聚丙烯织物表面超亲水涂层构筑及其油水分离性能

[目的]为得到具有优秀耐久性和高油水分离效率的超亲水性聚丙烯(PP)分离材料。[方法]通过将天然来源的羧甲基纤维素(CMC)与聚丙烯织物共价结合,制备出一种具有超亲水-水下超疏油性能涂层的改性PP织物。通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对改性后的样品进行分析,利用接触角测量仪和自建油水分离装置测试了改性PP织物的润湿性及油水分离性能。[结果]改性PP织物在空气中的水接触角低至0°,在水下对不同油(包括正己烷、甲苯、煤油、柴油、汽油和石油醚)的接触角都不低于150°,对油水混合物的分离效率都可达到98%以上,分离时的水通量高达69449 L/(m^(2)·h)以上。经过50次循环分离、酸碱盐溶液腐蚀浸泡8 h、砂纸刮擦30次、高含沙量水冲刷2 h等多项测试后,改性PP织物均保持优异的水下疏油性和大于97%的油水分离效率。从微观结构与化学组成的角度揭示了是表面粗糙度与亲水基团的协同作用使PP织物由最初的疏水亲油转变为超亲水-水下超疏油。[结论]通过化学键连接的方式可以在PP织物表面成功构筑牢固结合的超亲水涂层。该改性过程绿色、简便、低成本,能赋予PP织物优异、耐久的油水分离性能。改性后的PP织物有望在复杂水体环境下的油水分离场景中应用。

基于熔融沉积3D打印聚乳酸基复合材料的研究进展

目的半结晶性聚乳酸(PLA)因透明性好、力学性能优异、能生物降解等优点,在加工领域表现出适用范围广等特性,因此对PLA基复合材料在3D打印技术中的研究应用及最新进展状况进行总结,以期提供借鉴与参考。方法以熔融沉积成型(FDM)、PLA基体为主线,在查阅近年中外文献基础上,分别从PLA结构性能、3D打印成型工艺、PLA基复合材料改性等方面进行了探讨,着重分析工艺参数的技术优化,以及复合材料的结构改性最新研究进展。结果FDM制备PLA基复合材料的研究取得了丰硕的成果,在3D打印行业中表现优异,潜力巨大,商品化程度越来越高。结论低廉、高效、可定制的3D打印受到国内外科研工作者广泛关注与青睐,随着新技术的不断探索和突破,以及纳米材质和新型聚合物材料等新型材质应用,使3D打印在成型加工技术上占据绝对优势。

熔融沉积制备聚乳酸基体复合材料的研究进展

熔融沉积增材制造(FDM)是3D打印成型技术中应用最为广泛的形式之一,表现出操作简单、实用性强、可个性化定制等特点。聚乳酸(PLA)作为一种FDM技术最常用的可生物降解材料,其制品在医学、工业等领域有潜在的广泛应用。然而,与传统成型方法比较,经FDM打印成型的PLA制品的机械力学性能较低,其使用范围受到限制。因此,重点综述了近几年FDM在制备高性能PLA基复合材料方面取得的研究进展,并提出未来的挑战和发展方向。

水下超疏油不锈钢网的制备及其油水分离性能研究

目的利用简便工艺,得到具有抗菌和可循环性的油水混合物高效分离用水下超疏油不锈钢网(SSM)材料。方法将酸洗预处理后的不锈钢网依次浸入羧甲基纤维素、海泡石分散液和壳聚糖季铵盐溶液中改性处理,得到可高效分离油水混合物的水下超疏油不锈钢网。利用接触角测量仪、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪等设备对改性后不锈钢网的微观形貌结构、润湿性、稳定性、抑菌性以及油水分离效果进行了测试分析。结果改性后不锈钢网表面被成功地构筑了一层具有微/纳米级结构的绿色亲水涂层,在空气中水接触角可达到0°,水下对不同油的接触角都可达到150°以上(在经酸、碱、盐溶液腐蚀浸泡8 h及物理刮擦20次后依然如此);对于不同种类的油水混合物分离效率都可达到98%以上,经过20次循环分离及酸碱盐溶液腐蚀浸泡8 h后分离效率仍大于97%,且对于金黄色葡萄球菌具有良好的抗菌效果。结论通过浸涂与液相沉积方法简便环保地在不锈钢网表面构筑了具有抗菌性的水下超疏油涂层,对于多种油水混合物都表现出优异的分离性能,本研究为超亲水-水下超疏油分离材料低成本绿色简便制备提供了新的思路。

活化石墨烯微片对聚β-羟基丁酸酯结晶性能和热性能的影响

采用溶液浇铸法制备了聚β-羟基丁酸酯(PHB)/活化石墨烯微片(GONPs)复合材料,并研究了GONPs对PHB晶体结构、非等温结晶性能、热分解温度和热加工稳定性的影响。结果表明:GONPs加快了PHB的非等温结晶,但不会改变PHB的晶体结构;PHB的结晶度和热分解温度均随GONPs用量的增加而提高;GONPs对PHB热加工稳定性的影响不显著,但PHB自热解发生后,PHB/GONPs复合材料的热降解程度较纯PHB变缓。

有序PEO/PHB核壳超细纤维的制备及性能

以聚氧乙烯(PEO)/氯仿溶剂为核层纺丝液,聚β-羟基丁酸酯(PHB)/氯仿溶剂为壳层纺丝液,通过同轴静电纺丝技术和高速旋转接收辊制备了有序排列的PEO/PHB核壳超细纤维。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、X射线衍射仪(XRD)和动态热机械分析仪(DMA)对制备的PEO/PHB核壳超细纤维膜的表面形貌、核壳结构、热性能、结晶性能和力学性能进行表征。结果表明:实验制备的PEO/PHB纤维具有显著的核壳结构,纤维排列有序,纤维平均直径为0.57~1.27μm;PEO/PHB核壳超细纤维晶体结构中含有组分PHB的α型晶体和组分PEO的单斜晶体;增加纺丝电压,纤维直径减小,结晶度先增大后减小;增加推注速度,纤维直径增大,结晶度先增大后减小;增加收集距离,纤维直径先减小后增大,结晶度先增加后减小。改变单一纺丝条件,在纺丝电压18 kV或推注速度0.07 mm/min或收集距离8 cm的条件下所制备的纤维膜均具有较高的力学性能;与纯PHB纤维和纯PEO纤维比较,有序排列PEO/PHB核壳超细纤维中各组分热学稳定性均有所提高。

具有螺旋结构的PEO/PHB核壳超细纤维的制备及表征

以三氯甲烷为溶剂,聚β-羟基丁酸酯(PHB)为壳层纺丝液,聚氧乙烯(PEO)为核层纺丝液,采用同轴静电纺丝法制备了具有螺旋结构的PEO/PHB核壳超细纤维,并通过透射电镜(TEM)、全反射傅里叶变换红外光谱仪(ATR-FTIR)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)对纤维形貌、组成和热性能进行了表征。结果表明:调控纺丝工艺条件,可制备出光滑无孔、螺旋无孔、螺旋多孔的PEO/PHB核壳超细纤维;当纺丝温度为35℃、电压为14 kV、推注速度为0.03 mm/min、接收距离为12 cm、滚筒转速为50 r/min时,可获得直径分布均匀的多孔螺旋结构的PEO/PHB核壳超细纤维;多孔螺旋结构的PEO/PHB核壳超细纤维中PHB组分的起始分解温度和终止分解温度较纯PHB纤维有所提高,热分解速率变化不明显,而PEO组分的起始分解温度较纯PEO纤维有所提高,热分解速率降低,终止分解温度变化不明显。

用于二氧化碳捕获的卟啉基微孔聚合物的简易制备

通过分子设计经简易的“一锅法”合成了两种新颖的卟啉基微孔聚合物(PMPs)。基于红外光谱与固体核磁碳谱、扫描电镜和物理吸附仪表征了聚合物的化学结构、微观形貌和孔结构。扫描电镜测试表明PMPs具有球形形貌。以四(4-醛基苯基)硅烷与吡咯制备的四苯基硅烷核卟啉基微孔聚合物PMP-Si展现出高的比表面积,高达814 m^(2)/g。在273 K和压力为0.1 MPa的条件下,PMPs展现出高达138.9 mg/g的CO_(2)吸附量,超过了很多报道的多孔材料。具有高二氧化碳吸附量的PMPs在CO_(2)的捕获具有潜在的应用价值。

流变学评价聚乳酸共混体系相容性的研究

流变学是构建聚合物共混体系组成、相态结构和流变行为关系的一种有效手段。运用旋转流变仪,通过低频未端区斜率法、Cole-Cole曲线法、Han曲线法和Van Gurp-Palmen曲线法表征及探讨了不同分子量大小的聚乳酸组成的二元共混体系的相容性。结果表明,质量组分比为90/10的聚乳酸共混体系具有相容性高、黏度及模量大和塑化效果优的特点;通过流变学评价聚乳酸共混体系相容性的策略是可行的。

多孔共价三嗪骨架的简易合成及碘捕获研究

采用廉价的三聚氯氰与六苯基苯通过一锅法合成了一种共价三嗪骨架材料(CTF-HPB)。利用红外光谱和固体核磁碳谱研究其化学结构。热失重分析表明CTF-HPB具有良好的热稳定性。CTF-HPB的比表面积高达1159 m^(2)/g。在75℃下,CTF-HPB对碘的吸附量高达2183 mg/g。其次,对CTF-HPB碘吸附过程进行动力学分析,符合伪一级动力学模型,为物理吸附。此外,在120℃下,碘吸附饱和的CTF-HPB在360 min后对碘的释放率高达88%。碘吸附循环测试表明经4次循环测试后CTF-HPB仍可吸附1935 mg/g的碘。高的碘吸附量预示着CTF-HPB在碘捕获方面具有潜在的应用价值。