纤维素-SiO_(2)的制备及在净化变压器油中的应用

变压器绝缘油在电力设备运行过程中会逐渐劣化,导致变压器油电气性能、理化性能大幅降低。采用吸附相反应技术,将亲水SiO_(2)纳米颗粒固载在微晶纤维素(microcrystalline cellulose,MCC)上,制备出具有高吸附性能的改性纤维素集尘体材料,联合静电吸附技术净化处理脏污变压器油。对于SiO_(2)改性纤维素集尘体材料,通过油品净化效果测试得出,最佳的制备条件为溶胀后干燥12 h,作为硅源的正硅酸乙酯(TEOS)加入量为6 g;将上述条件下合成的改性纤维素集尘体材料,置于静电净油反应器内,二者协同净化脏污变压器油后,油品的主要运行指标如水分由最初的32.0 mg/L以上降至23.5 mg/L以下,且其他包括介质损耗因数、酸值和体积电阻率等关键指标也均已达到运行油的国家标准。可见,静电技术结合改性纤维素吸附材料能够有效吸附油中的杂质颗粒。

ZrO_(2)/SiO_(2)改性隔热纤维素微纤维气凝胶复合织物的制备及其性能

为制备一种隔热的功能纺织品,分别以涤棉混纺机织物、PP熔喷无纺布、PP纺粘无纺布为骨架材料,将经2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)介导氧化后的纤维素微纤维与Zr^(4+)、SiO_(2)前体溶液的混合液浇筑到织物表面,经冷冻干燥后制备ZrO_(2)和SiO_(2)改性的隔热纤维素微纤维(CMF)气凝胶复合织物。通过傅立叶红外(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、热成像仪、厚度仪、强力拉伸仪等对气凝胶复合织物进行表面形貌、化学组成、隔热性能及服用性能分析。结果表明:气凝胶复合织物具有较高孔隙率,且气凝胶层与织物表面结合良好;FTIR和XRD表明Zr和Si成功附着在织物表面构成耐高温层;随着气凝胶层厚度的增加,复合织物的隔热性能也有所提升。本文制备的气凝胶复合织物具备优良的隔热性能,且服用性能良好。

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。

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。

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。

纤维素气凝胶及纤维素-SiO_2复合气凝胶的疏水改性

利用NaOH/Thiourea/H2O作为溶剂体系,采用低温冷冻,常温解冻的方法制备了纤维素水凝胶。通过对正硅酸乙酯(TEOS)水解-缩聚反应速率的控制,采用浸泡的方法获得了纤维素-SiO2复合水凝胶。使用冷冻干燥法分别得到了纤维素气凝胶和纤维素-SiO2复合气凝胶。经过冷等离子改性,以CCl4为等离子体,纤维素及其复合气凝胶由亲水型转变为疏水型,水接触角分别为102°,132°。SiO2的复合降低了纤维素气凝胶的亲水性,复合气凝胶的结构有利于疏水改性。本工作得到的疏水型纤维素气凝胶和复合气凝胶材料,为其在更多领域的应用提供了可能性。

改性纤维素对水中Ni^(2+)的吸附研究

从花生壳中提取纤维素,并对其进行柠檬酸改性,考查改性后纤维素对水中Ni^(2+)的吸附特性。实验考查了柠檬酸用量、酯化反应时间等因素对吸附的影响。结果表明:柠檬酸用量为0.16 g·g^(-1)、酯化时间为120 min时,改性后纤维素对镍离子有较高的吸附率。红外光谱分析发现,柠檬酸改性后纤维素的羟基吸收峰显著减弱且出现新的羧基峰。当溶液pH为7、吸附150 min时,对镍去除率为61.08%。等温吸附实验表明,柠檬酸改性纤维素对镍离子吸附可以用Langmuir等温模型表述。

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。

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%.

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)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。

改性柚皮纤维素对Pb^(2+)的吸附动力学研究

以柚皮为原料制备柚皮纤维素,并在一定条件下,与琥珀酸酐反应制取改性纤维素吸附剂(Cell 5和Cell 6),用于吸附水溶液中的Pb2+,研究改性柚皮纤维素对Pb2+的吸附平衡和吸附动力学特性。结果表明:Cell 5和Cell 6对Pb2+的吸附符合动力学二级反应,生物吸附作用遵循Langmuir等温吸附方程,Cell 5和Cell 6的最大吸附量分别达到142.86mg/g和181.82mg/g。

纳米SiO_2/纤维素包装薄膜结构形态及性能研究

采用具有活性基团的硅烷偶联剂KH550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)对纳米SiO2粒子的表面进行改性。以NMMO为溶剂,以纤维素为原料,并向铸膜液中添加改性纳米SiO2,制备改性纳米SiO2/纤维素膜。采用原子力显微镜(AFM)观察了改性纳米SiO2/纤维素薄膜的表面形态,结合电子显微镜(SEM)观察其断面结构,并测定了薄膜的力学性能和透氧透湿性能。实验结果表明:改性后的SiO2较好的在铸膜液中分散,当SiO2粒径为30nm,添加量为2%,偶联剂用量为5%时,纳米复合纤维素膜的各项性能达到最佳。

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。

改性纤维素微球的制备及其对Pb^(2+)吸附性能的研究

利用绿色环保的碱/尿素/水溶剂体系直接制备纤维素溶液共混聚乙烯亚胺(PEI),然后通过高压静电法制备再生纤维素微球,并与戊二醛交联固定化,制备了复合型吸附材料。借助吸附动力学和吸附等温方程研究了改性纤维素微球对Pb2+的吸附性能,结果表明改性纤维素微球对Pb2+具有较好的吸附容量达到9.46 mg/g,相比空白微球提高50%以上,并且吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温方程。

纤维素纳米晶体对热升华转印纸涂层性能影响研究

本研究通过酸水解法制备纤维素纳米晶体(CNC)悬浮液,将其加入SiO_(2)/羧甲基纤维素钠(CMC)涂料中,形成一种热升华转印纸生物基涂层。结果表明,CNC对SiO_(2)/CMC团聚具有一定的分散作用。与SiO_(2)/CMC涂层的热升华转印纸相比,CNC添加量为2.0%的SiO_(2)/CMC/CNC涂层的热升华转印纸纵、横向抗张指数分别提高了9.2%、9.3%,平滑度提高了31.9%,透气度下降了46.0%,油墨吸收值下降了3.4%、干燥速度提高了24.3%,承印物平均色密度值由1.01升高至1.21,油墨转移率由80.1%升高至88.5%。由此可见,CNC添加提高了热升华转印纸的机械和热转印性能。

纳米SiO_(2)在乳化沥青中的不同形态及对乳液存储稳定性的影响

乳化沥青存储性能不足一直是影响其应用的较大问题,中国已有将纳米SiO_(2)粒子作为添加剂来改善乳化沥青稳定性的研究,但其效果不明显。该文基于Pickering乳液原理将表面改性后的纳米SiO_(2)作为乳化剂直接乳化基质沥青,探究是否比纳米SiO_(2)作为改性添加剂对乳化沥青的稳定性改善效果更佳。首先分别制备了普通改性乳化沥青A、纳米SiO_(2)做改性添加剂的乳化沥青B和基于新型纳米SiO_(2)Pickering乳液乳化的乳化沥青C共3种乳化沥青,然后通过光学显微镜与SEM,探究纳米SiO_(2)粒子分别作为乳化剂和改性剂时乳化沥青表面结构的微观形貌差异,分析3种乳化沥青中乳液颗粒的不同形态;最后通过室内乳化沥青试验和乳液颗粒粒径分析,进一步论证纳米SiO_(2)分别作为乳化剂与改性剂对于乳化沥青存储稳定性的差异及差异机理。微观与宏观试验均表明纳米SiO_(2)作为乳化剂比作改性剂能使乳化沥青具备更好的稳定性。该文的研究说明纳米SiO_(2)用作乳化剂能更好地解决乳化沥青稳定性不足的问题,具有很好的应用前景。

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%。