EP/纳米SiO_2/空心微珠复合材料的性能研究

选用微米级空心微珠和纳米SiO2作为填料,制备环氧树脂(EP)/纳米SiO2/空心微珠复合材料,研究空心微珠用量对复合材料的拉伸性能和冲击性能的影响,采用扫描电镜(SEM)研究复合材料的断裂模式,初步讨论了复合材料的隔热性能。结果表明,纳米SiO2和空心微珠的加入可以提高复合材料的拉伸强度和冲击强度,并且当空心微珠用量为10%、纳米SiO2用量为3%时,复合材料的各项力学性能最佳。随着空心微珠含量的继续增加,复合材料的拉伸强度和冲击强度均有不同程度的降低,拉伸弹性模量却有提高趋势。此外,空心微珠的加入使复合材料的脆性提高、韧性降低,隔热性能却有所改善。

基于SiO_(2)气凝胶及空心微珠填料的织物用隔热涂料的性能研究

为提高织物用隔热涂料的隔热性能,将SiO_(2)气凝胶和SiO_(2)空心微珠复配作为填料,研究了填料种类和添加量对涂层隔热性能及疏水性能的影响。结果表明:气凝胶和空心微珠分别添加15%和20%时,隔热效果最好,隔热率分别为21.16%和16.17%。10%气凝胶和20%空心微珠进行复配时,涂层隔热效果进一步提升,隔热率可达到24.83%,且此时疏水性能最好,水接触角可达116.82°,这表明隔热材料的复配能进一步提高涂层的隔热性能和疏水性能,可有效拓宽功能性,展现出更加宽阔的应用前景。

空心玻璃微珠/TiO_2复合微球的制备及其性能研究

本文以脲为沉淀剂,通过化学沉淀法成功实现了锐钛矿型二氧化钛壳层在空心玻璃微珠表面的可控组装,从而制备出玻璃/二氧化钛核壳空心微球,并通过XRD、SEM、EDX和拉曼光谱对其结构、形貌、粒径、壳厚和化学组成进行了表征.提出了二氧化钛在空心玻璃微珠表面的定向生长的可能机制和形成过程.

硅源对介孔SiO_2空心球结构的影响

以低度交联的三聚氰胺甲醛（MF）微球为高分子模板剂,采用正硅酸四乙酯（TEOS）和Ludox AS-40硅溶胶2种硅源,分别经溶胶-凝胶法和静电自组装法,制备了T-MF@SiO_2和A-MF@SiO_2核-壳结构复合微球,再辅助高温煅烧模板法除去MF高分子微球,成功制备了T-SiO_2和A-SiO_2空心球。利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电镜（TEM）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、比表面积孔径分布测定仪（BET）等手段对样品的形貌、结构和组分进行了表征和比较,同时,对介孔SiO_2空心球的形成机理也进行了探讨。结果表明：T-SiO_2空心球和A-SiO_2空心球的粒径尺寸在300~400nm,比表面积分别为425m2/g和297m2/g,两者在壳层的完整性、孔径分布的均一性方面存在差异。

TiO2包覆空心玻璃微珠的制备及其在隔热涂料中的应用

基于核-壳材料设计原理,以无水乙醇为溶剂、钛酸正丁酯为钛源、冰醋酸为螯合剂,采用溶胶-凝胶法制备TiO2包覆空心玻璃微珠,探讨了玻璃微珠和水用量、pH值、陈化时间、煅烧温度等反应条件对包覆效果的影响。结果表明:按V(钛酸四丁酯)∶V(无水乙醇)∶V(水)∶V(冰醋酸)∶V(空心玻璃微珠)=10∶60∶5∶3∶10,pH值=3.0~4.0条件制备溶胶,陈化12 h,550℃下煅烧3 h,得到了性能较好的TiO2包覆空心玻璃微珠材料。以自制TiO2包覆空心玻璃微珠为主要隔热材料制备了水性隔热涂料,其添加量为4%,涂料涂层厚度为300μm时,热箱法评估试样板内外表面温差可达15℃,具有良好的隔热效果。

分级介孔SiO_(2)空心微球氨基修饰及木瓜蛋白酶固定化

为了提高SiO_(2)载体材料的酶固定化性能,分别采用接枝法和原位法对自制的分级介孔SiO_(2)空心微球进行氨基修饰,并考察其木瓜蛋白酶固定化性能。与未修饰的样品相比,接枝法修饰后微球一级最可几孔径(8.68~8.70 nm)减小,二级最可几孔径(29.30~29.89 nm)无明显变化,表明氨基主要修饰在一级孔道中。原位法修饰后样品的一级最可几孔径(4.47~7.34 nm)、二级最可几孔径(14.49~19.78 nm)均有明显减小,表明一、二级孔道中均有氨基修饰。与未修饰和接枝法修饰的样品相比,原位法修饰后样品的最大木瓜蛋白酶固定量为750 mg×g^(-1),相对酶活力为121.0%,均高于未修饰和接枝法修饰的样品。原位法氨基修饰在提高SiO_(2)载体材料的酶固定化性能方面更具优势。

弱酸性溶液中快速制备PS/SiO_(2)空心微球及其应用研究

以聚乙烯吡咯烷酮为稳定剂,通过乳液聚合法合成了单分散聚苯乙烯(PS)微球。以PS微球为种子,在弱酸性溶液及不同温度下水解正硅酸乙酯(TEOS),一步合成了具有PS和SiO_(2)复合壳层的空心微球。研究了溶液p H及反应温度对微球空心度的影响,结果表明,能否得到空心微球受制于不同pH及温度下TEOS水解、缩聚速率以及所生成的纳米Si O_(2)对PS微球的包覆程度,溶液pH为3.0左右时,室温下反应就可以得到空心微球;pH升高至4.0~5.0时,反应温度达到40℃以上才可以得到空心微球;pH达到6.0时即使升温至50℃以上也无法得到空心微球。通过实验证实了空心SiO_(2)微球镀层不仅对玻璃具有增透效果,还可以使玻璃表面呈现出超亲水性。

硫代氨基功能化粉煤灰空心微珠@碳纳米管吸附Cu^(2+)研究

碳纳米管作为一维纳米材料,具有高比表面积和结构可控等优点,被广泛应用于吸附领域,同时也因存在疏水性强、表面惰性以及选择性吸附能力差等不足而限制了其在重金属吸附领域的应用。以燃煤废料粉煤灰空心微珠为原料,制备了一种具有高缺陷密度的空心微珠@碳纳米管材料,并通过羧基化、酰氯化在其表面接枝了硫代氨基官能团,将其用于吸附水溶液中的Cu^(2+),结果表明:粉煤灰空心微珠@碳纳米管表面成功引入了羧基、羟基、氨基等官能团,表面Zeta电位降低;吸附容量与吸附过程中的反应温度、初始pH、初始质量浓度呈正相关;在120 min时吸附达到平衡,平衡时复合材料对Cu^(2+)的吸附容量为34.0 mg/g;吸附过程符合Freundlich吸附等温线模型,与准二级动力学模型拟合度高,吸附过程为自发的吸热反应;吸附机理包括离子交换、静电相互作用和表面络合作用。该研究成果可为粉煤灰的高值化利用和水溶液中Cu^(2+)的吸附研究提供参考。

SiO_(2)空心球及SiO_(2)/TiO_(2)复合空心球的制备与性能研究

空心球材料是一种理想的保温结构,其极大降低了表观密度和空气对流换热,增加了热反射,降低了热导系数。因此,空心球材料在建筑、涂料、装潢等领域有着较大的应用前景。采用模板法以聚苯乙烯微球为模板,制备了纳米级SiO_(2)空心球,再以此SiO_(2)空心球为模板,采用包裹沉淀法制备了SiO_(2)/TiO_(2)复合空心球。结果显示:SiO_(2)空心球粒径为150 nm左右,球壳厚度小于10 nm;SiO_(2)/TiO_(2)复合空心球粒径为150 nm左右,球壳厚度约为20 nm,TiO_(2)主要存在于球壳表面。SiO_(2)空心球的太阳光反射率可达80%,导热系数在0.050 W·m^(-1)·K^(-1)~0.054 W·m^(-1)·K^(-1)之间。SiO_(2)/TiO_(2)复合空心球的太阳光反射率在可见-近红外波段可达90%,可见光波段可达95%,导热系数在0.050 W·m^(-1)·K^(-1)~0.052 W·m^(-1)·K^(-1)之间。

SiO_(2)气凝胶及其他功能填料对反射隔热涂料性能影响

为了提高SiO_(2)气凝胶反射隔热涂料的保温隔热性能,研究了亲水、疏水性SiO_(2)气凝胶的掺量对反射隔热涂料的太阳热反射率和隔热温差的影响,以及几种功能性填料的作用。结果表明:掺量1.5%的疏水SiO_(2)气凝胶制得的反射隔热涂料性能最好,其太阳热反射率达到了83.32%,隔热温差达到了31.6℃。掺量为9%的空心玻璃微珠所制的反射隔热涂料的反射率达到85.33%,隔热温差达到32.65℃,是其他功能性填料中表现最佳的一种填料。1.5%疏水SiO_(2)气凝胶和9%空心玻璃微珠复配制得的反射隔热涂料其导热系数为0.041 W·m^(-1)·K^(-1),比各自单独使用制得的反射隔热涂料的导热系数低30%~40%,表现出良好的保温隔热效果。

空心玻璃微珠/纳米TiO_(2)复合材料的制备与表征

为了获得催化活性高、抗磨耗性能强的光催化复合材料,研究通过冷-碱腐蚀处理手段和高温黏附技术,制备空心玻璃微珠-纳米TiO_(2)光催复合材料.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和UV-Vis等设备,对样品进行表征.以汽车尾气为降解对象,采用搓揉试验机和自制的环境测试系统,分别测试复合材料的抗磨耗性能与光催化效能.结果表明,纳米TiO_(2)能够较好地附着到空心玻璃微珠表面,空心玻璃微珠-纳米TiO_(2)光催化复合材料相对于纯纳米TiO_(2)具有更强的透光能力和光催化降解能力.该复合材料对汽车尾气中的一氧化氮和二氧化氮均有显著的降解效果,氮氧化物的净化效果高于一氧化碳和二氧化硫,具有较好的抗磨耗能力.

包覆金红石型TiO_2功能性粉煤灰微珠制备和表征分析

以硫酸钛为钛源,粉煤灰厚壁空心微珠为基体,采用化学沉积和900-1000 ℃煅烧2h的联合工艺制备了表面镀覆金红石型TiO2 的功能性粉煤灰微珠.借助激光粒度分析仪、X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、X射线能谱仪等表征技术对包覆前后微珠粒径分布、化学成分、表面形貌和结构进行了对比分析.275W 红外灯对上表面分别涂抹掺原微珠涂料和掺功能性微珠（占涂料质量的20%）涂料的水泥砂浆基板照射2h,后者基板下表面温度比前者约低1.4℃,这是粉煤灰微珠表面金红石型TiO2 热反射效应作用的结果.

基于Al-SiO_2-蔗糖体系制备空心陶瓷微珠

以Al-SiO2-蔗糖为反应体系,利用自反应淬熄法合成了Al2O3-Si复相空心陶瓷微珠,研究了其形成机制。结果表明,熔射产物由球形、类球形和不规则粉状物三类颗粒组成,球形颗粒和类球形颗粒为内部空心结构,由Al2O3-Si复相以及可能含有的少量未反应SiO2组成,粉状物由SiC、C与可能含有的SiO2和发生反应但未成球的颗粒组成。高的反应放热量与快的反应速率有利于陶瓷熔滴的形成,C氧化产生的大量气体是形成内部空心结构的关键,3个因素共同决定着空心陶瓷微珠的形成。

SiO2气凝胶隔热保温涂料的研究及保温结构优化设计

石油化工行业是国家节能减排重点工程之一,如果相关设备设施保温不当,不仅会造成严重的热量散失,还会对油水分离和输送等产生影响。本文系统介绍了传统的以中空玻璃微珠或陶瓷微珠为主要隔热功能填料的隔热保温涂料的保温机理、性能及其存在的问题;以SiO2气凝胶为主要功能填料的新型隔热保温涂料研究现状及研究中的技术难点;针对不同应用环境,开发兼具防腐、防开裂、隔热保温功能的复合保温结构设计。本文为研制新型耐高温、高效水性无机隔热保温涂料的研究提供了参考方向,为隔热保温涂料在石油化工领域的工程应用提供分析。

空心玻璃微珠/ZnIn_2S_4纳米复合微球的制备及性能

以空心玻璃微珠为载体,通过水热法实现了六方相型ZnIn_2S_4在空心玻璃微珠表面的可控自组装,从而制备出空心玻璃微珠/ZnIn_2S_4核壳复合微球.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、光电子能谱分析(XPS)技术对复合微球的表征,研究了微珠表面活化处理对表面包覆ZnIn_2S_4晶体结构、形貌、光学性质及催化性能的影响.结果表明,空心玻璃微珠分别通过硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)和双氧水活化预处理后,其表面负载ZnIn_2S_4更为均匀,呈层状纳米花瓣结构,并对有机污染物罗丹明B(RhB)有着良好的降解效果.

功能填料对中明度反射隔热氟碳涂层性能的影响

使用水性氟碳树脂乳液配制了中明度反射隔热涂料,研究了亚微米级二氧化钛(Ti O2)、空心玻璃微珠等功能填料对反射隔热涂层性能的影响。涂层的隔热温差采用自制碘钨灯装置进行测试。涂层测试结果表明:随Ti O2填料用量的增加,涂层断裂伸长率、光泽度及其在混凝土基面的黏结强度均逐渐下降;当Ti O2填料用量增加至15 g后,涂层的抗拉强度开始明显下降;在涂料中添加空心玻璃微珠后,涂层的断裂伸长率和抗拉强度均会下降,但在微珠用量为2~5 g时变化较小;当空心玻璃微珠用量增加至3 g后,涂层光泽度(60°角)降低至20以下,呈哑光状态。隔热温差测试结果表明:Ti O2填料的加入提高了降温效果,当其用量达到10 g以后,继续增加填料用量对提高涂层反射隔热效果无明显影响;空心玻璃微珠填料的加入亦可提高降温效果,在本体系中的最佳用量为8 g。

基于钢桥面铺装层内部温度变化监测的隔热降温材料优选试验研究

为进一步探索对钢桥面沥青铺装层高温病害的预防性研究,该文利用热电偶连接数显装置的温度监测设备,在完成室外模拟监测钢桥面铺装结构内部温度试验检测方法和隔热降温型铺装结构设计的基础上,对分别基于MMA+纳米SiO2气凝胶保温毡+GA+SMA钢桥面铺装结构和掺轻质空心玻璃微珠的MMA+GA+SMA钢桥面铺装结构以及MMA+GA+SMA普通钢桥面铺装结构进行了同一试验环境下的沥青铺装层内部温度监测。试验结果显示:相比普通钢桥面铺装结构,纳米SiO2气凝胶保温毡对沥青铺装层可实现约18%的平均降温幅度,掺轻质空心玻璃微珠的MMA对沥青铺装层可实现约11%的平均降温幅度。综合沥青铺装层内部温度波动范围、平均降温幅度以及钢板与沥青铺装层温度的差异大小3个方面评判,认为设置有纳米SiO2气凝胶保温毡的钢桥面铺装结构对沥青铺装层的隔热降温作用最为显著。

具备隔音隔热性能的PVC复合材料的制备及其性能研究

以回收废弃聚氯乙烯(PVC)管材料粉末为原料,利用三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)对其进行扩链改性,再添加硅烷偶联剂KH-550改性的SiO_(2)空心微珠,制备了具有隔音隔热功能的PVC板材,实现对废弃PVC材料的回收利用。结果表明:TAIC能够有效提高PVC熔体黏度,并通过扩大PVC分子链长度改善PVC板的力学性能。改性SiO_(2)微珠能够对PVC起增刚作用,从而提高PVC板的力学性能。改性SiO_(2)微珠能够提高PVC板疏水性和隔音、隔热性能。当改性SiO_(2)微珠含量为3份时,PVC板的导热系数从0.35 W/(m·K)降至0.14 W/(m·K)。当改性SiO_(2)微珠含量为15份时,PVC板在800~1 400 Hz段的最大声波阻隔率从50%左右提高到97%左右。