随着国家支持力度加大和制造业的转型升级,我国化工新材料得到了快速发展,在聚氨酯、工程塑料、氟硅材料、膜材料和电子化学品等领域均取得了重大突破,并实现了产业化生产,涌现出万华、鲁西、东岳等一大批独具发展特色、技术优势明显的化工新材料企业。但我国化工新材料行业起步晚,目前整体发展仍然不足,对外依存度高达36%。今后,需要在理论研究和基础研究上下大力气,重点突破一批关键基础材料、先进基础工艺、产业基础技术,努力开创与石油和化学工业强国相适应的化工新材料先进制造业。

硅元素因其优异的耐高温、富韧性、憎水性,被广泛用于无机-有机复合材料中,在酚醛树脂中的改性应用更成为了近些年研究的热点。阐述了含硅化合物改性酚醛树脂应用研究进展,主要介绍了硅改性酚醛树脂复合材料的微观形貌、热稳定性和机械强度,最后对其前景进行了展望。

氧化石墨烯(GO)由于其独特的物理化学性质而在先进材料领域引起广泛关注。石墨烯作为一种机械强度高的蜂窝状的单分子层二维网络结构碳纳米材料,在分离膜领域表现出了优异的性能。基于石墨烯材料结构特点,对其膜材料的制备方法、传质机理及膜分离技术应用进行了概述,旨在为石墨烯膜材料的推广提供理论基础与实践经验。

石墨烯作为新兴碳材料,可用作各类材料的载体以提高材料性能。综述了石墨烯常见的几种制备方法及近年石墨烯在载体方面的应用,并指出目前研究出现的问题。

微波吸波材料需要满足微波吸收强度大、吸收频带宽、厚度薄和质量轻等要求,聚合物/纳米杂化材料是实现这些要求的一个重要方向。近年来,各种不同组成、不同结构的聚合物基纳米杂化吸波材料的报道正逐年增加。从聚合物基纳米杂化复合吸波材料、聚合物基纳米分子杂化吸波材料和聚合物基体三方面,综述了其研究进展。探讨聚合物基纳米杂化吸波材料的结构与性能之间的关系,提出获得高性能聚合物基纳米杂化吸波材料的研究思路。

碳纳米管(CNT)/聚苯胺(PANI)(CNT/PANI)二元复合材料具有优异的综合性能。CNT/PANI通常采用电化学法和化学法合成,采用化学法合成CNT/PANI,最大的挑战是获到可处理的CNT/PANI。综述了CNT/PANI的各种掺杂处理、反相聚合法和非原位聚合法,以及在化学传感器、电容器、电池、微波吸收和分离与纯化等领域的应用特性,以期为CNT/PANI二元复合材料的开发提供借鉴。

近几年,全球新能源汽车受到了各国政府的大力扶持与推广,车载动力电池作为新能源汽车的核心部件之一备受关注。对车载动力电池的具体需求、动力电池常见正负极材料技术特征等作了梳理与总结,并提出了未来车载动力电池材料发展趋势。希望能给车载动力电池产业相关企业提供一定的参考。

多孔碳材料是具有大比表面积、高孔隙率以及超高稳定性的功能碳材料,广泛应用于各个领域。主要阐述了多孔碳材料在燃料电池中的应用,重点介绍了不同类型多孔碳材料的特点、对多孔碳材料进行改性的方法,并研究其改性后应用于燃料电池的性能变化。

中空纤维自修复材料通过中空纤维与基体材料复合,当材料出现损伤时,中空纤维内部的修复剂可及时被“释放出来”,对材料损伤部位进行修复。与微胶囊自修复材料相比,中空纤维可承载较多的修复剂;中空纤维通过编织技术形成网络结构后加入基体材料,还能大幅度增强材料的力学性能。上述特点使得中空纤维自修复材料在材料的损伤修复设计方面有着广阔的发展前景。综述了中空玻璃管、中空玻璃纤维、中空聚合物纤维等自修复中空纤维的研究进展,并对存在的问题进行了总结。

未处理的碳纤维表面光滑,具有较强的化学惰性和非极性,与树脂基体间的界面粘结性较差,碳纤维表面的微观形貌结构及化学组成决定了复合材料的性能。对碳纤维表面进行改性,改变碳纤维表面活性及形貌,提高与树脂材料的浸润性,提高界面结合作用,方可将载荷有效地传递给碳纤维,充分发挥碳纤维高强度、高模量等优异性能。介绍了近年国内外碳纤维表面化学组成(引入官能团、接枝分子链等)、微观形貌结构重建改性的研究状况,特别是碳纤维表面构建有机、无机、有机-无机复合微纳米颗粒改性研究的进展,并分析了碳纤维表面改性与结构重建技术研究和应用中存在的一些问题。

磁性四氧化三铁(Fe₃O₄)纳米粒子具有优异的物理化学性能和独特的磁性能等特点。近年来,设计和合成不同结构的Fe₃O₄纳米粒子引起了广泛关注。Fe₃O₄纳米粒子结构主要包括实心结构、核壳结构、中空结构、蛋黄结构等,不同结构的Fe₃O₄纳米粒子具有不同的功能特性。综述了不同结构Fe₃O₄纳米粒子的研究进展及其在电磁屏蔽领域的应用,指出了Fe₃O₄纳米粒子未来的发展趋势。

磁固相萃取(MSPE)借助磁性材料的固有特性,通过磁分离便可实现样液分离,且操作简便快捷,效率高。综述了功能化有机聚合物、离子印迹聚合物、金属有机框架以及有机限进材料功能磁球的制备及其在金属离子MSPE分离富集或去除方面的应用,并对未来的研究方向进行了展望。

对全球范围内复合材料液态成型工艺的技术专利进行了较为全面的统计与分析,分别从专利技术构成、专利技术发展趋势、专利竞争格局分析等方面进行了相关数据的整理与分析,梳理了复合材料液态成型工艺技术的发展历程、发展方向与知识产权现状,为我国复合材料液态成型工艺相关技术的发展提供参考信息,启迪行业发展的创新思路。

光降解催化剂在降解空气和水体中有机物污染方面具有低能耗、高效率、可循环使用和处理过程中无二次污染等优异性能,展现出符合可持续发展战略的应用前景。简述了各种新型光降解催化剂及其应用,分析了光降解催化剂未来发展中需要解决的问题,指出纳米复合型光降解催化剂在现实污染体系治理方面具有很大的发展潜力。

CO₂是主要的温室气体,又是一种廉价的C1资源。CO₂转化催化剂材料是一种新型催化剂材料。其可以催化CO₂转化成其他有用的资源,比如甲醇、甲烷、二甲醚和乙酸等。既可以缓解温室效应,又可有效利用碳资源。因此,CO₂转化新型催化剂材料的制备与催化性质研究迅速成为研究热点之一。综述了CO₂转化新型催化剂材料的制备以及催化性质的研究进展,探讨了CO₂转化催化材料走向应用领域所面临的机遇与挑战,今后的发展前景及趋势。

采用聚四氢呋喃(PTMG)与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)预聚,通过甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)封端,成功制备丙烯酸酯基为端基的聚氨酯预聚体(PUA)。以PUA低聚物作为基础树脂,与甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体共混进行自由基聚合,得到一系列聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)改性的聚氨酯(PU)复合材料。利用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜以及力学性能测试等方法对材料结构与性能进行了表征和测试。结果表明,复合材料中PU与PMMA存在一定的相分离,且相分离程度随MMA用量的增加而加剧;PMMA-PU复合材料的拉伸强度随MMA用量的增加而增大,断裂伸长率随MMA添加量的增加而降低。

以国产高强中模碳纤维为原料,经不同的高温热处理过程制备出力学性能不同的高模量碳纤维,利用INSTRON万能材料试验机、扫描电子显微镜、拉曼光谱和X射线衍射仪对所制碳纤维的力学性能、表面形貌、结构组成进行了分析和表征,重点研究了碳纤维杨氏模量提高过程中微观结构的变化,并将两者进行了关联。结果表明,高强中模碳纤维的高模化历程强烈依赖于高温热处理过程。碳纤维杨氏模量与表面结构密切相关,且随着表面石墨化程度的提高而增加。在碳纤维高模化转变过程中,表面微晶尺寸变大、结晶度变高、取向度变高。杨氏模量与微晶尺寸、结晶度存在线性关系,但其增加幅度随着取向度的提高而趋缓。

以化学浴沉积法在普通载玻片上沉积不同时间得到汽车PbS薄膜,分析了样品的结构、微观形貌、光学性能。结果表明:沉积时间对汽车PbS晶体的完善程度有很大的影响,扫描电镜结果显示汽车PbS薄膜具有颗粒状-四面体-立方-八面体的转变过程;随着沉积时间增加,纳米晶粒之间相互聚集,呈现相互镶嵌形貌;汽车PbS薄膜的表面粗糙度随着沉积时间增加而增加,所有的样品均显示较低的透射率,其禁带宽度Eg从0.53eV减小到0.39eV,为改善和提高纳米汽车PbS太阳能电池性能提供重要的参考。

采用原位乳液聚合法合成了十二烷基苯磺酸掺杂的纳米聚苯胺/环氧丙烯酸树脂(PNAI-DBSA/EA)混合物,加入活性稀释剂、引发剂等搅拌混合均匀后,在紫外光照下固化形成纳米PNAI-DBSA/EA互穿网络导电复合膜。通过凝胶含量和电导率的测定,研究了活性稀释剂、引发剂、光照时间和PANI-DBSA含量等因素对复合膜性能的影响。结果表明:在PANI-DBSA含量为15%(wt,质量分数,下同)、引发剂2,4,6-二苯基氧化膦为4%,固化时间为40s,活性稀释剂乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯为50%时,导电膜凝胶含量达91.8%,导电率为8×10^-6S/m。

采用N,N-二甲基胺乙基氯化物盐酸盐为阳离子醚化剂,对淀粉进行叔胺化变性,合成N,N-二甲基胺乙基叔胺醚阳离子淀粉(DMAES),然后以不同配合比与聚乙烯醇(PVA)共混,进而研究DMAES/PVA共混对DMAES/PVA共混膜力学性能的改性作用,以及对涤纶纤维、棉纤维粘合的影响。研究结果表明:这种共混能够提高DMAES/PVA共混膜的韧性,降低脆性。随着PVA用量的增加,DMAES/PVA共混膜的断裂伸长、断裂功、抗弯曲疲劳性增大,对涤纶纤维和棉纤维的粘合强度明显提高。在DMAES∶PVA配合比为80∶20(wt,质量分数)条件下,制得的DMAES/PVA共混膜的断裂强度为23.10N/mm²,断裂伸长率为10.70%,断裂功为130.80mJ,抗弯曲疲劳性(平均值)达到4243次,对涤纶纤维、棉纤维的粘合强度分别达到147.9Ft/N、81.8Ft/N。

通过温和水热法制备了氟化锶(SrF₂)∶Yb,Er,Mn纳米晶。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、荧光分析对制备的纳米晶微结构、形貌、发光性能进行表征。结果表明,纳米晶微结构为面心立方晶相,形貌为类球形,随着Mn²⁺离子的掺入,样品发生晶格畸变,粒径减小,发光强度减弱,Er³⁺离子的红/绿发光强度比增大,发光颜色从绿光区向红光区移动。分析了Mn²⁺的掺入对样品微结构、形貌、发光性能的影响。通过样品发光强度与激发功率的关系,分析了SrF₂∶Yb,Er,Mn纳米晶的上转换发光机制。

大分子改性剂是多种单体聚合成的产物,具有结构多样、官能团种类多的特征,应用领域广。以二甲苯为溶剂,γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(MAPTMS)和苯乙烯(St)为单体,以过氧化二苯甲酰(BPO)为引发剂,十二烷基硫醇(DMP)为链转移剂,通过两步自由基聚合法合成大分子改性剂。通过傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱、热失重分析、差示扫描量热法对产物进行了分析,并经过核磁共振氢谱计算出相对分子质量。热分析表明产物具有良好的热稳定性,适用于橡塑体系的改性。

通过测量不同形貌碳材料的电磁参数,并模拟计算反射损耗来评估吸波性能的方法,研究了5种不同形貌碳材料[碳微球(CMSs)、纳米石墨微片(NanoG)、碳纳米纤维(CNFs)、螺旋碳纳米管(HCNTs)和石墨烯(GNs)]在X波段(8.2～12.4GHz)的吸波性能。研究结果表明,5种不同形貌碳材料在最佳匹配厚度下的最小反射损耗均<-10dB,对入射电磁波的吸收率达90%;其中GNs的吸波性能最佳,有效吸收频带宽度达2.4GHz(8.2～10.6GHz),在最佳匹配厚度3.4mm条件下,其反射损耗在8.4GHz处达到了-33.6dB,表明对该频率的电磁波吸收率达99.9%。

以海南昌江铁尾矿为掺料,采用物理发泡法制备了泡沫水泥复合吸波材料,研究了铁尾矿用量对材料电磁参数和吸波性能的影响。研究结果表明:铁尾矿能有效改善水泥的电磁参数,在铁尾矿用量为150%(wt,质量分数)条件下,厚度为18mm的泡沫水泥复合吸波材料,对2～18GHz频段的电磁波的最大吸收值为-22dB,具有较好对电磁波吸波性能。

利用硅烷偶联剂作为分子桥的作用将Sr₂ZnSi₂O₇∶Eu²⁺,Dy³⁺和有机光转换剂结合,Sr₂ZnSi₂O₇∶Eu²⁺,Dy³⁺在激发之后发出蓝光,光转换剂吸收蓝光并释放出红色荧光,因此获得无机-有机复合红色长余辉荧光粉。利用扫描电镜、分光光度计和余辉亮度仪对红色荧光粉的形貌和发光性能进行了分析与表征。结果表明:光转换剂通过化学键合的方式包覆在硅酸锌锶表面,复合荧光粉有470nm和600nm两个发射峰,呈现红色荧光而且具有较好的余辉性能;探究了光转换剂对复合荧光粉发光性能的影响,随着光转换剂比例的增加,复合发光材料的荧光颜色会发生一定的红移,但余辉性能和发光效率有所下降。

采用微波加热法合成了白光LED用CaWO₄∶Eu³⁺红色荧光粉。利用X射线衍射仪(XRD)对其荧光粉样品的结构进行表征,通过荧光分光光度计研究了其激发、发射光谱。结果表明:所合成的CaWO₄∶Eu³⁺荧光粉样品均为白钨矿结构。合成的一系列荧光粉都可被近紫外光(396nm)有效激发,并且其主发射峰位于617nm处,归属于发光中心Eu³⁺的 ⁵D₀→⁷F₂电偶极跃迁,因而发出红色的光;当选择MnO₂为微波吸收剂,微波加热时间为20min,功率为590W时,CaWO₄∶Eu³⁺荧光粉样品的发光强度最佳。

采用溶胶-凝胶法制得珍珠岩/二氧化钛(TiO₂)复合光催化材料,并对罗丹明B进行降解。考查了影响对罗丹明B降解的主要因素,包括罗丹明B溶液的初始浓度、催化剂的投放量和降解时间。研究结果表明:在罗丹明B溶液为50mL浓度50mg/L,降解时间为2.5h,珍珠岩/TiO₂用量为1.0g条件下,制得的珍珠岩/TiO₂对罗丹明B的降解率最高达到100%,对污水中的罗丹明B具有较好的降解性能。

在一元溶剂的基础上,以不同分子量的聚乙二醇(PEG)-水作为共溶剂,采用溶剂热法制备磷酸铁锂(LiFePO₄),并制得锂离子电池纳米正极材料,并对产物的结构、形貌和电化学性能进行了研究。研究结果表明:溶剂PEG的引入具有对材料颗粒细化的作用,有效的减小锂离子的扩散和迁移途径,在PEG分子量为600制得的锂离子电池纳米正极材料的颗粒尺寸最小,在0.1C倍率条件下,放电比容量达147.1mAh/g,经过50次循环后容量保持率为92.5%,且电荷转移阻抗最小为125Ω。

采用辐射氧化联合热交联技术制备碳化硅(SiC)纤维,利用红外光谱研究辐照及热处理前后纤维的化学结构变化,并对它们及SiC纤维中的氧含量进行测定;采用强度变化评估SiC纤维的热稳定性,通过X射线衍射和扫描电镜等手段研究其微观结构变化。结果表明:辐射氧化主要引入了Si—OH活性基团,该基团在热交联过程中参与反应。SiC纤维中的氧含量可通过调节剂量得到控制,最低仅为6%,吸收剂量仅为200kGy;热稳定性与氧含量密切相关,氧含量降低,耐温性能得到提升,1400℃热处理后强度保留率为75%,1500℃处理后强度损失与晶粒增大及氧化物高温分解相关。

采用氯化锆(ZrCl₄)和对苯二甲酸(H₂BDC),通过冰乙酸和盐酸改良的溶剂热法合成锆基金属有机骨架材料(Zr-MOFs),可作为理想的二氧化碳(CO₂)捕集与分离材料。研究结果表明:在25℃,吸附压力0.1MPa条件下,Zr-MOFs对CO₂和N₂的吸附量分别为1.47mmol/g和0.089mmol/g,并且在CO₂/N₂体系中对CO₂有较高的分离性能。

双环苯并噁嗪树脂(B-BOZ)是一种具有优良耐热性、力学性能且固化收缩率几乎为零的新型酚醛树脂,但作为高性能树脂使用时仍存在很多问题,如固化温度过高(200℃)以上,耐热性能和阻燃性不足且脆性较大。而超支化聚磷酸酯(HBPP)利用自身含磷的高度支化结构和大量的酚羟基提高树脂的耐热性、阻燃性及固化工艺。使用一种具有优异性能的HBPP对B-BOZ进行改性,研究HBPP对B-BOZ的耐热性能、韧性和工艺性等方面的改性作用,结果发现HBPP中大量的酚羟基端基对B-BOZ树脂噁嗪环的开环起催化作用,显著降低了B-BOZ树脂的固化温度,并且HBPP改善了B-BOZ的耐热性和阻燃性,得到了性能优异的HBPP改性B-BOZ树脂。

第一次系统研究了一种在水热条件下制备三维石墨烯/MoS₂(3D-G/MoS₂)组装体的新方法,突破了冷冻干燥得到气凝胶的传统方法,创新性地引入正硅酸乙酯,通过硅化物填充实现3D-G/MoS₂气凝胶的制备,建立了最佳的稳定制备工艺。该方法不需要添加化学交联剂,简单、可控性高。经X射线衍射、红外光谱、扫描电镜、透射电镜、热重分析和拉曼光谱检测分析表明,制备的3D-G/MoS₂样品具有密度低、孔隙率高、机械强度高和稳定性高的特点。与其他方法相比,此制备工艺具有较好的稳定性和重复性,可为构筑其他金属硫化物与石墨烯组装体复合物及其应用研究提供借鉴。

采用盐酸预处理三聚氰胺后煅烧的方法制备介孔石墨相氮化碳纳米片(mpg-C₃N₄)。通过X射线衍射、红外光谱、扫描电镜、紫外-可见光光谱、荧光光谱和比表面积对样品的性质进行表征,并研究石墨相氮化碳(g-C₃N₄)和mpg-C₃N₄的光催化抗菌(大肠杆菌)活性。mpg-C₃N₄和g-C₃N₄具有相同的分子结构,但mpg-C₃N₄的介孔和超薄纳米片结构有效增大了比表面积,同时显著降低了光生e^-和h⁺的复合率,从而表现出优异的光催化抗菌活性。h⁺和·O^-₂是mpg-C₃N₄光催化抗菌过程中主要的活性基团。

为去除水体中不同类型污染物,制备了一种多功能的多壁碳纳米管(MWCNTs)/纳米四氧化三铁(Fe₃O₄)-聚乙烯醇(PVA)微球(MWCNTs/Fe₃O₄-PVA)微球,并对MWCNTs/Fe₃O₄-PVA微球进行了表征,探索MWCNTs/Fe₃O₄-PVA微球对铜离子(Cu²⁺)和磺胺嘧啶(SM)的吸附性能。研究结果表明:制得的MWCNTs/Fe₃O₄-PVA微球饱和磁通量为16.18eum/g;在初始温度为25℃,MWCNTs/Fe₃O₄-PVA微球用量为1g/L条件下,Cu²⁺溶液初始pH＝10,吸附平衡时间为4h,MWCNTs/Fe₃O₄-PVA微球对Cu²⁺的吸附率最高达到96.5%,平衡吸附量达到76mg/g;SM溶液初始pH＝4,吸附平衡时间为2h,MWCNTs/Fe₃O₄-PVA微球对SM的吸附率最高达到65.9%,平衡吸附量达到43mg/g。制得的MWCNTs/Fe₃O₄-PVA微球对Cu²⁺和SM具有较好的吸附性能。

为了考察地聚物微观结构与强度的关系,在碱激发剂的作用下制备了硅铝比(结构单元中硅氧四面体与铝氧四面体的个数比)分别为1、1.2、1.5的粉煤灰基地聚物。测试了50°C恒温下养护7d时的抗压强度,并采用SEM、XRF、XRD对地聚物材料进行微观结构测试与分析。结果表明,Si/Al=1的地聚物材料强度最高,在其微观结构中粉煤灰玻璃体被反应层包裹的程度较小,且材料内部无定型物质的反应程度较好。研究揭示了,反应程度偏低是我国粉煤灰基地聚物强度低的主要原因。

以4,4′-二氨基二苯醚、4′-甲氧基-2,4-二氨基偶氮苯及3,3′,4,4′-联苯二酸酐为反应单体,N,N-二甲基乙酰胺为溶剂合成了一种侧链含偶氮苯的高分子聚合物。并通过红外光谱(FT-IR)、紫外-可见吸收(UV-Vis)光谱、核磁(¹H-NMR)、高效液相色谱(GPC)、热失重(TG)和原子力显微镜(AFM)等手段对其结构进行了表征。并以P偏振激光为干涉光源制备了可用于在同一位置点上记录多套不同信息的光栅材料。结果表明:该侧链含偶氮苯聚合物异构变化取向性好、热稳定和力学性能佳;当关闭激光光源作用后,光学记录保持不变,表现出稳定的记录效应。

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)为主要异氰酸酯选材,配合聚醚多元醇和1,4丁二醇(BDO)为主要原材料,采用半预聚体法制备了3种异氰酸酯型聚氨酯弹性体,研究了不同异氰酸酯对聚氨酯弹性体性能的影响。结果表明:在力学性能方面,HMDI型聚氨酯弹性体的拉伸强度在3种材料中最高,达到7.04MPa,而IPDI型聚氨酯弹性体的断裂伸长率在3种材料中最高,达到600%;HMDI型聚氨酯弹性体的耐水性能和耐热性能也在3种材料中最优。

以4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1,4-丁二醇(BDO)、聚己内酯二元醇(PCL)、聚四氢呋喃聚醚(PTMG)、聚己二酸新戊二醇酯(PNA)为原料,采用预聚体法合成了一系列热塑性聚氨酯(TPU)。研究了不同多元醇、异氰酸酯指数(R)、硬段含量对TPU力学性能及热性能的影响。结果表明:聚己内酯型TPU的力学性能更均衡;R值为0.99,硬段质量分数为40%时合成的TPU力学性能最佳;以PCL为软段合成的TPU玻璃化转变温度居中;随着R值的增大,TPU材料的玻璃化转变温度逐渐升高。

以Fe(NO₃)₃、Cu(NO₃)₂和尿素为原料,利用一步均匀沉淀法合成了CuO包覆Fe₂O₃的纺锤形纳米核壳结构颗粒Fe₂O₃@CuO。采用透射电镜、能谱和X射线衍射等手段研究了不同合成阶段及制备条件下纺锤形结构颗粒的形貌、元素及物相组成。结果表明:合成溶液中Fe³⁺、Cu²⁺先后沉淀生成α-Fe₂O₃和Cu₂(OH)₃NO₃纳米带,后者与氨络合而后转化为更稳定的Cu(OH)₂纳米片,Cu(OH)₂纳米片再以α-Fe₂O₃为凝结核聚合形成纺锤形纳米核壳结构颗粒。

研究了湿法造纸技术制备超薄碳纤维纸的工艺。采用的碳纤维长度为6mm,通过超声分散、原纸成型(纯碳纤维面密度为20g/m²)、树脂浸渍、定模热压、碳化等步骤制得超薄碳纤维纸。研究了5种树脂浸渍浓度条件下,碳纤维纸的各物性参数随热压温度的变化关系。热压后的碳纤维纸厚度达到0.085mm。4%～10%浸渍浓度下,超薄碳纤维纸的电阻率随热压温度升高而增大;电阻率随树脂残炭量与纤维量的比值增加而降低,且变化率逐渐减小;透气率随浸渍浓度的增加而减小,且变化率逐渐减缓。

采用热沉降工艺将中间相沥青中的各向同性组分与各向异性组分相分离,从而提高中间相含量,可以得到100%光学各向异性组分,同时对不同组分进行分子量、XRD、流变性等表征分析,研究了中间相沥青的各向同性组分与各向异性组分的差异,并利用分离出的各向同性组分与各向异性组分沥青分别纺制沥青碳纤维,研究不同组分制备沥青碳纤维的性能差异。结果表明,以各向异性组分制备的沥青碳纤维拉伸强度可达1500～1800MPa,明显高于各向同性组分沥青碳纤维300～500MPa的拉伸强度。

分别以直径12nm、2μm的SiO₂作为分散相,聚乙二醇-200(PEG-200)作为分散介质,通过机械和超声震荡的方式制备不同体系的剪切增稠液(STF)。采用透射电镜观察纳米SiO₂粒子的外观形貌及团聚情况,采用流变仪测试STF的稳态流变性能。结果表明:直径12nm的SiO₂粒子团聚现象明显,直径2μm的SiO₂粒子没有团聚现象;STF黏度随着剪切速率的增加呈现先变稀、再增稠的现象,表现为非牛顿流体特性;随着纳米SiO₂含量的增加,STF的临界黏度随之增加,而临界剪切速率则随之下降;直径12nm的SiO₂粒子制备的STF体系剪切增稠效果好于2μm。

通过批量吸附实验对聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶吸附Cr(Ⅵ)的能力进行研究。结果表明:凝胶吸附Cr(Ⅵ)符合F型等温吸附模型,通过热力学参数研究得出凝胶吸附Cr(Ⅵ)是自发和吸热的过程;动力学研究表明,凝胶吸附Cr(Ⅵ)符合准二动力学模型[k_p2=8.264mg/(g·h)]。通过傅里叶变换红外光谱、固态核磁共振碳谱、电感耦合等离子发射光谱仪、X射线光电子能谱分析仪和差示扫描量热仪等手段分别对凝胶进行结构表征。结果表明凝胶含有的带电官能团之间相互作用使Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)后,通过静电吸附力吸附到凝胶表面。

以三聚氯氰、乙醇胺、二乙醇胺、吗啡啉和乙二胺为原料,通过分子设计合成了不同侧链结构的三嗪类大分子成炭剂CFA-e、CFA-d和CFA-m,采用傅里叶变换红外光谱仪、固体核磁共振碳谱仪、元素分析、热分析仪和扫描电子显微镜等分析方法对3种成炭剂的结构和性能进行表征。分别将CFA-e、CFA-d、CFA-m与次磷酸铝(AHP)复配,用于阻燃聚乳酸(PLA)。结果表明,CFA-m的产物转化率和热性能明显优于CFA-e、CFA-d,CFA-d具有更规则的链式缠绕结构;CFA-e与AHP存在较好的协效作用,复配后阻燃效果优于CFA-d和CFA-m。

采用溶胶-凝胶法,结合程序升温水热技术将制备的α-Fe₂O₃粉末加入磷钨酸(H₃PW₁₂O₄₀)/TiO₂体系中,制备出α-Fe₂O₃/H₃PW₁₂O₄₀/TiO₂光催化剂,用WKL颗粒图像分析系统对催化剂颗粒进行分析,并用该催化剂光催化降解罗丹明B溶液。结果显示:α-Fe₂O₃/H₃PW₁₂O₄₀/TiO₂复合催化剂光催化降解罗丹明B的最佳条件为温度25℃、时间1h、光催化剂用量10mg、罗丹明B溶液50mL。在此条件下,罗丹明B的光催化降解率达到98.24%。

采用新的合成方法,以异山梨醇(IS)和氯甲酸三氯甲酯(TCF)为原料,合成了高相对分子质量的生物质聚异山梨醇碳酸酯(PIC),考察了原料配比和反应温度对产品相对分子质量的影响。采用傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振氢谱仪、热重分析仪和凝胶渗透色谱仪分别对产物的结构、热稳定性和相对分子质量进行了表征。结果表明:在IS与TCF摩尔比为1∶0.59,反应温度5℃的条件下,合成的PIC数均分子量(M_n)达到53172(远高于用碳酸二苯酯合成的M_n 18300),玻璃化转变温度为118℃,失重5%时热分解温度为326℃,产品透明度良好、热稳定性高。

芳纶短纤维增强三元乙丙橡胶包覆材料是一种能与固体火箭发动机壳体连续缠绕固化成型的内绝热层材料。为了描述其在工作过程中表现的各向异性力学特性,通过单轴拉伸和偏轴拉伸实验,研究了材料的拉伸破坏机制。基于Tsai-Hill强度准则和余弦级数准则,预测了材料的抗拉强度、断裂伸长率和初始弹性模量随偏轴角度变化的曲线。结果表明,短纤维增强三元乙丙薄膜材料呈现出明显的平面正交各向异性,破坏机制复杂;45°偏轴拉伸法比多轴均值法预测误差小;余弦级数准则不需要通过实验或者计算获取面内剪切强度,且能够保证预测的准确性,实用性较强。

结合聚离子液体(PIL)超强的CO₂吸附能力和功能可设计性特征,以1-辛基-3-乙烯基咪唑六氟磷酸盐([voim][PF₆])为聚合单体,聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段聚醚(PluronicF127)为线性聚合物,采用紫外光固化法制备了聚离子液体增强嵌段聚醚(F127/PIL)半互穿网络膜,研究了PIL与F127质量比对半互穿网络机械强度、微观形貌及CO₂/N₂渗透性能的影响。结果表明:与纯F127相比,F127/PIL半互穿网络膜具有良好的成膜性和机械性能,当F127与PIL质量比为30∶70时,半互穿网络膜的拉伸强度可达4.569MPa;随着PIL交联网络含量的增加,半互穿网络膜的CO₂、N₂扩散系数和渗透系数均提高,但CO₂溶解度系数逐渐下降;当F127与PIL质量比为20∶80时,半互穿网络膜的CO₂渗透系数达到155.59Barrer,CO₂/N₂选择性系数为24.16;随着温度的升高,F127/PIL半互穿网络膜的CO₂和N₂渗透系数和扩散系数均增加,溶解度系数降低。

以杉木为原料制备木质基活性微球炭,考察了微球前驱体的热稳定性、化学结构及活性微球炭的孔结构参数等性能的变化。热重分析表明:随着固化温度的升高,微球前驱体热失重最大反应速率峰温逐渐向高温方向偏移;红外光谱分析表明:固化过程中脱水缩合反应形成的交联结构增强了前驱体的热稳定性;比表面积和孔隙度分析表明:活性微球炭具有典型的微孔结构和不规则的中孔结构,比表面积随着固化温度的升高而先增大后减小。固化温度75℃时的活性微球炭的比表面积最大为1502m²/g,微孔孔容和中孔孔容分别为0.488cm³/g和0.261cm³/g。

采用水热合成法制得二硫化钼(MoS₂)粉末,详细研究了水热时间对产物形貌及光催化降解性能的影响。首先采用粉末X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对产物MoS₂进行了表征,然后利用光催化技术评价了MoS₂对模拟有机污染物亚甲基蓝的降解性能。结果表明:水热时间的延长有利于改善产物MoS₂的形貌规整性,从而进一步提高其光催化性能,水热反应24h制得的MoS₂在光照90min条件下,对亚甲基蓝(MB)的光降解率达到91.29%。

为实现批量制备性能优异的纤维膜,设计了一种针片辊式微分静电纺丝装置,以聚乙烯醇(PVA)静电纺丝为例,讨论了PVA溶液浓度和针片间距对纤维直径分布和纤维产能的影响。研究结果表明:随着PVA溶液浓度的增大(8%～11%,wt,质量分数),纤维平均直径越粗,直径分布范围也越大;针片间距主要影响针片尖端的电场强度分布,随着针片间距的增大,针片间电场强度分布更加均匀,当针片间距为10mm条件下,各个针片尖端的电场强度分布均匀性明显改善,制备的纤维膜直径分布范围较小,PVA溶液浓度为8%(wt,质量分数)条件下的纤维直径为(161±67)nm;纤维膜产量随PVA溶液浓度的增大逐渐升高,针片间距10mm,PVA溶液浓度为11%(wt,质量分数)条件下,获得最高的纺丝产能为12.8g/h。

通过凝胶-溶胶法、水热法分别制备了4N-TiO₂纳米粒子和MIL-125 MOFs两种材料。通过配位自组装法制备了复合材料MIL-125/4N-TiO₂。分别通过扫描电镜、红外光谱、XRD、N₂吸附-脱附等手段对所制备的复合材料进行了表征。分析表明,得到了MIL-125/4N-TiO₂复合材料。通过光催化降解罗丹明6G模型化合物,发现复合材料具有光催化降解能力,并发现在pH为7的条件下,MIL-125与4N-TiO₂的比例为1∶1时,降解罗丹明6G效率最高,可达98.12%;MIL-125与4N-TiO₂的比例为3∶1时,吸附罗丹明6G效率最高,可达63.7%。通过分析光催化前后产物,得出该复合光催化剂能够吸附并光降解罗丹明6G。

通过共沉淀法制备了纳米氧化铈/氧化锌/氧化镁(CeO₂/ZnO/MgO)复合光催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)以及紫外-可见吸收光谱法(UV-Vis)对制得的纳米CeO₂/ZnO/MgO进行表征,并对染料亚甲基蓝(MB)进行光催化降解。结果表明,采用共沉淀法合成的纳米CeO₂/ZnO/MgO具有良好的光催化性能,在MB的初始浓度为20mg/L,CeO₂/ZnO/MgO浓度为0.2g/L,紫外光照射40min条件下,对MB的降解率达到98%,紫外光照射60min条件下MB完全降解,优于相同方法合成的CeO₂/ZnO。

采用改进的Hummers法制备氧化石墨,以硫酸钛为钛源采用水热法制备了还原氧化石墨烯(RGO)-聚乙烯亚胺(PEI)-二氧化钛(TiO₂)纳米线复合催化剂(RGO-PEI-TiO₂),通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对RGO-PEI-TiO₂的形貌,结构和光催化活性进行了表征。研究结果表明:在RGO-PEI-TiO₂复合催化剂中TiO₂纳米线负载在石墨烯的表面,大部分的TiO₂纳米线生长的直径大小比较均匀,具有很好的分散性;在紫外光激发,降解5h条件下,RGO-PEI-TiO₂对甲基橙的降解率达到100%,PEI的加入很好的降低了石墨烯的团聚,有助于电子的传递,提高了电子转移到TiO₂的速率,抑制了TiO₂半导体光生电子与空穴的复合,增强了RGO-PEI-TiO₂对甲基橙的降解功能。

以硝酸铜,均苯三甲酸为原料,采用溶剂热合成法首先制备了铜基金属有机骨架材料(Cu-HKUST-1),然后采用气氛焙烧法制备了一系列三元铜基复合催化剂(Cu/Cu₂O/CuO)。通过调控灼烧时氮气和空气的配合比,实现了Cu/Cu₂O/CuO中铜(Cu)、氧化亚铜(Cu₂O)和氧化铜(CuO)三相含量的调控。研究结果表明:Cu/Cu₂O/CuO中的Cu、Cu₂O和CuO三者比列含量微观可调,随着空气比例微量增加,Cu/Cu₂O/CuO中Cu的含量逐渐减少,Cu₂O和CuO含量明显增多,通过气氛调节可以实现Cu、Cu₂O和CuO三相配合比的优化组合。在对对硝基苯酚还原实验中,在氮气∶空气的配合比为200mL∶2mL条件下制备的Cu/Cu₂O/CuO催化效果最好,反应约45s对对硝基苯酚的降解率超过90%。

聚偏氟乙烯(PVDF)成膜性好,含高取向度β晶的PVDF薄膜具有良好的压电性能。在传感技术领域可被加工成柔性压电薄膜,在未来的人体触感检测、柔性传感器等方面将得到广泛的应用。制备PVDF薄膜的方法有很多,然而,制备具有良好压电性能的PVDF薄膜则需要膜内β晶相匀整且达到一定含量。综述了近年来采用溶液流延法、静电纺、超声雾化法等方法制备PVDF压电薄膜的原理、步骤以及优缺点。最后对PVDF压电薄膜的发展前景进行了展望。

作为分离膜材料的一大类,疏水性分离膜具有低的表面自由能和优异的拒水能力,表现出特殊的分离选择特性,广泛应用于膜蒸馏、膜吸收和气/液膜接触器以及油水分离、渗透汽化等特种膜分离技术中。制备出高疏水性的分离膜一直是分离膜领域研究的重点方向之一。对近年来国内外疏水性分离膜制备技术进行分类,并详细介绍了各种制备方法的优缺点及研究现状。最后提出疏水性分离膜制备技术需要解决的问题并对其应用前景进行展望。

简单介绍了膜分离技术,并且阐述了超滤膜制备技术的发展和应用,综述了近年来制备超滤膜的常用方法,并且重点介绍了静电纺丝和相转化两种方法在超滤膜制备中的研究进展,以及采用不同方法所制膜的性能特点和各自优势,并简要陈述了其未来发展方向。为新型的超滤膜技术及其制备提供了参考性价值。

以头发纤维(HHF)为基材,十八烷基三氯硅烷(OTS)为改性剂,通过浸涂法使十八烷基三氯硅烷(OTS)水解、自组装、缩聚产生的聚十八烷基硅氧烷(PODS)自组装层附着在头发纤维表面,合成具有疏水/亲脂特性的头发纤维。使用红外光谱、扫描电镜、能谱分析仪及接触角测量仪对其表征,并研究改性头发纤维的吸油率及油水分离性能。结果表明:PODS成功附着在头发纤维表面,水在改性前后头发纤维的接触角分别为70°和142°。改性头发纤维在纯油系统对蓖麻油、机油、甲苯和氯仿的最大吸油率分别为11.5、6.1、3.1和2.0g/g。同时,改性头发纤维具有良好的油水分离能力,较好的重复利用性能。

以氧化石墨烯为原料,戊二醛为交联剂,用组装技术制备出磁性氧化石墨烯,并对辣根过氧化物酶(HRP)进行固载并考察其固载条件,选择最佳固载条件,探究磁性氧化石墨烯载体固载HRP对苯酚的催化研究。以苯酚为降解底物,比较了磁性氧化石墨烯固载酶与游离酶在不同pH、温度条件下的催化降解效率,在反应温度为40℃,pH＝8条件下,制得的磁性氧化石墨烯固载HRP对苯酚的去除率最高达到96.7%。

生物质能是具有发展前景的可再生能源之一,将生物质能转化为清洁的氢能来替代化石能源是氢能发展的必然趋势。生物质制氢方法主要有生物质热化学制氢法、生物法制氢以及液相催化电解生物质制氢法。对以上方法的优缺点并进行了比较和评述,液相催化电解生物质制氢法是一种新型的制氢技术,与其他制氢方法相比,具有反应温度低、能耗低和氢气纯度高等优点,表现出非常好的开发潜力。

化学嫁接法或物理浸渍法胺基改性微/介孔复合材料结合了化学吸附与物理吸附的优点,是一种潜在的CO₂吸附剂。主要论述了胺基改性微孔分子筛、介孔分子筛以及微/介孔复合材料在不同条件下对CO₂的捕获效果,并对比了它们的相关性能,对未来新材料的研究方向进行了展望。

由于具有独特的各向异性超支化结构,金纳米花受到广泛关注。首先详细介绍了金纳米花的种子法制备方法,然后简要总结了金纳米花在表面增强拉曼散射(SERS)、生物医学和催化方面的应用。最后,展望了金纳米花的未来发展。

为研究高韧性环氧沥青混凝土施工技术,分别进行了高韧性环氧沥青存储稳定性实验和高韧性环氧沥青混凝土施工容留时间、养护及施工条件实验。结果表明,高韧性环氧树脂、固化剂体系和基质沥青分别采用3种不同颜色的密封铁桶常温储存,在施工温度范围内,高韧性环氧沥青混凝土具有较长的容留时间,能满足工程应用需要;相对市场上的同类材料,高韧性环氧沥青混凝土具有非常短的养护时间,降低了养护周期;高韧性环氧沥青混凝土的碾压温度不能低于130℃,否则难以摊铺压实。

碳纤维所具有的优异电热特性和力学特性被应用于电热领域。以碳纤维复合材料为发热体的远红外电供暖系统,具有便于安装、用户可按需调节等特点。主要对几种常用典型碳纤维复合材料,包括碳纤维纸、碳晶板及碳纤维线,结合碳素电热材料短切和长丝碳纤维两种碳纤维发热体电热性能的分析,重点从机理方面综述了其在地采暖方面的研究进展,并对未来发展情况进行了展望。

应用微胶囊技术,以聚乙烯醇为壁材,老鹳草水提取物为芯材,戊二醛为交联剂,采用界面聚合法制备了老鹳草-聚乙烯醇微胶囊。采用扫描电镜(SEM)、热重分析仪等手段分别对微胶囊的表面形貌、热稳定性进行了分析表征。探讨了芯壁质量配合比、交联剂用量、反应时间等因素对微胶囊外观形貌的影响。结果表明,在一定范围内,随着壁材用量的减少,戊二醛用量的增加,反应时间的延长,微胶囊的分散性、成囊情况逐渐变好,在反应时间为60min,芯壁质量配合比为6∶5,戊二醛的用量为2mL条件下,制得的老鹳草-聚乙烯醇微胶囊的平均粒径为17.11μm,表面光滑,颗粒圆整,且热稳定性较好,可以应用于复合织物领域。

利用活性红24对聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-对乙烯基苄基三甲基氯化铵)微球染色,制备出表面带负电荷且染料含量高的彩色共聚物微球,对其形貌、粒径大小和Zeta电位进行表征,并探究其应用于棉织物涂料印花的效果。结果表明:染色前后共聚物微球均呈均匀的球形,平均粒径由63nm增加到85nm,Zeta电位由+56.9mV下降为 -28.9mV,染料含量为561mg/g;当色浆中彩色共聚物微球用量从0.1%(wt,质量分数,下同)增加至0.3%时,印花织物的亮度值由67.4减小为58.0。当色浆中无粘合剂时,织物具有更高的色彩饱和度。印花织物的耐摩擦和耐洗色牢度较好,均高于4级。

合成了一种季铵盐抗菌剂2-二甲基-2-十六烷基-1-甲基丙烯酰氧乙基溴化铵(DEHMA),以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,采用轧烘焙的整理方式制备出抗菌涤纶织物。研究了不同工艺条件对织物增重率的影响,确定最佳工艺条件。采用红外光谱、扫描电镜和X射线光电子能谱等手段对整理后织物的表面形貌及性能进行测试。抗菌测试结果表明:整理后涤纶在与细菌接触1min即可杀死100%的金黄色葡萄球菌及大肠杆菌,抗菌性能优异。

聚乳酸(PLA)具有优异的生物可降解性、可吸收性、良好的力学性能和可塑性,但也存在脆性大、冲击强度较低等缺陷。通过共聚增韧改性的方式能够有效地改善上述缺陷,扩大其应用范围。综述了PLA共聚增韧的主要方法及研究发展现状,主要包括嵌段共聚、接枝共聚和交联增韧3种方法。介绍了改性后聚乳酸的在医学和包装工业上的应用。对未来聚乳酸共聚增韧发展方向作出展望,开发绿色化的合成工艺、降低生产成本、提高聚合物稳定性、寻找更合适的改性单体是研究重点。