为解决传统塑料污染问题,生物可降解塑料近年来受到广泛关注。从当前我国可降解塑料产品分类、市场供需、价格走势等方面进行了较系统地阐述;并就产业化程度较高的几种典型生物可降解塑料的产品性能、成本竞争力及技术使用情况进行了分析;最后,对可降解塑产业未来发展进行了展望。

作为晶格状二维平面的纳米材料,石墨烯具有相当优越的性能,在很多领域都成为研究热点,综述了石墨烯复合纤维的主要性能特点及作为功能性材料在纺织领域的研究进展。

随着核工业和技术的发展,人们在享受其带来的便利的同时,又时刻可能受到来自核辐射的伤害。从20世纪60年代起,伴随着核技术的民用化,核辐射防护材料及其制备方法的研究也越来越多。从最常用的中子和伽马两种射线出发,概述了中子和伽马射线的防护机理,总结了现有防护材料制造方法和防护材料结构设计思想,最后对两种射线辐射防护材料未来的发展前景进行了展望。

介绍了羟基硅酸盐纳米管的分类、结构和基本特性,总结和分析了插层法、水热/溶剂热法、模板法等制备羟基硅酸盐纳米管的工艺技术,也对酸选择性化学刻蚀、内外表面功能化改性、多壁纳米管层间改性等一些代表性的最新研究进展进行了总结和分析。最后指出了羟基硅酸盐纳米管存在的问题及发展远景,以期为羟基硅酸盐纳米管的深入研究和工业应用提供参考。

对建筑铝型材3种表面处理技术的应用性能进行了综述,比较了3种表面处理技术的优缺点,针对粉末喷涂技术,分析了粉末喷涂技术在铝型材表面处理应用中的优势,并对粉末涂料的耐候性和低温固化的研究进展进行了介绍。

反光材料广泛应用于交通、运输、消防等领域的标识,反光系数强度、耐磨损性、耐水洗性等是反光材料制品的重要性能指标。反光材料主要由光学元件、胶粘剂、基材组成,胶粘剂的性能对反光材料的使用性能影响较大。介绍了水性聚氨酯(WPU)胶粘剂粘接聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料、无机玻璃的研究进展,指出WPU胶粘剂使用中存在的问题,对其发展前景进行了展望。

层状双金属氢氧化物(LDH)及其复合物在电催化分解水的反应中表现出良好的催化性能,被认为是最有前途的电解水催化剂。基于材料的化学组成和结构特性,综述了LDH及其修饰作为电极材料在电催化分解水过程中的最新研究进展。着重分析了材料内部结构与电催化性能之间的联系,LDH与碳材料、金属化合物成功的杂化可增加电子的传输速率,从而提高了催化活性,单层LDH的催化活性明显高于体材料LDH。总结了该类材料在设计、合成等方面的相关策略,并对LDH基材料在电催化中的发展进行展望。

石墨烯具有独特的二维结构、较大的比表面积、高的电荷迁移性、表面易官能团化及良好的耐酸碱和耐高温性,可以吸附和脱附各种分子,因此被认为是优良的催化剂负载材料。石墨烯不仅可以作为催化剂的载体,其本身也是活性成分。综述了单一型石墨烯和负载型石墨烯基催化剂的制备过程、方法及其在催化领域中的应用和展望。

将单金属、双金属、多金属、磁性金属等附着在黏土上对目标污染物进行催化降解往往能取得较好的效果,非均相负载型黏土催化剂已成为近年来用于催化降解难降解有机废水的研究热点。总结了黏土预处理、催化剂制备方法,制备条件和工艺等对催化剂结构和形貌的影响,综述了非均相负载型黏土催化剂制备过程中的结构调控及其优化条件的研究进展情况,并指出了未来研究中需要重点关注的问题。

我国蛭石资源丰富、分布广泛。作为一种常见的吸附材料,蛭石具有质量轻、比表面积大、离子交换能力强、吸附容量大、生态友好、成本低等优点,广泛应用于环保等领域。综述了蛭石在水处理、土壤修复与改良、空气净化和固体废弃物处理等方面的研究和应用现状,并对存在的问题进行了分析、对其发展前景进行了展望。

在含光热转换染料的高分子相变材料(PCM)中引入碳纳米管(CNT),合成了具有高导热率的光热转换CNT/PCM定形复合相变材料。利用X射线衍射仪、差示扫描量热法和导热系数测试仪等手段对该复合材料的结构、热存储及传递性能进行表征,并利用模拟光源测试了其光热转换性能。结果显示,CNT的加入使该相变材料的热导率和光热转换效率得到了明显提高。在最佳碳纳米管添加量(CNT和PCM的质量比为4∶100)时,光热转换效率高达89.93%,热导率达到0.405W/(m·k),比未添加CNT的材料提高了118.9%。

以聚四氟乙烯(PTFE)为基体,经辐射处理的芳纶纤维为增强剂,采用模压成型和高温烧结工艺制备出了PTFE/芳纶纤维复合材料。分别研究了芳纶纤维含量、成型压力、保压时间、烧结温度和保温时间等因素对复合材料性能的影响。结果表明:当芳纶纤维含量为15%,不仅实现了芳纶纤维在复合材料中的均匀分散,而且复合材料力学性能优异。PTFE/芳纶纤维复合材料适宜的制备工艺为成型压力80MPa、保压时间10min,烧结温度385℃、保温时间300min。

为了提高聚偏氟乙烯(PVDF)膜的亲水性和分离性能,以离子液体1-乙基-3-甲基咪六氟磷酸盐([EMIM]PF₆)为添加剂,PVDF为聚合物,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,聚乙烯吡络烷酮K30(PVP)为致孔剂。将PVDF溶于DMF中,加入比例分别为1%、2%、3%、4%、5%的[EMIM]PF₆,应用相转化法(NIPS)制备离子液体([EMIM]PF₆)/PVDF共混膜。通过扫描电镜和傅里叶红外光谱对膜的形貌特征进行表征,对水通量、截留率等进行测试以考察膜的亲水性和分离性能。结果表明:[EMIM]PF₆的引入大大提高了PVDF膜的亲水性和分离性能。并且当离子液体1-乙基-3-甲基咪六氟磷酸盐含量为4.0%时,膜的综合性能达到最优,与PVDF纯膜相比,纯水通量和截留率分别提升了80.3%和15.01%。

利用添加不同物态、不同马来酸酐接枝率的相容剂制备丁苯橡胶/芳纶纤维(SBR/AF)复合材料,对其复合材料的拉伸强度、撕裂强度、材料断面与界面储能等性能和纤维分散性进行研究。结果表明:加入不同相容剂的芳纶纤维在SBR中分散均匀、界面粘结性均提高,当加入高接枝率的粘流态MLPB-2后,复合材料的拉伸强度提升约42%,断裂伸长率提升了32.3%。加入较低接枝率粘流态MLPB-1复合材料的纵向、横向撕裂分别提高了34.1%、38.1%。粘流态相容剂对纤维增强丁苯橡胶复合材料的改性效果明显好于固体粉末相容剂。粘流态MLPB相容剂复配的改性效果好于单一粘流态MLPB相容剂,总量加入3份前提下,加入MLPB-2相容剂含量为2.25份时,复合材料的综合性能最好。

以高密度聚乙烯(HDPE)为基体,通过煅烧、酸化、硅烷偶联剂(KH550、KH590、Si69)对硅藻土(DM)进行改性,以改性硅藻土为填料,采用熔融法制备了DM/HDPE复合材料。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪以及电子万能试验机等观察复合材的微观形貌及相容性,研究了DM用量、硅烷偶联剂用量及种类对复合材料力学性能和热稳定性的影响。结果表明:在KH590用量为1份、DM用量为2份条件下,制备的KH590-DM/HDPE复合材料拉伸强度提高28.05MPa,冲击强度提高126.05kJ/m²,并且热分解温度提高28℃;将KH590-DM加入HDPE,能够明显提高复合材料的力学性能和热性能。

将自制改性纳米TiO₂在催化剂作用下与二苯基甲烷二异氰酸酯、聚醚二醇、二羟甲基丙酸和一缩二乙二醇反应,通过傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜以及透射电子显微镜对产物进行分析,证实纳米TiO₂成功接枝到聚氨酯分子链上,形成稳定的纳米TiO₂/聚氨酯复合乳液。研究表明,随着纳米TiO₂含量增加,纳米TiO₂/聚氨酯复合涂膜的热稳定性能和耐水性能增强,其铅笔硬度和抗冲击强度增大,玻璃化转变温度上升,当纳米TiO₂质量分数为0.8%时,复合涂膜的综合性能最优。

以双酚A环氧树脂(YN1828)、聚醚胺(D230)及聚四氢呋喃多元醇(PTG)为共混体系,经反应诱导相分离法制备微米级环氧树脂微球并对其粒径及性能进行研究。结果表明:当PTG用量为50份时,微球平均粒径较小(1.54μm)且玻璃化转变温度(T_g)较高(107.48℃);改变PTG用量,可使微球的粒径控制在0.6～3μm范围内,并保持较好的单分散性;随着共混物中活性稀释剂环氧丙烷苄基醚(BGE)含量的增加,制备的微球T_g可降低至88.65℃;采用异佛尔酮二胺(IPDA)作为固化剂,微球的T_g可达到178.3℃。

以钠基蒙脱土(Na-MMT)和十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)为原料制备有机蒙脱土(OMMT),将 OMMT和氯丁橡胶(CR)混炼制得氯丁橡胶/有机蒙脱土(CR/OMMT)纳米复合材料。通过X射线衍射分析仪、热重分析仪对复合材料的结构和热稳定性能进行分析,研究了OMMT用量对复合材料性能的影响。结果表明:OTAC已进入Na-MMT层间,层间距由1.62nm增至2.19nm。随着OMMT用量的增加,复合材料邵氏A硬度增加,回弹率降低,烟密度等级减小,极限氧指数增大;OMMT用量为9份、12份时,复合材料的拉伸强度、撕裂强度分别达到最大值22.5MPa和33.6kN/m。OMMT使复合材料的物理机械性能和热稳定性得到改善,且有一定的抑烟和阻燃效果。

研究了聚碳酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯(PC/PMMA)质量比、增韧剂种类和用量、抗划伤剂用量对PC/PMMA复合材料综合性能的影响。通过摆锤冲击试验机、熔体流动速率测试仪、热变形温度测定仪、自动铅笔硬度计、光泽度测试仪对PC/PMMA复合材料的抗冲击性能、加工流动性、耐热性能、抗划伤性能及表面光泽性进行测试分析。结果表明:当PC/PMMA质量比为55/40,并加入4份增韧剂XC-500A和1份抗划伤剂6441P时,PC/PMMA复合材料的ISO和ASTM悬臂梁缺口冲击强度分别为23.8kJ/m²和322J/m,铅笔硬度达到2H,表面光泽度为96.2,黑度L为26.4,同时还具有良好的力学性能、加工流动性和耐热性能。

分别以短切碳纤维(添加环氧树脂)膜和轻质闭孔聚乙烯泡棉作为电阻层和无损间隔层,通过将短切纤维树脂膜粘接在聚乙烯泡棉上,制备具有Salisbury Screen结构的雷达吸波材料。通过测试材料的反射率,研究吸收剂含量和泡棉厚度对材料吸波性能的影响规律。结果表明,当短切碳纤维含量为0.3%(wt,质量分数),聚乙烯泡棉厚度为3mm时,材料在8G～18GHz的吸波性能最优,其最大反射率可达-26.9dB。

以高渗透性聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基体,以正硅酸四乙酯修饰四氧化三铁(TEOS@Fe₃O₄)为磁性基元,采用溶剂挥发法制备了PDMS/TEOS@Fe₃O₄磁性有机硅膜,研究TEOS修饰作用对磁性有机硅膜氧氮渗透性能的影响。结果表明,经TEOS修饰后的Fe₃O₄与PDMS之间具有良好界面相容性,PDMS/TEOS@Fe₃O₄膜的机械性能得到显著提升。与PDMS/Fe₃O₄膜相比,PDMS/TEOS@Fe₃O₄膜的O₂/N₂理想选择性增加;施加外加磁场后,两种磁性膜的O₂/N₂理想选择性分别提高了16.2%和8.0%。当外加磁场强度为56mT时,PDMS/TEOS@Fe₃O₄膜的O₂渗透系数为1483Barrer,O₂/N₂理想选择性为2.2。

利用阳极氧化法制备了不同阳极氧化时间的TiO₂纳米管,通过电化学方法将Cu₂O沉积到TiO₂纳米管表面。借助高分辨率场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱分析(XPS)对复合催化剂Cu₂O/TiO₂进行了表征。利用自制的光电催化反应装置——“双池双界面反应器”进行复合催化剂Cu₂O/TiO₂在气-固界面光电还原CO₂的研究。结果表明:催化产物为CH₄和CO,催化产物中CH₄含量最高时,可以达到1.678μL。CO含量最高时,可以达到11.499μL。催化产物中CO含量明显高于CH₄含量,说明制备的复合催化剂Cu₂O/TiO₂-2对CO产物的生成选择性好。

用KH-560硅烷偶联剂对SrAl₂O₄∶Eu²⁺,Dy³⁺长余辉发光粉末进行表面改性。通过测定改性样品表面的吸油值确定偶联剂添加量,并利用傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、接触角测量仪及长余辉荧光粉测试仪分别表征样品改性前后的性能变化。结果表明,硅烷偶联剂添加量为3%时,SrAl₂O₄∶Eu²⁺,Dy³⁺长余辉发光粉末吸油值减小至33.25%;部分偶联剂以Al-O-Si的方式接枝在长余辉发光粉末表面;改性后长余辉发光粉末疏水性提高,发光亮度略微降低。

将通过原位聚合法制备的氧化石墨烯/聚3,4-二氧乙烯噻吩∶聚苯乙烯磺酸(GO/PEDOT∶PSS)复合物加入一定量五水合硫酸铜(CuSO₄·5H₂O),用水合肼对其进行整体还原,制备出石墨烯/纳米铜/聚3,4-二氧乙烯噻吩∶聚苯乙烯磺酸(rGO/Cu/PEDOT∶PSS)三元复合物。通过傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、拉曼光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、四探针测试仪等对制备的三元复合物进行表征。结果表明:在氧化石墨烯(GO)与 3,4-二氧乙烯噻吩质量比为1∶3,CuSO₄·5H₂O添加量为0.6%(质量分数)时,合成的rGO/Cu/PEDOT∶PSS导电性能最好,还原氧化石墨烯(rGO)与PEDOT∶PSS π-π共轭效果最佳,纳米铜粒子可以均匀分散在石墨烯片层,电导率达到了3.82S/cm。

以苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)为乳化剂,聚甲基丙烯酸甲酯-氧化锌(PMMA-ZnO)复合材料为壁材、正十四醇(TDA)为芯材,采用原位乳液聚合法制备了新型多功能微胶囊相变储能材料。实验结果表明,制备的多功能微胶囊呈粒径分布均匀的球壳结构,包裹率均超过90%,储热性能随着乙酸锌用量增加而减弱;相同条件下,其储热性能比使用常规乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)制备的微胶囊更好;与纯TDA相比,以SMA为乳化剂,PMMA-ZnO为壁材包覆TDA制备的多功能微胶囊热稳定性明显提高,且具有较高的相变潜热、良好的光降解性能和抗菌活性。

以Si粉和SiO₂粉为硅源,活性炭为碳源,Fe₂O₃为添加剂,采用碳热还原法,在氢气保护下经1500℃保温3h烧制,研究了硅源种类对一维SiC纳米材料结构和发光性能的影响。结果表明,Si粉与活性炭的反应活性强于SiO₂粉,易于制得发光性能较好的一维SiC纳米材料,其具有光滑的表面及无定形SiO₂外壳包裹的核壳结构,并具有较宽的发射波长。因非晶态SiO₂层的存在及一维SiC纳米材料内部结构缺陷的共同作用,其在467nm和435nm处的带隙较SiC体材料显示出较大的蓝移现象。

首次选用交联剂乙二醛,以壳寡糖为碳氮源、F127为软模板,用低浓度水热合成法制备孔径均匀的介孔碳。采用热重、N₂吸附/脱附和小角X射线衍射等表征手段分析介孔碳的性质,探讨了乙二醛用量、F127与壳寡糖质量比及原料添加顺序对介孔碳孔结构的影响。结果表明:N成功掺杂到介孔碳中,其质量分数为4.84%;乙二醛添加量2mL、原料中F127与壳寡糖的质量比为0.333、碳源滴加到模板中时,所制备的介孔碳孔径主要分布在5～10nm之间,平均孔径约7.62nm,其比表面积和介孔孔容分别为473m²/g和0.37cm³/g,有望提高材料的吸附性能。

采用球磨高温固相法制备了四价锰离子Mn⁴⁺掺杂非稀土激活的aMgO-Ti_1-xO₂∶xMn⁴⁺(a=1、2,x=0～0.3%)系列红色荧光粉。对合成的目标样品的晶体物相结构、颗粒微观形貌和发光性能进行了表征分析。结果表明:Mg₂Ti_1-xO₄∶xMn⁴⁺(x=0.1%)具有正钛酸镁面心立方尖晶石型结构,Mn⁴⁺能够很好地掺杂进基质晶格中取代Ti⁴⁺的位置;样品颗粒表面光滑,粒径集中在1～2μm;Mg₂Ti_1-xO₄∶xMn⁴⁺(x=0.1%)样品的发光性能远远优于MgTi_1-xO₃∶xMn⁴⁺(x=0.1%),其激发光谱主要由位于300～400nm和450～550nm的两个激发带构成,两激发带的峰值分别位于330nm和480nm处,表明样品能够被近紫外光和蓝光有效激发;其发射主峰位于660nm,最佳掺杂量x=0.1%。

为了探索聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚酰胺6(PBT/PA6)共混纺丝条件,选择共混温度和螺杆转速为影响变量,采用HaakePolyOS双螺杆挤出机进行不同变量下的熔融共混纺丝,对所制备纤维进行结构性能表征对比。结果表明:在共混温度为250～270℃、螺杆转速为10～25r/min范围内,PBT/PA6(质量比70/30)最佳共混纺丝条件为共混温度260℃、螺杆转速15r/min、凝固浴温度为40℃、牵伸速率为0.2r/s。此时所制备共混纤维的熔融焓(ΔH_m)、结晶焓(ΔH_c)、结晶度(X_c)和热分解温度(T_a、T_b)达最高,共混纤维直径相对较粗,为244μm,纤维初始模量和断裂强度也达到该范围的最大值,分别为1361.23MPa和595.78MPa。

硅烷偶联剂经高温分解对锂离子电池阴极材料LiMn₂O₄表面改性,对材料的形貌、结构及综合电化学性能进行表征。结果表明:经硅烷偶联剂处理后,SiO₂均匀地包覆在材料表面,不影响LiMn₂O₄的晶体结构和形貌,但明显地改善了材料的电化学性能。其中SiO₂包覆质量为1%时,LiMn₂O₄的综合电化学性能最佳:经100次充放电循环后,LiMn₂O₄的放电比容量和容量保持率由包覆前的93.88mAh/g和88.03%分别提高到包覆后的112.05mAh/g和94.54%。这归因于包覆层可抑制电解液与电极材料之间发生的副反应,减小固体电解质界面(SEI)膜阻抗(R_f),从而提高材料的结构稳定性和Li⁺在迁入/脱迁过程中的扩散能力。

为了制备具有毒性小、污染少、药效高和残留少等优点的缓释纤维,首先以醋酸纤维素为药物缓释载体,以阿维菌素为释放农药,利用同轴静电纺丝技术制备了具有核壳结构的载药纤维,并对其结构和形貌进行了一系列的表征。阿维菌素的加入破坏了醋酸纤维素的结晶度,但纤维内部仍具有明显的核壳结构。此外,醋酸纤维素与农药阿维菌素之间是物理作用,复合后并不影响药效的发挥。最后,对不同浓度阿维菌素从核壳纤维中的释放行为进行了研究,结果显示了三阶段的释放行为,即延迟释放、均匀释放和缓慢释放,这一释放行为为阿维菌素的有效利用提供了保障。

硅用作锂离子电池的负极材料,有着超高的理论比容量(4200mAh/g)、较低的嵌脱锂电位。采用海藻酸钠(SA)和葡萄糖(GLU)作为复合碳源,添加五氧化二铌(Nb₂O₅)和分散剂进行包覆改性纳米硅,制得的硅碳复合材料与石墨负极材料混合后得到Si@SA-C。X射线衍射测试表明Si@SA-C具有很强的石墨和硅的特征衍射峰,没有无定型碳的杂峰。Si@SA-C的首次放电比容量为564.4mAh/g,首次充电比容量为320.2mAh/g,首次充放电效率为56.7%。添加Nb₂O₅改性材料Si@SA/NO-G的首次放电比容量为658.4mAh/g,首次充电比容量为413.5mAh/g,首次充放电效率为62.8%,在首次充放电比容量和效率方面均有显著提升。添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)材料Si@SA/NO/PVP-G的首次放电比容量为689.7mAh/g,首次充电比容量为446.2mAh/g,首次充放电效率为64.7%,在首次充放电比容量和效率方面进一步得到提升。

采用微波水热法合成了YBO₃∶Pr³⁺上转换发光材料,通过X射线衍射、冷场发射扫描电镜和荧光光谱对样品的物相、形貌和发光性能进行了分析表征。结果表明:所得YBO₃∶Pr³⁺样品为六方晶型,具有纳米片组成的球形花簇状结构,可将450～525nm的可见光转换成250～350nm的近紫外光;YBO₃∶Pr³⁺的最佳合成温度为200℃,Pr³⁺的最佳掺杂量为x=0.010mol;Y_0.99BO₃∶0.01Pr³⁺与ZnO复合能明显地提高ZnO的光催化效率,ZnO/Y_0.99BO₃∶0.01Pr³⁺复合光催化剂在光照120min后降解效率达到了98%。

通过微波诱导液相无焰燃烧法一步合成了一系列的尖晶石型LiMn₂O₄正极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试等分析方法系统地探究了柠檬酸作为燃料和还原剂时对尖晶石型LiMn₂O₄晶体结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明:柠檬酸添加剂不会改变合成材料的初始物相组成,所有合成的产物均可被索引为尖晶石型LiMn₂O₄的立方晶系结构和Fd3m空间群。随着柠檬酸加入量的增加,LiMn₂O₄的颗粒尺寸趋于减小,结晶性增强。对合成样品进行室温下1C恒电流充放电测试时,发现样品的初始放电比容量随着柠檬酸含量的增加而增大,在0.8%时达到最大值,为125.2mAh/g,远高于未添加样品的92.1mAh/g。经过300次循环后,容量保持率达53.4%。循环伏安(CV)测试结果证实了在柠檬酸加入量为0.8%时具有最佳的电化学可逆性,电化学阻抗(EIS)测试显示最低的电荷转移电阻(R_ct)值为95.2Ω。

以短切碳纤维为填料,采用注塑法分别制备长、短碳纤维/聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料;通过测量复合材料的水接触角探究其表面润湿性;通过摩擦磨损实验研究其摩擦学性能。结果表明,加入碳纤维后,复合材料表面接触角增大,纤维越长,接触角越大;CF/PEEK的摩擦系数及摩擦量均低于纯PEEK,长纤维CF/PEEK比短纤维CF/PEEK的摩擦系数和磨损量更低。说明碳纤维能起到减摩润滑的作用,使CF/PEEK复合材料的摩擦系数降低,碳纤维的长度也会影响复合材料的摩擦学性能,长纤维复合材料具有更好的耐摩擦性能。

将三元乙丙橡胶和四丙氟橡胶分别制成混炼胶,再按比例掺混并用,研究了并用比对三元乙丙橡胶/四丙氟橡胶性能的影响。结果表明:随着并用比的改变,材料性能发生显著变化,当并用比为80∶20(质量比,下同)时,并用胶的压缩永久变形最小,综合性能最佳;当并用比≥70∶30时,并用胶属于均相体系;但并用比<70∶30时,并用胶产生了相分离,相容性变差,属非均相体系;随着并用比的变化,并用胶硬度相同,材料的体积模量在同一水平;100%定伸应力显著提高,材料的弹性模量显著提高。

以直径为12nm的SiO₂作为分散相,以分子量不同的聚乙二醇(PEG200、PEG400)作为分散介质,通过机械搅拌和超声震荡方法制备不同浓度(26%、28%、30%、32%、34%)的剪切增稠液(STF);采用流变仪(Anton PaarMCR102型)测试STF的稳态流变性能,重点研究浓度、分散介质种类对STF稳态流变性能的影响规律。结果表明:STF的最大黏度随着浓度的增加而增加;剪切增稠响应时间随着浓度的增加而减小;分散介质为PEG200的STF体系流变性能好于PEG400。

以五水合硫酸铜和碳酸钠为原料,制备了碱式碳酸铜微球前驱体;以碱式碳酸铜微球为模板,以硫代乙酰胺为硫源,通过简单的沉淀转化反应制备了空心硫化铜微球。考察了反应物摩尔比、溶液浓度、表面活性剂的添加对碱式碳酸铜微球形貌与粒径的影响,以及硫离子浓度对空心硫化铜微球表面形貌的影响,并对其形成机理进行了探讨。采用扫描电子显微镜及X射线衍射仪对产物的结构及微观形貌进行表征。结果表明,只有碳酸钠过量时才会形成碱式碳酸铜微球;改变五水合硫酸铜和碳酸钠的摩尔比及浓度可以调节产物的粒径;添加不同表面活性剂可以使产物产生不同形貌;硫化铜微球的粒径由碱式碳酸铜微球的粒径决定,随着硫离子浓度的增加,硫化铜微球表面分别呈现出刺状、颗粒状及平面状等不同结构。

根据Blanc反应原理,以氢溴酸为溴甲基化试剂,对D101型大孔吸附树脂进行溴甲基化反应研究。在氢溴酸过量的条件下,通过单因素实验确定了反应温度、反应时间和浓硫酸用量对溴甲基化反应的影响,在此基础上,以溴含量为响应值设计响应面实验。通过响应面实验得到最佳反应条件为:反应时间9h,反应温度93℃,浓硫酸用量39.5mL。在该条件下可制备溴含量为4.522mmol/g的大孔吸附树脂,为树脂的进一步改性、功能化奠定了基础。

采用动态接触角/表面张力仪研究了系列包覆层与硝化甘油(NG)的界面作用,采用浸渍法测量了NG在包覆层中的迁移量,并计算了包覆层/NG的结合能。结果表明,包覆层的抗NG迁移性能与界面接触角、粘附功具有相关性,并进一步探讨了化学结构和结合能对界面作用的影响。

以末端金纳米粒子嫁接的聚苯胺复合材料(PANI/Au)为电极材料构建灵敏的多巴胺(DA)电化学传感器。以差示脉冲伏安法(DPV)为测试方法。结果表明:DA在PANI/Au修饰电极上具有优异的电催化活性,并具有宽的双线性段电化学响应(0.01～1μmol/L和1～200μmol/L)和较低的检测极限(LOD=0.01μmol/L)。此外,该传感器具有杰出的抗干扰性和稳定性。PANI/Au复合材料优异的性能为制备具有增强电化学活性的DA传感器提供了新的选择。

以Ce(Ⅳ)为模板、二乙烯三胺(DETA)为螯合剂、丙烯酸(AA)为功能单体,在AB-8树脂表面进行水热聚合反应,制备出铈离子印迹聚合物(Ce-DETA-IIPs)。采用红外光谱(FT-IR)、比表面积分析(BET)和X-衍射(XRD)进行表征。通过Ce-DETA-IIPs的吸附试验、考察了吸附性能。结果表明,在初始浓度350mg/L、吸附90min、温度为298K,Ce-DETA-IIPs对Ce(Ⅳ)的吸附量和吸附率分别达到174.03mg/g和99.38%,Ce-DETA-IIPs对几种金属离子的选择性系数Q_Ce(Ⅳ)/Q_Ca(Ⅱ)、Q_Ce(Ⅳ)/Q_Al(Ⅲ)、Q_Ce(Ⅳ)/Q_Fe(Ⅲ)、Q_Ce(Ⅳ)/Q_Mg(Ⅱ)和Q_Ce(Ⅳ)/Q_Zn(Ⅱ)分别达到26.73、12.99、10.40、8.91和7.00。

通过溶剂热法制备二硫化钼/钨酸铋(MoS₂/Bi₂WO₆)复合催化剂,考察了Mo与W摩尔比不同的复合催化剂光催化降解气相甲苯的性能,并对催化剂的结构进行了表征。结果表明:Bi₂WO₆纳米颗粒负载在片状的MoS₂上,粒径在5～25nm范围,MoS₂/Bi₂WO₆表现出比纯Bi₂WO₆更好的光催化降解率。当Mo与W摩尔比为 1∶5时,MoS₂/Bi₂WO₆光催化降解率最佳。复合催化剂降解率提高原因主要是:一方面MoS₂/Bi₂WO₆复合催化剂的带隙较小,有助于提高可见光利用率;另一方面MoS₂/Bi₂WO₆复合催化剂可以有效提高光生载流子迁移和分离。

通过重氮化反应和原位氧化聚合制备了聚间苯二胺接枝的氧化石墨烯(P-GO),通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱和热重分析对其结构及形貌进行表征,考察了pH、接触时间和初始六价铬[Cr(Ⅵ)]离子浓度对Cr(Ⅵ)吸附行为的影响。结果表明:聚间苯二胺成功接枝在氧化石墨烯表面,P-GO对Cr(Ⅵ)的吸附动力学和平衡吸附等温线分别符合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型,其饱和吸附容量为118.34mg/g,远高于氧化石墨烯。P-GO对Cr(Ⅵ)的高吸附效率得益于聚间苯二胺接枝后在氧化石墨烯表面引入了大量含氮官能团。

利用两步水相法合成球状AgCl/Bi₂WO₆光催化剂,其结构、形貌和性能分别用X射线衍射仪、扫描电镜、光电子能谱仪、紫外-可见光谱仪及荧光光谱仪等进行分析,以水中微污染物甲基橙(MO)的降解评价AgCl/Bi₂WO₆光催化剂的可见光催化活性及光催化降解机理。结果表明:产物是球状的AgCl/Bi₂WO₆纳米晶,且随着AgCl合量的增大,颗粒状越明显。当AgCl质量分数为70%时,直径为700～900nm,光催化活性最好。0.08g球状的AgCl/Bi₂WO₆纳米晶可见光催化降解甲基橙(200mL,8mg/L)溶液6min后降解率达到99.1%,是相同条件下Bi₂WO₆降解率的5.5倍。循环使用3次后降解率达91.95%。光催化降解MO溶液是通过·OH和Cl⁰氧化机制实现。

双酚A(BPA)是一种典型的环境内分泌干扰物,可严重影响人和动物的生长和繁殖。采用溶剂蒸发法技术制备了醋酸纤维素复合膜吸附剂[CA-Ms(X)]。以醋酸纤维素膜(CA)作为比较对象,利用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对CA-Ms(X)进行表征,并对其吸附动力学、吸附等温线及材料的重复利用性能进行了研究。结果表明:CA-Ms(X)经过720min达到吸附平衡,吸附过程符合准二级动力学模型及Langmuir吸附等温方程,理论最大吸附容量比CA吸附容量提高了4倍左右,循环使用5次后,其对BPA的去除效率基本上可以维持在70%左右。

通过采用2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基(TEMPO)/NaBr/NaClO体系来选择性催化氧化纤维素,并将制得的氧化纤维素(TOC)用于Pb²⁺的吸附。结果表明:TOC对Pb²⁺溶液吸附的最佳pH为5。不同羧基含量的TOC对于Pb²⁺溶液的吸附,随着羧基含量的增大,其吸附量也在增大且在一定范围内符合线性关系。对于Pb²⁺的吸附行为更符合Freundlich吸附等温线方程,最大饱和吸附量为138.82mg/g,循环使用性能良好;将TOC通过超声波细胞粉碎机处理纳米化,处理时间为20min时,粒度最小,纤维素吸附量/吸附率最高。

在季铵化壳聚糖(QCS)铸膜液中,借助水解反应将Fe-TiO₂和Fe₂O₃量子点负载于多孔SiO₂孔结构中,制备Fe-TiO₂-SiO₂/QCS复合膜催化剂。通过X射线衍射、透射电镜和红外光谱对其进行表征。结果表明:当Ti/Fe(摩尔比)≥10时,形成Fe-TiO₂量子点;当Ti/Fe(摩尔比)≤3时,形成Fe₂O₃量子点。以甲基橙为模型污染物,在λ=365nm的辐射源辐照下,研究Fe-TiO₂-SiO₂/QCS膜催化剂催化降解甲基橙染料的性能。结果表明:当甲基橙初始浓度C₀=10mg/L,pH=2时,Ti/Fe=3的复合膜催化剂对甲基橙溶液的降解率达到最大值(90%),明显高于只含TiO₂复合膜催化剂相同条件下光催化降解甲基橙的降解率(60%)。

以固相合成法制备Li⁺掺杂TiO₂为吸附剂,对甲基橙模拟废水进行吸附实验,研究甲基橙吸附在Li-TiO₂上的动力学和热力学机理。结果表明:在常压和298K下,当pH＝6、甲基橙模拟废水初始浓度20mg/L、Li⁺掺杂TiO₂投加量1.0g/L时,吸附容量18.32mg/g,甲基橙去除率为91.6%。Li-TiO₂对甲基橙吸附动力学规律符合Lagergren准一级吸附模型,k₁=0.0189min^-1,E_a=-5.567kJ/mol。吸附行为服从Langmuir和Freundlich方程,属单分子层吸附。热力学函数 ΔH<0,ΔG<0,ΔS>0,吸附为自发放热过程。可见Li-TiO₂是一种去除模拟废水中甲基橙的优良吸附剂。

表面氨基化碳微球是一种新型的改性多孔碳材料。归因于其特殊的形貌、结构和丰富的官能团特性,表面氨基化碳微球在诸多领域得到广泛应用。近年来,碳微球表面氨基化技术、氨基化试剂逐渐多样化,接枝产物的性能大大提高,应用领域不断拓展,相关产品的种类也日益丰富。据此,概述了氨基化碳微球的改性方法,以及氨基化碳微球在吸附材料、催化材料(催化焦化废水的生物降解)、检测材料等领域应用的新进展,并对氨基化碳微球未来的合成与应用进行了展望。

将相变材料与沥青混合料结合可有效地调节路面温度,预防或减轻沥青路面病害,并缓解城市热岛效应。总结了相变储能材料掺入沥青混合料的方式及相应的调温效果,指出不同掺入方式的缺点并提出了相应的解决措施;为提高当前主流的掺入方式-复合定形的调温效果,提出了理论有效储能效率指标作为优选复合定形相变材料的载体;同时,展望了相变储能沥青混合料的发展趋势,以期为沥青路面用相变材料的研究和应用提供参考。

对放射性构件的安全处理成为实现核能可持续发展的关键问题之一,一般对松散型污染物的去除所采用的技术对于设备装置缝隙死角的去污效果较差,在核应急事件中,难以满足快速对表面污染物进行固定、屏蔽和去污的要求。为了解决这些问题,亟需开发一种新型的去污技术。采用自制的基料、加入一定量的发泡剂和交联剂制备了泡沫凝胶,对其进行了去污性能评价。该泡沫凝胶对模拟的不锈钢污染样片,有空隙、孔隙污染样片和地面都有良好的去污能力,可根据不同的操作要求选择不同的去污工艺。该泡沫凝胶可干燥成膜,实现了二次废物的最小化,使其有望成为去除核设施表面松散污染的新型材料。

通过拉伸、弯曲、冲击、摩擦磨损试验测试了不同含量的碳纤维对聚甲醛(POM)自润滑材料力学性能和摩擦磨损性能的影响,并用扫描电子显微镜观察了拉伸试样断口和摩擦磨损试样表面的微观形貌。结果表明:当碳纤维含量由0、17%增加到35%,POM自润滑材料的拉伸强度和弯曲强度逐渐增加,冲击强度逐渐降低;POM自润滑材料45钢干摩擦试样的摩擦系数逐渐降低,材料的体积磨损率逐渐增加。

采用硫脲自助熔方法制备光催化材料KSb₅S₈,通过X射线多晶衍射对其进行结构表征,并将其用于降解甲基橙(MO)溶液的研究。光催化降解MO溶液实验表明,当溶液的pH=2时,KSb₅S₈对MO溶液的降解率远高于g-C₃N₄,在20min内其降解率可达到99%,且符合一级动力学模型。光催化活性自由基捕获实验表明,空穴(h⁺)是主要的氧化活性物种。光催化循环实验表明,KSb₅S₈具有较高的光催化稳定性。

为了改善沥青路面在低温下的服务水平,延长其使用寿命,采用环保型增塑剂环己烷二甲酸二异丁酯(DIBCH)对基质沥青进行改性,以高速剪切法制备不同DIBCH掺量(0、1.5%、2%、2.5%、3%)的改性沥青,以马歇尔法设计AC-13C型DIBCH改性沥青混合料,通过延度、针入度和弯曲梁流变等试验分析DIBCH对SK90沥青的改善效果,采用低温小梁弯曲试验评价SK90及改性沥青混合料的低温抗裂性能。结果表明:随DIBCH掺量的增加,SK90沥青的延度、当量脆点明显增大;DIBCH改性沥青蠕变劲度及蠕变速率较SK90沥青相比得到明显改善;通过力学和能量角度分析,DIBCH有助于改善SK90沥青混合料的低温抗裂性。综合DIBCH改性沥青及其混合料各低温性能指标分析得出其最佳掺量为3.0%。通过灰色关联分析可知,蠕变速率能够较好地评价DIBCH改性沥青的低温性能,采用抗弯拉强度(RB)能够较好地评价DIBCH改性沥青混合料的低温性能。

为探究多聚磷酸(PPA)与丁苯橡胶(SBR)复合改性沥青的综合性能,对单一改性剂改性沥青及PPA掺杂量不同的复合改性沥青进行三大指标试验、动态剪切流变试验、弯曲梁流变试验及旋转薄膜加热试验。通过测定单一改性沥青及复合改性沥青的针入度、软化点、延度、蠕变劲度模量、蠕变速率、相位角、抗车辙因子等指标,评价复合改性沥青的高温低性能及抗老化性能。结果表明:PPA的掺入可以提高沥青的高温性能,但会对低温性能产生消极影响;在复合改性沥青中,SBR的掺入可以有效地提高复合改性沥青的低温性能,抗老化性能会随着PPA掺杂量的增加而逐渐提升。

砂浆是常见的水泥基体,为了对比研究不同玄武岩纤维制品对水泥基复合材料力学性能的增强效果,将短切玄武岩纤维及玄武岩纤维土工格栅分别以掺入和铺层的方式加入到水泥基体中,掺量为0.2%,铺层数为3层,并进行了抗压和抗折力学性能实验。结果表明,短切玄武岩纤维和玄武岩纤维土工格栅均能够对砂浆起到增强效果,且玄武岩纤维土工格栅对砂浆增强效果更佳,抗压强度和抗折强度最高分别提高45.93%和51.03%,说明具有交织结构的玄武岩纤维格栅对砂浆力学性能具有积极作用。

采用溶胶-凝胶法合成了可参与化学交联的包覆聚磷酸铵(CAPP)阻燃剂,将CAPP与成炭剂复配,在熔融共混加工过程中加入交联剂过氧化二异丙苯(DCP),制备了阻燃交联聚烯烃弹性体(POE)复合材料,研究了阻燃剂CAPP和DCP添加量对复合材料性能的影响。结果表明:在交联剂引发下,CAPP被引入POE分子链共同构成三维网络结构,从而达到提高阻燃交联POE复合材料力学性能的目的,包覆层硅化合物的引入改善了复合材料的阻燃性能和耐水性能。

研究了不同防老剂对杜仲胶/天然橡胶(EUG/NR)并用胶性能及其热氧老化性能的影响。利用扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、热重分析仪、万用拉伸机对并用胶的微观形貌、结晶熔融行为、热稳定性及力学性能进行了测试和表征。结果表明:防老剂的加入有助于并用胶的硫化,能够提高并用胶的力学性能;在热氧老化条件下防老剂4010NA对并用胶的防护效果最佳;并用胶在老化过程中EUG相先发生反应,防老剂4010NA主要延缓并用胶中EUG相交联网络的进一步交联。热重分析表明老化24h后,EUG/NR并用胶的分子主链及交联网络未出现明显的破坏。

将低相对分子质量聚碳酸亚丙酯(PPC)、马来酸酐(MA)和炭黑N550制成预混料,与碱性白炭黑混合制备了丁腈橡胶/氢化丁腈橡胶(NBR/HNBR)耐油胶管内层胶,研究了PPC预混料及碱性白炭黑用量对NBR/HNBR内层胶加工性能、力学性能、耐老化、耐介质以及压缩性能的影响。结果表明,PPC预混料具有增硬增强的作用,可提高内层胶的硬度、拉伸强度、撕裂强度以及耐老化性能,降低内层胶的体积变化率;当PPC预混料用量为22份时,内层胶的拉伸强度、硬度及撕裂强度分别为19.10MPa、78、34.06N/mm,老化后拉伸强度变化率、伸长率变化率分别为7.1%、-14.5%,耐介质后拉伸强度变化率、伸长率变化率、体积变化率分别为5.9%、-7.8%、-0.13%;综合性能明显优于N550填充胶。

通过理论分析和实验总结,论证了制备适用于快干环保型醇酸涂料树脂的制备路径,研究了树脂制备中所用萘酸钴、加氢石油树脂、新癸酸缩水甘油酯等原材料的可行性。通过实验确定原料及配比,在适宜的反应条件下,制备出一种快干环保应用于醇酸涂料的树脂。