步法和两步法在Tritonx-100/正己醇/环己烷/水反相微乳液体系中,以纳米Fe_3O_4粒子为核,利用正硅酸乙酯在碱性条件下水解制备纳米Fe_3O_4@SiO_2纳米颗粒。通过XRD、FT-IR、SEM、TEM和VSM对复合颗粒的晶体结构、结合状态、表面形貌、微观特征和磁学特性进行了表征。结果表明,2种方法制备的Fe_3O_4核均为尖晶石结构,SiO_2壳均为无定形结构;复合颗粒呈球形,且团聚在一起;相比较而言,一步法分散性较两步法要好;两者都具有超顺磁性,在室温、外场为1T时磁化强度分别为23emu/g、11emu/g。

纳米SiO2分散液对水泥基材料性能的影响及机理

对团聚粒径较大的沉淀纳米SiO2微粉进行湿法球磨,制备纳米SiO2分散液,研究了掺纳米SiO2分散液对新拌和硬化水泥基材料性能的影响及机理。结果表明:纳米SiO2掺量为1%时,随球磨时间延长,其促进水泥水化、改善新拌水泥砂浆流动性和对硬化水泥砂浆的增强效果均渐趋显著,其原因是由于球磨处理可有效减小纳米SiO 2团聚粒径,改善其吸钙能力和填充效应;纳米SiO2掺量增加到2%时,其对砂浆流动性和强度的进一步改善未见明显效果,其原因可能是由于掺量较高时,其发挥填充效应所需纳米SiO2出现冗余,而硬化团聚颗粒本身因强度和弹性模量较小,反而成为硬化水泥石中的薄弱环节。

单分散疏水SiO_2改性苯丙乳液的制备及其性能

采用种子-半连续乳液聚合法,以硅烷偶联剂KH-560表面改性的单分散二氧化硅为改性材料,制得单分散疏水性SiO2改性的复合苯丙乳液。对乳液及涂膜性能进行了红外光谱、粒径分析、接触角和热失重表征。考察了不同含量的SiO2对转化率、凝胶率、化学稳定性、机械稳定性和涂膜的硬度、耐盐雾时间的影响。结果表明,SiO2用量为单体质量的2.0%,改性后的乳液及涂膜各项性能明显提高。

纳米SiO2防气窜乳液制备及分散稳定性研究

针对高温高压超深油气井防气窜固井技术难题,以纳米SiO2作为原材料制备的防气窜乳液具有良好的抗温性和防气窜效果,但超细纳米材料颗粒表面存在非常多的硅羟基,极易团聚在一起,乳液里的固相材料会沉淀、结块,造成产品失效。本文以搅拌分散为实验手段,研制了纳米SiO2防气窜乳液,通过Zeta电位、表观黏度、粒径分析、稳定性分析等表征方法,研究了影响乳液分散稳定性的化学因素。结果表明:纳米SiO2乳液的pH值应在11~12,颗粒间的静电斥力强,乳液的平均粒径小、表观黏度低,分散效果好;电解质存在压缩双电层效应,可大幅度降低纳米颗粒间的静电斥力,制备纳米SiO2防窜乳液应避免引入电解质;电位阻型分散剂SCNF加量达到5%时就接近饱和吸附量,当分散剂加量过大后,只能对外相水产生增黏作用;加入稳定剂增加了纳米SiO2颗粒的布朗运动阻力,可以大幅度提高纳米SiO2防窜乳液的稳定性,所制得的乳液平均粒径小于200 nm,固含量可达45%,室温下可储存一年以上,底部无析水沉淀现象。

基于Janus SiO_2/PS纳米颗粒的乳液相行为及流变性

从微观状态和流变性能方面对克拉玛依油田81#联合站原油与Janus SiO_2/PS纳米颗粒水分散体系在不同质量分数(C_S)及不同水油体积比(R_WO)条件下形成乳液的相行为进行了研究。固定C_S=0.100%,当R_WO≤7/3时,Janus SiO_2/PS纳米颗粒水分散体系与原油形成稳定的油包水乳液,乳液液滴粒径和黏度都随水油体积比升高而增大;当R_WO>7/3时,油水混合液分为上、下两相,上部为油包水乳液,下部以水为主,乳液黏度随水油体积比升高而降低。固定R_WO=7/3,当0.080%≤C_S≤0.300%时,油水完全混相,乳液黏度超过原油黏度的60倍,并且在高剪切速率时剪切变稀;当C_S<0.080%或C_S>0.300%时,油水混合液分为两相,并且黏度随分水体积增加而降低。固定R_WO=4/6,当0.001%≤C_S≤0.500%时,油水完全混相,乳液黏度为55~75 m Pa·s,并在剪切速率为3.00~70.00 s^(-1)时剪切增稠。以上结果表明,Janus SiO_2/PS纳米颗粒水分散体系使原油在较高含水条件下形成稳定高黏的油包水乳液,并且在一定水油体积比范围内含水越高乳液黏度越高。这个研究结果为非均质油藏扩大波及体积提供了新思路。

SiO_2纳米颗粒与聚氧乙烯对Pickering乳液的协同稳定作用

研究了聚氧乙烯(PEO)与SiO2纳米颗粒对水/二甲苯体系Pickering乳液的协同稳定作用.实验发现,PEO的存在减小了乳液液滴的平均直径,抑制了乳液的相反转,有效阻止了乳液的熟化,使乳液具有更好的稳定性.进一步对纳米颗粒膜的流变性质进行研究,结果表明,PEO高分子促进了纳米颗粒形成更大尺寸的聚集结构,提高了其在界面上的吸附性,增强了颗粒膜的力学性能,在较小颗粒用量条件下使得Gibbs稳定性判据得到满足.

SiO2纳米颗粒与十六烷基二甲基乙基溴化铵协同构建CO2/水乳液及其表征

利用SiO2纳米颗粒与阳离子表面活性剂十六烷基二甲基乙基溴化铵(EHDAB)协同构建CO2/水乳液,通过破乳时间、Zeta电位、吸附等温线、界面张力以及表观黏度的测试,研究了EHDAB在SiO2颗粒表面的吸附情况及对所构建乳液稳定性的影响。实验结果表明,对于EHDAB/SiO2构建的乳液,随EHDAB含量的增加,乳液稳定性先增加后降低,然后趋于稳定,且热稳定性较好。EHDAB与SiO2的质量浓度比为0.1时,所构建乳液的稳定性最高。EHDAB主要用于乳液的形成,SiO2纳米颗粒则用于增强乳液的稳定性,固体颗粒稳定乳液的机理主要为机械阻隔机理。

SiO_2纳米颗粒与SDS对CO_2泡沫的协同稳定作用

CO2驱油时,由表面活性剂溶液产生的CO2泡沫稳定性较差,加入纳米颗粒后可与表面活性剂产生协同作用,从而提高CO2泡沫的稳定性.通过泡沫评价实验、界面张力实验和扩张黏弹性模量实验,研究改性SiO2纳米颗粒与表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）对CO2泡沫的协同稳定作用.结果表明：SiO2纳米颗粒与水的接触角大于79.83°时,能与SDS产生有效协同稳定作用,且协同稳定作用仅在SDS/SiO2混合溶液一定质量浓度比区间范围内存在,当质量浓度比为0.10～0.40时,协同稳定作用随质量浓度比增大,呈现先增强后减弱的规律;当质量浓度比为0.17左右时协同稳定作用最强;当质量浓度比大于0.40时,二者无有效协同稳定作用.SDS与SiO2纳米颗粒对CO2泡沫的协同稳定机理主要包括改善颗粒在界面的吸附位置、减弱歧化作用、改善界面性质及增大体相黏度.研究结果对提高三次采油中CO2驱的采收率具有指导意义.

微乳液法制备纳米球形SiO_2的正交实验研究

在W/O微乳液体系下,采用TritonX-100作非离子表面活性剂,正丁醇作助表面活性剂、环己烷作油相,正硅酸乙酯为硅源、氨水为催化剂制备了纳米球形SiO2粒子。通过正交试验,采用L9（33）正交表,并运用正交设计的极差分析、方差分析确定各主要原料对制备球形纳米SiO2的影响,找出了对粒径影响显著的因素。实验结果表明：水和表面活性剂摩尔比对粒径影响最显著,并随之增大而增大;正硅酸乙酯浓度、氨水浓度增大,SiO2粒径也随之增大,但影响不显著。实验制取的SiO2粒子粒径在40-120 nm,单分散性好,粒度窄,球形率高。

聚丙烯酸钠对纳米SiO_2分散稳定性能的影响

选择了聚丙烯酸钠(PAAS)作为分散剂,并通过激光粒度分析仪对纳米颗粒的分散稳定性进行评价,通过红外光谱仪对分散剂在颗粒表面的吸附状态进行识别.发现聚丙烯酸钠能够显著提高纳米SiO2颗粒的分散稳定性,但是,当聚丙烯酸钠的添加量过大而达到过饱和时,反而会造成体系中纳米颗粒分散稳定性的降低;对于相同质量分数的聚丙烯酸钠,低pH值增加了纳米SiO2颗粒与聚丙烯酸钠形成氢键的几率,促进了聚丙烯酸钠在纳米SiO2颗粒表面上的吸附,纳米颗粒的分散稳定性提高.

纳米SiO_2分散乙醇介质过程中的解团聚行为

将纳米SiO2粉体通过高速剪切、强力超声和3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（MPS）偶联改性等手段分散于乙醇介质中,通过粒径分析（DLS）和透射电镜（TEM）考察了乙醇中SiO2的分散状态,通过红外光谱（FTIR）和热重分析（TG）表征了SiO2颗粒表面的偶联情况。发现超声分散对SiO2聚集体具有较好的解软团聚作用,但这种解团聚效果会随放置时间的延长而逐渐失效。SiO2颗粒表面偶联2%-5%的MPS后,可有效提高解软团聚效果的稳定性,相应的SiO2可在乙醇分散液中达到亚微米级的稳定均匀分散。

表面活性剂修饰SiO_2纳米颗粒增强油/水界面活性分子动力学模拟

中高渗透率老油田进入高含水开采期后,剩余油分布零散,提高采收率难度大。纳米颗粒在老油田提高采收率方面优势明显:它在水中形成纳米尺度的小颗粒,大幅降低油水界面张力,使孔隙中的原油易于被驱替出来;同时,纳米颗粒对小孔道有暂时堵塞作用,通过扩大波及提高采收率。采用分子动力学模拟方法,研究了SiO_2纳米颗粒接枝各类表面活性剂的溶液分散性和界面活性。首先筛选得到羧酸链修饰的SiO_2体系,考察了降低油水界面张力的能力(从50.880 m N/m降低至37.956 mN/m)。引入Janus结构(双子结构),设计了烷烃和羧酸表面活性剂混合修饰的SiO_2纳米颗粒。研究结果表明,该结构能够进一步降低油/水界面张力(从37.956 mN/m降低至32.028 mN/m),表明了纳米颗粒表面修饰表面活性剂体系与界面活性之间的构效关系,为高效纳米驱油剂的设计与实验合成提供了一定的理论依据。

电介质NaCl对改进的Stber法制备SiO_2胶体颗粒的影响

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,以20 ml TEOS,125 ml无水乙醇,6 ml 氨水,18 ml蒸馏水,在15~30 mg范围内调节电介质 NaCl 用量,通过改进的 St?ber 法得到了420~800 nm粒径范围内的SiO2胶体颗粒；利用 X 射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段分析了 NaCl 用量对 SiO2胶体颗粒粒径及形貌的影响。结果表明,不同用量的NaCl能对SiO2胶体颗粒的单分散性、球形度等方面产生明显的影响；此外,对NaCl的作用机理进行了初步的探讨。

单分散球形介孔SiO2的合成与表征

以十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,甲醇为共溶剂,氢氧化钠为催化剂,采用水热法制备出不同粒径、单一分散、高度有序的介孔SiO2微球,并利用扫描电子显微镜(SEM)对所制备的微球进行表征。考察了体系中CTAC浓度、TEOS浓度、甲醇的比率和温度等条件对所制备的SiO2微球的粒径及分散性的影响。同时采用XRD、BET、HRTEM等手段对样品进行分析表征。结果表明合成的单分散球形SiO2具有有序的六方相介孔结构,并且具有较高的比表面积。

SiO_2用量对单分散聚脲多孔微球的影响

通过沉淀聚合,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为单体,质量比为3:7的水与丙酮的混合溶液为溶剂,Si O2纳米颗粒为模板制备Si O2/聚脲复合微球,用Na OH溶液刻蚀掉Si O2后得到聚脲多孔微球。固定IPDI用量,改变模板Si O2纳米颗粒的用量制取聚脲多孔微球,用扫描电子显微镜观察微球的形貌,并对聚脲多孔微球的粒径、单分散性进行了测算。结果表明,不加Si O2纳米颗粒制得的实心聚脲微球粒径不均一,加入Si O2纳米颗粒后,制得的聚多孔脲微球的粒径增大,单分散性提高。