介绍了聚醚醚酮(PEEK)的基本性能,有针对性地分析了国内外PEEK生产企业及其产品,同时分析了PEEK的生产及消费情况,指出了我国PEEK产业发展过程中出现的问题及建议。

聚酰亚胺具有优良的物理化学性质,广泛用于制作气体分离膜材料,尤其是在天然气提氦及其他气体分离领域具有重大潜力。综述了聚酰亚胺基气体分离膜的主要改性方法和最新进展,重点介绍了合成改性、热交联改性、紫外辐射交联改性、化学改性和共聚改性,并对聚酰亚胺基气体分离膜材料的发展进行了展望。

综述了近年来国内外在稀土氧化物(REO)改性聚酰亚胺(PI)薄膜领域中的研究与应用进展。从REO的功能特性与发展现状、REO/PI复合薄膜的研究与应用进展等方面进行了阐述。重点论述了REO在改性PI薄膜力学性能、热性能以及光学性能方面的进展情况。最后,对REO/PI复合薄膜的未来发展趋势进行了展望。

从膜材料来源和膜材料降解程度两方面综述了可生物降解膜材料的研究进展,重点介绍了淀粉、聚乳酸(PLA)和聚乙烯醇(PVA)等可生物降解材料,最后对可生物降解膜材料的未来发展进行了展望。

辐射技术以其环境友好、操作简单、对基材损害小等优点,逐渐得到了人们的广泛关注。利用电离辐射诱导聚合物发生交联、降解和接枝的方法已广泛应用于高分子材料的改性研究中。聚酯是一类性能优异、用途广泛的材料,在材料领域占据重要地位。主要概述了辐射(高能电子束、γ射线、紫外光等)对聚丙交酯(PLA)、聚己内酯(PCL)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯材料物理化学性能的影响,分析并总结了辐射改性聚合物的原理和方法。

紫外光固化有机硅材料因其良好的机械性能和热稳定性,以及固化过程节能高效、绿色环保,在涂料、3D打印材料和LED封装材料等领域展现出广阔的发展前景,近年来成为有机硅行业中的研究热点。对不同官能化紫外光固化有机硅树脂的合成及其应用进行调查,综述了近年来的研究成果。并对紫外光固化有机硅的研究方向进行展望,指出解决固化深度和氧阻聚作用是研究的关键,环氧基官能化有机硅是今后光固化材料的研究重点,利用天然产物改性获得光固化有机硅也是一个研究新方向。

无机纳米材料由于其独特的结构,因而具有优异的物理化学性质,采用无机纳米材料增强聚合物材料,对聚合物基复合材料的力学性能、热性能和电性能等会有明显的提高,但单一无机纳米材料对聚合物性能的提升具有一定的局限性,且可能会同时引起其他性能下降。因此,使用两种或两种以上无机纳米材料对聚合物进行改性研究,从而达到协同增强的目的,是目前研究的热点。对近年来无机纳米材料协同增强聚合物基复合材料的研究进行概述,并对无机纳米材料协同作用方式进行归类总结。同时,对无机纳米材料协同增强热塑性和热固性树脂的研究进行了分析,并展望了无机纳米材料协同增强聚合物基复合材料的发展前景。

综述了聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚苯硫醚和聚醚醚酮等4种耐高温聚合物基自润滑轴承材料的发展现状和摩擦学研究进展,重点讨论了耐高温聚合物基自润滑轴承材料摩擦磨损性能及其磨损机理,同时对未来发展提出建议。

天然纤维环氧复合材料是一种新型环境友好型复合材料,但与碳纤维等传统纤维复合材料相比,其在力学性能、摩擦学性能方面仍有差距。目前国内外已经开展了大量有关天然纤维摩擦学性能的研究,欧美国家已将部分纤维复合材料运用到汽车零件等重要领域。主要介绍了近几年国内外有关天然纤维环氧复合材料的研究成果,重点阐述了天然纤维复合材料在摩擦学领域的研究进展和应用前景。

纤维素基抗菌材料是通过添加抗菌物质对纤维素进行改性,使得其成为具有抗菌性能的材料。纤维素基抗菌材料因其优良的抗菌性能和广阔的应用前景而备受关注。为进一步开展研究,特对纤维素的改性、抗菌剂的种类及纤维素基抗菌材料的应用进行了综述,并展望了纤维素基抗菌材料的发展方向和前景。

近年来,具有自修复功能的聚合物复合材料受到广泛关注。当聚合物材料使用过程中出现各种缺陷时,能够自发或在一定刺激作用下做出相应响应,通过一系列物理或化学变化实现破损材料的自我修复,这对保持材料的机械强度、安全性、延长使用寿命等具有重要意义。综述了外援型聚合物自修复复合材料修复类型、修复机理及研究现状,指出了现阶段聚合物自修复复合材料存在的问题,并对其发展前景进行了展望。

采用金属元素掺杂的方式改变纳米ZnS材料的晶体构造和能带结构,并引入新的电子跃迁,显著改善或提升其性能,拓宽其适用区间与应用范围,已成为国内外众多学者近年来持续关注的焦点。通过讨论特定金属元素掺杂给材料性质带来的具体影响,对不同金属元素掺杂的纳米ZnS材料在各个领域的应用进行了总结,介绍了金属掺杂纳米ZnS材料的制备方法,对金属掺杂ZnS纳米材料的发展前景进行了展望。

碳微球具有优异的物理和化学性能,在物理、生物、材料学、化学工业、催化剂载体、吸附载体等领域具有独特的优势和广阔的应用前景。综述了碳微球的制备方法,如化学气相沉积法、溶剂(水)热法、模板法、乳化法、热缩聚法、高温热解法、超声法、浮悬法、还原法、电弧放电法、机械球磨法等,对比了不同制备方法的优缺点。介绍了不同方法制备的碳微球在电极材料、吸附材料、模板制作、催化剂载体等应用领域的研究进展。

保护环境,开发环保型能源,对人类和社会具有重要意义。质子交换膜燃料电池由于其能量转化率高,可实现零排放,近年来引起了电池领域研究者们的兴趣。质子交换膜是燃料电池的重要组成部分,离子型聚合物膜具有质子传导率高、稳定性能好等优点,作为质子交换膜具有良好的应用前景,主要综述了离子型聚合物在燃料电池质子交换膜方面的研究进展,详细介绍了此类质子交换膜的类型、结构和性能,同时对其应用前景做了评论和展望。

空穴传输层材料与吸收层的选择性接触对提高钙钛矿太阳能电池的光电转化效率具有重要作用,空穴缓冲层材料直接影响钙钛矿的生长,同时,空穴缓冲层对钙钛矿太阳能电池的稳定性和寿命起到决定性的作用。介绍了氧化镍(NiO)空穴传输层材料的制备方法及其在钙钛矿太阳能电池中的应用,指出通过优化制备方法可以提高NiO的透光性和导电性,进而提高钙钛矿太阳能电池的光电转化效率。

为了提高黄光有机电致发光器件的效率,以二(2-苯基喹啉)(2,2,6,6-四甲基庚烷)-二酸合铱[PQ₂Ir(dpm)]和三(2-(4-甲苯基)苯基吡啶)合铱[Ir(mppy)₃]为发光材料,选择4,4′,4″-三(9-咔唑基)三苯胺(TcTa)和2,6-二(3-(9H-咔唑基-9-基)苯基)吡啶(26DczPPy)分别作为主体材料,设计了阶梯式能级结构的器件,制备出一系列双发光层有机电致发光器件并考察了红光材料掺杂量对电致发光器件性能和电致发光光谱的影响。结果表明:制备的双发光层有机电致发光器件的启亮电压为3.5V、最大亮度为147900cd/m²、最大电流效率为88.91cd/A、最大功率效率为61.05lm/W、最大外量子效率为33.2%;亮度为1000cd/m²时,该器件的电流效率和外量子效率分别为84.9cd/A和32.1%。

碳纳米管材料作为一种先进碳材料,具有十分良好的导电性,但是其比表面积和比容量比较低。氮掺杂的碳材料用于超级电容器的容量高、比表面积较大,但是其导电性较差。因此,考虑将二者相结合,将氮碳掺杂的碳材料分别负载在碳纳米管的内部与外部,研究其对超级电容器储能性能的影响。结果表明,碳纳米管外负载氮掺杂的碳材料表现出较好的电化学活性,包括高的容量和优异的循环性能。

以秸秆、石墨为原料,采用酸碱两步法制备出纳米纤维素,石墨经Hummers法制备石墨烯悬浮液,将纳米纤维素与不同含量石墨烯悬浮液溶解于NaOH/尿素/水体系中,经溶剂置换、冷冻干燥等工艺制备出石墨烯/纳米纤维素复合气凝胶。利用傅里叶变换红外光谱仪对纳米纤维素的结构进行表征,通过扫描电子显微镜、比表面积及孔径分析仪对复合气凝胶的微观形貌和孔径进行分析,研究了复合气凝胶的油污吸附性能。结果表明:成功制备了纳米纤维素,石墨烯/纳米纤维素复合气凝胶具有完整的三维网络结构,且两相分布均匀,界面交联良好;当石墨烯质量分数为10%时,复合气凝胶的平均孔径为12.79nm,比表面积为359.3578m²/g,对油污的最大吸附量可达自身质量的12.4倍。

以不同粒径锆钛酸铅(PZT)颗粒和聚偏氟乙烯(PVDF)为原料,制备了0-3型PZT/PVDF压电复合材料,当PZT颗粒平均粒径为1.22μm时,复合材料的压电应变常数(d₃₃)最高。采用流延法制备了石墨烯(GR)添加量不同(0%～0.9%)的0-3型PZT/PVDF/GR三相压电复合材料并进行热压处理;对复合材料的微观结构、介电性能及压电性能进行测定与分析。结果表明:压电复合材料的相对介电常数和介电损耗随着GR添加量的增加而增加;GR添加量为0.6%(质量分数)时,d₃₃达到最大值29.2pC/N,比PZT/PVDF复合材料提高了24.36%。经过热压处理后,压电复合材料的d₃₃提高到31pC/N,添加适量GR以及热压处理可以提高PZT/PVDF/GR压电复合材料的压电性能。

将氧化石墨烯量子点(GOQDs)引入聚醚嵌段共聚酰胺(PEBA),通过溶剂挥发法制备了具有良好分散性能和界面结合性能的PEBA/GOQDs混合基质膜,研究了GOQDs添加量对混合基质膜理化性质及气体渗透性能的影响。结果表明:GOQDs可均匀分散在PEBA聚合物基质中,提高了混合基质膜的力学性能;GOQDs含有大量的羟基和羧基,亲和能力强,对CO₂有强吸附作用,显著提高了混合基质膜的CO₂/N₂渗透性能。当GOQDs添加量为3%(质量分数)时,PEBA/GOQDs混合基质膜的CO₂渗透系数为184.32Barrer,CO₂/N₂选择性达到了63.56,与纯PEBA膜相比分别提高了241%和253%。

采用过量的对甲苯磺酰异氰酸酯(TI)处理氧化石墨烯(GO),经化学还原后制备了一种具有优异分散性能的功能化石墨烯TI-RGO。利用红外光谱、X射线光电子能谱、原子力显微镜、透射电镜、扫描电镜和X射线衍射仪等手段对TI-RGO的结构、形貌和分散性进行了表征。结果表明:TI通过异氰酸酯基团(—NCO)与GO的羟基(—OH)等反应形成的共价键连接在石墨烯表面,对其进行有机化修饰,有效地改善了石墨烯在溶剂和聚氨酯(PU)中的分散性。研究发现,TI-RGO可显著地增强PU的拉伸强度,当TI-RGO在PU中质量含量为1.0%时,断裂强度和杨氏模量分别提高了85%和132%,分别达到43.2MPa和5.2MPa。

石墨烯由于其优异的物理和化学性质,在材料和纳米器件等领域受到了极大的关注。但通过转移法转移的石墨烯在石墨烯基纳米器件上会引入杂质和缺陷,因此,直接在氧化硅上生长高质量的石墨烯成了一项迫切的需求。基于传统的热壁化学气相沉积(CVD)系统,设计了一种新的绝缘衬底生长系统,通过附加微波等离子体单元来提供额外的蚀刻和辅助效果,成为微波等离子体蚀刻和辅助CVD(MPEE-CVD)。利用此系统,成功地实现了在氧化硅和其他绝缘衬底上直接生成可控尺寸的石墨烯薄膜,并通过拉曼光谱和扫描电子显微镜表征了晶体质量。该项工作为进一步改善基于石墨烯的场效应晶体管纳米器件的性能开辟了新的道路。同时,它为在绝缘衬底上直接生长其他二维材料提供了可能的指引。

采用简单、环保的水热处理方式结合低表面能物质1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷(PTES)进行硅烷化处理在AZ31B镁合金表面构建具有微纳米级粗糙结构的超疏水保护性涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)分别对所制备的超疏水涂层表面形貌和组成进行分析。并用接触角(CA)测试对其表面润湿性能进行分析。结果表明:CA值为164±2°。同时,所制备的超疏水涂层具有优异的耐腐蚀性能、耐久性以及附着力。

以三聚氰胺和甲醛为聚合单体,甲醇和水为分散介质,甲酸为引发剂,采用分散聚合法制备了单分散性的大粒径三聚氰胺-甲醛树脂(MF)微球。通过改变反应中的醇水比例、单体摩尔比、甲酸稀释液的用量和反应温度,得到了粒径在3～9μm的微球。采用扫描电镜、红外光谱、热重分析等测试方法进行表征,结果显示,当三聚氰胺用量为0.5g,反应温度为85℃时,制备的MF微球的结构与单分散性最佳,球体表面光滑,分散最均匀。

以钛白粉为反射层填料,碳纳米管(CNT)和纳米SiO₂为辐射层填料,制备了双层复合隔热涂料。通过半球发射率、紫外-可见光-近红外反射图谱以及隔热温差表征复合隔热涂料的性能。研究表明,当CNT质量分数为0.5%,纳米SiO₂质量分数为6%,辐射层厚度为100μm时,可以在保证涂料基本性能的基础上,达到最好的辐射隔热效果,辐射层半球发射率可达93%。复合隔热涂层的太阳光反射比为87.11%,隔热温差为26.7℃。

为保护光纤免受机械伤害,在光纤外表面涂覆一层专用涂料是必备的步骤。这层涂料阻碍了紫外光的透过,因而在光纤传感器等需要紫外光透过射入的领域必须剥除,成本高且易对光纤造成伤害。通过羟基硅油和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)反应制备了聚硅氧烷聚氨酯,通过羟基丙烯酸酯单体和丙烯酸酯单体制备了羟基丙烯酸树脂(HAR),通过羟基丙烯酸脂对聚硅氧烷聚氨酯进行改性,制备了高透紫外性的丙烯酸聚氨酯涂料。探讨了羟基硅油的引入对涂膜紫外光透过率等性能的影响。利用紫外-可见分光光度计考察了涂膜的透紫外光性能,通过扫描电镜观察了涂膜的微观形貌,利用傅里叶变换红外光谱仪对涂膜的化学结构进行了表征,利用热失重分析仪考察了涂膜的耐热性能。结果表明:制备的树脂在248nm处的光透过率达到85%,耐热性能好(5%的热失重率对应280℃),涂膜表面微观平整光滑且具有良好的附着力、柔韧性等性能。

以葡萄糖为原料,采用水热法制备了单分散纳米碳球,并使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对碳球的微观形貌、物相结构、表面基团和元素组成进行了分析,系统研究了葡萄糖浓度、反应釜填充度、水热温度、水热时间等参数对碳球形貌的影响。结果表明:当葡萄糖浓度为0.3mol/L,反应釜填充度为40%,水热温度为200℃,水热时间为4h时,可得到单分散的纳米碳球,碳球直径约为200nm,碳球主体以无定形结构存在,并含有少量的低程度结晶结构,其表面含有大量的含氧基团,具有较好的分散性。

硼化端羟基聚硅氧烷(PBDMS)是一种具有剪切增稠特性的抗冲击智能材料,抗冲击智能材料在低应变速率下呈流动态,当受到冲击时材料会表现出固体状态从而消耗大量能量,因此材料具备抗冲击性能。采用SiO₂颗粒填充PBDMS制备PBDMS-SiO₂复合材料,用其改性硅胶得到PBDMS改性双组分硅胶。研究了改性前后硅胶的动态抗冲击性能及SiO₂含量对材料性能影响。动态热机械分析结果表明,随着SiO₂含量的增加,改性双组分硅胶的吸能减震效果及弹性变强。通过Hopkinson压杆实验测试材料在不同应变速率下的真实应力/应变,结果表明PBDMS改性双组分硅胶抗冲击性能增强且在较高应变速率下具有更高的强度。激光扫描共聚焦显微镜分析表明,PBDMS-SiO₂以粒子形式存在于改性硅胶当中。PBDMS可以提高双组分硅胶的抗冲击性能,SiO₂可以提高改性双组分硅胶的弹性及缓冲减震效果。

采用原位聚合法制备了含直链烷烃(芯)和密胺树脂(壳)的微胶囊,并运用Schroder公式计算芯材理论复配比,使其相变温度符合人体适宜温度。考察乳化剂用量、分散剂用量、乳化速率、乳化时间和预聚体滴加速度等因素对微胶囊包封工艺和物理性能的影响。采用差示扫描量热法(DSC)测定出微胶囊相变材料的相变温度和相变焓,并通过扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等手段对微胶囊的形貌、化学成分和粒度分布进行了表征。结果表明:微胶囊制备的最优工艺条件为:乳化剂用量5%,分散剂用量2%,乳化速率8000r/min,乳化时间15min,预聚体倒入速度应为60min;微胶囊相变温度范围在19.52～31.30℃之间,并且具有较大的储能作用。

选用辛基三甲氧基硅烷(OTMS),通过一步法制备了改性超细高岭土(FK)。以淀粉-壳聚糖(SCS)为基体,使用溶液插层法制备了超细高岭土-淀粉-壳聚糖复合薄膜(SCSFK)。经红外光谱仪和X射线衍射仪探究了偶联剂改性机理,高清扫描电镜结果表明填料与基体界面明显改善,热分析结果表明FK对复合材料热稳定性提升效果最佳,热机械分析检测SCSFK的玻璃转化温度(T_g)较SCS降低了77℃,拉伸实验表明SCSFK拉伸强度较SCS提升了330%,断裂伸长率提升了200%,耐水性实验表明SCSFK疏水性明显增强。

采用溶液共混法制备了聚甲基丙烯酸甲酯/多壁碳纳米管(PMMA/MWCNT)复合材料,利用动态热机械分析仪和热重分析仪测试了PMMA/MWCNT复合材料的动态力学性能和热稳定性。结果表明:在玻璃态时,随着MWCNT含量的增加,复合材料的储能模量(E′)和损耗因子(tanδ)均呈先增加后减小的趋势,含量为1%时达到最大值,而损耗模量(E″)较纯PMMA呈下降趋势。在玻璃化转变区域,E′、tanδ和E″较PMMA均有提高。在橡胶态时,随着MWCNT含量的增加,E′和E″变化不显著,tanδ逐渐升高。热失重数据显示,随MWCNT含量增加,PMMA/MWCNT复合材料的初始降解温度在3%达到最大,比纯PMMA提高了76.5℃。

采用锥管针刺技术将铺层平纹碳布在厚度方向上进行缝合,通过控制针距和行距,得到缝合密度不同的缝合预制体,利用树脂传递模塑成形工艺(RTM)制备出碳纤维/环氧树脂缝合复合材料。通过端部开口弯曲试验(ENF)方法,研究缝合复合材料的Ⅱ型层间断裂韧性及缝合密度对缝合复合材料Ⅱ型层间断裂韧性的影响。结果表明:缝合技术可有效地提高复合材料Ⅱ层间断裂韧性,缝合密度越大,层间增韧效果越显著,缝合密度为2.5mm×2.5mm时,G_ⅡC增量最大达到212%。同时,对试样的断口形貌进行了讨论,发现缝合线改变了复合材料的破坏模式。

以葡萄糖和石墨烯为原料,采用超声喷雾法制备了不同粒径的球形活性炭,通过负载单质硫制备了活性炭/硫复合材料,将其用作锂硫电池的正极材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对复合材料的结构和形貌进行分析,通过充放电性能测试分析锂硫电池正极材料的电化学性能。结果表明:葡萄糖与石墨烯质量比为1∶1、于高温600℃煅烧2h得到的活性炭表面光滑,粒径在600～1600nm,用其制备的复合材料电化学性能最好。

采用双转子连续混炼机,将氢氧化镁(MH)和硼酸锌(ZB)颗粒添加到线性低密度聚乙烯(LLDPE)和乙烯丙烯酸乙酯共聚物(EEA)中,制备了无卤阻燃复合材料。利用扫描电镜(SEM)、燃烧实验机和拉伸机研究了复合材料的显微形貌、断面形貌、阻燃性能和力学性能。结果表明:增加混炼次数可有效地改善LLDPE/EAA/MH/ZB复合材料中阻燃颗粒的聚集现象,3次混炼可使阻燃颗粒均匀分布在基体中;MH和ZB比例增大可有效地提高复合材料的阻燃性能,LLDPE∶EAA∶MH∶ZB=25∶3∶65∶7(质量比)时,复合材料阻燃性能最好,达到UL-94防火标准的V-0等级;阻燃颗粒比例较大的复合材料拉伸强度和伸长率也较差,拉伸断裂时阻燃颗粒与基体间的界面为裂纹发生处。

采用扫描电镜、充放电测试和循环伏安等方法研究了水性粘结剂羧甲基纤维素钠(CMC)对锂离子电池钛酸锂负极片形貌及脱嵌锂性能的影响。结果表明:CMC用量对钛酸锂负极片的微观形貌、首次充放电比容量、库仑效率和循环性能都有一定程度的影响。当极片中CMC粘结剂的质量含量为10%时,钛酸锂极片呈现出均匀的微观形貌结构;同时也展现出最佳的电化学性能,在0.5～3.0V,0.5C条件下充放电,首次放电比容量为170.7mAh/g,首次库伦效率为92.97%,经历100次循环以后仍然有147.2mAh/g的比容量。

制备出以丙三醇-水混合液为芯材和超疏水微米SiO₂为壁材的液体弹珠。通过生物显微镜、接触角测量仪和电子天平得出液体弹珠的表面形貌与质量。一定浓度的盐水提供充足的湿度,从液体弹珠吸湿性能、控湿性能和壁材研究了丙三醇液体弹珠的性能和机理。结果表明:丙三醇液体弹珠的吸湿性极强,在环境湿度较高时能从环境中吸收水分,在环境湿度较低时能向环境释放水分,且具有良好的控湿性能。纳米SiO₂包覆的液体弹珠吸湿速率高于微米SiO₂包覆的液体弹珠,液滴的吸湿率和失水率均高于液体弹珠,通过差减法得出液体弹珠表面包覆多层超疏水微米SiO₂。

制备了复合材料泡沫夹层结构板-芯缺陷试样,并对板-芯缺陷试样进行挖补修补。通过使用雕刻机和手工打磨工具将缺陷区域打磨出45°的楔形角,打磨完成后铺放EA9696胶膜和预浸料补片,利用热修补仪将挖补修补后的区域进行加热固化,并对挖补修补完成后的复合材料夹层结构试样进行了无损检测、力学性能测试以及微观结构分析。结果表明:挖补修补后的试样拉伸强度恢复率达到90%以上,弯曲强度恢复率达到87%以上,试样修补区域的胶膜、预浸料补片以及泡沫芯材间胶接质量良好。

采用Pickering乳液聚合工艺制备苯丙聚合物/SiO₂(PSA/SiO₂)复合乳液。透射电镜(TEM)和傅里叶红外光谱(FT-IR)分析显示复合乳胶粒为典型的草莓型结构,纳米SiO₂通过静电吸附在乳胶粒表面。动态光散射(DLS)结果证实纳米SiO₂作为Pickering乳化剂降低了复合乳液的平均粒径。X射线光电子能谱分析(XPS)结果发现Si—OH亲水基团在复合涂层表面富集。原子力显微镜(AFM)图片显示纳米SiO₂在涂层表面均匀分布且形成微细结构。水接触角(WCA)分析发现复合涂层的超亲水机理符合Cassie的复合接触角理论。

以对甲苯磺酸为催化剂,滤纸和乙酸为原料,采用一锅法制备了乙酰化纤维素纳米晶(CNC-Ac),并优化了反应条件。结果表明,当对甲基苯磺酸和滤纸的质量比为1∶1时,较佳反应条件为:90%(wt,质量分数)乙酸水溶液和对甲苯磺酸质量比为10∶1,反应温度为90℃,反应时间为90min,该条件下得到的CNC-Ac的产率为79%,分子取代度为0.8。采用SEM、FT-IR、XRD等对CNC-Ac的结构形态进行了表征。研究了CNC-Ac对醋酸纤维素膜的增强性能,结果表明,当CNC-Ac的质量分数为2%时,得到的醋酸纤维素-CNC-Ac纳米复合膜的拉伸强度和断裂伸长率分别为纯醋酸纤维素膜的6.6倍和1.3倍。

采用干法热压成型工艺制备了碳酸钙晶须含量不同的增强摩擦材料,研究了碳酸钙晶须含量对摩擦材料摩擦性能、磨损性能、物理性能和机械性能的影响。结果表明,添加适量的碳酸钙晶须有助于改善材料的摩擦磨损性能和力学性能,当碳酸钙晶须质量分数为12%时,摩擦材料的平均摩擦系数为0.40,平均磨损率为0.24×10^-7cm³/(N·m),平均冲击强度和洛氏硬度分别为4.02J/cm²和71,密度为2.15g/cm³。

以硫酸铁铵和硫酸铵为金属源和氮源、以活性炭为碳载体,采用高温热处理法合成了铁/氮共掺杂碳(Fe-N/C)催化剂。采用X射线衍射仪和X射线光电子能谱仪表征催化剂的结构和组成,探究催化剂催化氧还原反应的活性位点。结果表明,Fe-吡啶氮-C结构是催化剂中最重要的催化活性位点。采用循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)研究了催化剂中氮含量对氧还原反应电催化活性的影响。结果表明催化剂Fe-N_24.75/C-800催化活性最佳且峰电位达到0.91V(vs.RHE),接近Pt/C催化剂的活性,同时具有更好的甲醇耐受性,其催化氧还原反应的电子转移数为3.94。催化剂Fe-N_24.75/C-800氧还原反应以4e转移、生成水的途径为主。

三维石墨烯较之石墨烯拥有更加立体的结构,有效减少了石墨烯片层间的堆叠,易于和其他材料进行复合,可以更大限度地发挥石墨烯的优异性能。本课题以明胶为交联剂,制备了明胶交联的氧化石墨烯絮状悬浮液,采用冷冻干燥法除去水分后,制得三维氧化石墨烯/明胶海绵。通过扫描电子显微镜表征了不同氧化石墨烯浓度所制备的海绵的形貌特征,测试了三维氧化石墨烯/明胶海绵对石蜡的吸附性能,并采用二室一级动力学模型来描述三维氧化石墨烯/明胶海绵对石蜡的渗出过程。结果表明,海绵整体呈现明显的三维立体网状结构,当氧化石墨烯浓度为1.5mg/mL时,所制备的三维石墨烯/明胶海绵综合性能较佳,吸附量达到海绵质量的40倍以上;石蜡在快解吸和慢解吸阶段所需要的表观活化能分别为53.92kJ和-10.22kJ。

以4-甲氧基苯酚和三氯氧磷为原料合成4-甲氧基二氯化磷酸苯酯(MOPO),再将其分别与10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(ODOPB)、4,4-二羟基联苯和双酚A(BPA)聚合得到4-甲氧基苯基(4-甲基-3-(6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧杂膦-6-基)苯基)甲基膦酸酯(MODOP)、4-甲氧基苯基(4′-甲基-[1,1′-联苯基]-4-基)甲基膦酸酯(MOBOP)和4-甲氧基苯基(4-(2-(对甲苯基)丙-2-基)苯基)甲基膦酸酯(MOPOP)这3种阻燃剂。将这3种阻燃剂用于环氧树脂(EP)改性研究,对其极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)和热学性能进行比较研究。结果表明:MODOP阻燃体系对EP阻燃效果最为明显,添加量达到10%时,阻燃改性EP的LOI值达到24.4%,垂直燃烧等级达到UL-94 V-0级。从环保、经济的角度来说,MODOP阻燃剂是3种新型阻燃剂中阻燃效果最好的。

采用阴离子开环聚合法制备超支化聚缩水甘油(HPG),基于“巯基-烯基”点击反应,以十二烷基硫醇(DS)修饰超支化聚缩水甘油(HPG)分子以获得超支化分子配体DSHPG,以DSHPG为稳定剂和表面修饰剂制备亲油性纳米银(Ag@DSHPG)。通过核磁共振(NMR)和傅里叶红外光谱(FT-IR)对DSHPG分子结构进行表征,采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和热重分析(TG)等手段对Ag@DSHPG进行表征。结果表明:50℃制备的纳米银平均粒径为3.94nm,粒径分布均匀。通过紫外-可见吸收光谱法(UV-Vis)研究纳米银在不同极性溶剂中的分散性和银纳米流体的稳定性。结果表明,DSHPG修饰的纳米银颗粒在非极性溶剂十氢萘中分散稳定性最好,以此为基液制备的银纳米流体在常温下可稳定储存30天以上,其热稳定性随受热温度的升高而逐渐降低,在100℃时纳米银可在基液中稳定分散超过8h。

针对聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)熔点与分解点温度相近、热稳定性差、材料脆性大韧性差等不足,采用嵌段共聚的化学改性方式,引入聚乙二醇(PEG)和笼型聚倍半硅氧烷(POSS),设计合成PHBV/PEG与PHBV/PEG/POSS两种嵌段共聚物。通过红外光谱、核磁氢谱、X射线衍射、差示量热和热重等手段对其化学结构、晶体结构、熔融和结晶行为以及热降解行为进行分析。结果表明:在PHBV/PEG/POSS嵌段共聚物中POSS含量占6.7%,POSS不能形成独立的晶相;POSS和PEG的引入使PHBV的结晶能力减弱;嵌段共聚物中POSS的引入使PHBV/PEG/POSS的热稳定性高于PHBV/PEG,且嵌段共聚物的热降解温度区间宽于PHBV的热降解温度区间。

以超支化聚酯(HBPE)与γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)为原料制备了一种含硅、氮的新型阻燃剂(K-HBPE)。傅里叶红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)结果证明其已成功制备,然后将其与聚磷酸铵(APP)复配添加入聚丙烯(PP)中。在30%(K-HBPE∶APP=1∶1)的添加质量下,阻燃PP的极限氧指数(LOI)增加到了33.2%,且成功通过了UL-94的V-0级别。实验表明K-HBPE与APP有优异的协同阻燃效应。

利用高熔融指数聚丙烯粉料(100g/10min),加入过氧化物2.5-二甲基-2.5-双(叔丁基过氧基)己烷(简称101),分别通过双螺杆挤出机和BUSS混炼机进行降解加工,制备高流动、低挥发性有机化合物(VOC)熔喷用聚丙烯。考察了过氧化物101添加量、造粒温度、螺杆转速、停留时间对熔融指数、挥发性有机物总量(TVOC)的影响,利用顶空气相色谱质谱联用仪对熔喷料的VOC成分进行分析,并在120℃进行高温脱挥处理,气味大幅降低,制得熔融指数为1200g/10min、TVOC为108μgC/g的低气味熔喷用聚丙烯。

以高炉渣为吸附剂,用盐酸对其进行改性,研究了改性高炉渣对Ce³⁺离子的吸附性能。采用扫描电子显微镜和比表面积及孔隙度分析仪对改性高炉渣的理化性质进行了表征。从动力学和热力学角度探讨了改性高炉渣对Ce³⁺离子的吸附作用机理。结果表明,在Ce³⁺离子初始质量浓度100mg/L、环境温度25℃、改性高炉渣投加量0.3g、吸附时间2h、pH=7的条件下,改性高炉渣对Ce³⁺离子的饱和吸附量达到11.95mg/g。吸附行为符合准二级动力学吸附模型和Langmuir等温吸附模型,改性高炉渣对Ce³⁺离子的吸附为单分子层化学吸附。

“自清洁”概念于上世纪90年代提出,此后越来越多的学者在实验室条件下制备出多种超疏水自清洁表面,并取得了良好的效果。超疏水自清洁涂料具有防污、防腐蚀和节能环保的优点,在高层建筑外墙、汽车和道路桥梁等多个领域具有广泛的应用前景。主要基于超疏水表面润湿基本原理,介绍了超疏水自清洁涂料的研究现状和应用领域,最后对超疏水自清洁涂料的发展趋势进行了展望。

以蒙脱土(MMT)为载体,通过原位聚合和阳离子吸附法制备聚苯胺/蒙脱土(PANI/MMT)和银离子负载聚苯胺/蒙脱土(Ag⁺-PANI/MMT)材料;以Ag⁺-PANI/MMT为功能填料,环氧树脂为基体,制备复合涂层。采用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、扫描电子显微镜等表征手段对材料和涂层进行了表征。结果表明:苯胺插入膨润土层间并完成了原位聚合反应;功能填料Ag⁺-PANI/MMT含量在20%～30%(wt,质量分数,下同)时复合涂层的电阻变化率减慢;复合涂层的热分解温度随着功能填料的添加有升高的趋势,且涂层受热过程中更稳定;Ag^＋-PANI/MMT含量为20%时,复合涂层抑菌率达95.8%,复合涂层的防腐效果最好;腐蚀前,复合涂层表面较平整光滑且相对致密,无大面积堆积现象,腐蚀后功能填料周围并未发生大面积的点腐蚀,仍保持良好的完整性,涂层无裂纹。

桁架结构在航空航天和建筑工业领域有着广泛的应用。复合材料桁架结构在充分发挥复合材料低密度、高比强度、高比模量、耐腐蚀和抗疲劳等优异性能的基础上,不仅可以减轻构件质量,还能够增加有效载荷,因此在研究与应用方面日益得到重视。介绍了组成复合材料桁架的杆件、接头的典型成型工艺方法,比较了复合材料桁架结构中常见连接方式的优缺点。

设计了一种固体火箭推进剂装药自动化套包装置,实现了固体推进剂装药套包工艺的自动化人机隔离操作。通过工艺参数研究表明,推进剂涂胶最佳工艺参数为涂胶时间6s,刮胶次数2次,包覆层涂胶最佳工艺参数为涂胶时间5s,刮胶次数2次,球头驱胶最佳工艺参数为驱胶时间9s,驱胶压力0.3bar,装药柱面驱胶最佳工艺参数为驱胶速率10mm/s,驱胶次数3次,最佳工艺条件下制备装药的推进剂/包覆层表面粘接强度为32.9N/cm(20℃)。

生物吸附作为一种新兴的处理重金属污水方法,以其经济性和有效性的优势已经得到社会广泛关注。对近年来生物吸附剂吸附铜离子的研究进行了综述,总结了不同吸附剂对铜离子的吸附性能,并探讨了生物吸附剂吸附铜离子的机理,最后对生物吸附法处理含铜废水的发展进行了展望。

为了降低人工关节材料的摩擦磨损,提高仿生滑液的润滑时长,将聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯(PCEC)温敏水凝胶与碳纳米管(CNT)相结合,制备了PCEC/CNT混合温敏水凝胶。通过流变学测试、缓释实验、摩擦磨损实验,对PCEC/CNT温敏水凝胶凝胶化时间、流变学性能、缓释润滑性能进行测试分析。结果表明:在37℃条件下,PCEC/CNT温敏水凝胶凝胶化(液态转固态)时间为400s;PCEC/CNT温敏水凝胶具有良好的缓释润滑性能,缓释液的摩擦系数比生理盐水的摩擦系数降低了60%左右,可有效地降低人工关节材料的摩擦磨损,可望延长人工滑液的润滑时长,为人工关节提供长效的润滑防护。

为研究生物油及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性剂对石油沥青的影响,通过正交设计试验进行生物油/SBS改性沥青的制备,并通过常规物理性能、MSCR及弯曲梁流变实验,对比分析改性沥青与基质沥青、SBS改性沥青的各项路用性能的差异。常规物理性能研究表明,生物油/SBS改性沥青相比基质沥青,延度增加,针入度和软化点降低;相比SBS改性沥青,针入度和延度增加,软化点降低。MSCR实验结果表明,生物油/SBS改性沥青高温抗车辙能力稍微差于SBS改性沥青,但仍明显优于基质沥青。弯曲梁流变实验结果表明,生物油/SBS改性沥青优于基质沥青和SBS改性沥青。因此,通过与基质沥青性能对比可知,生物油/SBS改性沥青具有较好的适用性。

以4-氨基苯乙酮和苯甲酸甲酯为原料,通过酰胺化反应和克莱森缩合反应一步合成了一种具有酰胺基团的β-二酮结构的化合物[N-(4-(3-氧代-3-苯基丙酰基)苯基)苯甲酰胺],并通过 ¹H-NMR、IR、UV等方式对其结构进行表征。将该新型β-二酮单体与邻菲罗啉、稀土金属铕离子合成新的铕三元配合物光致发光材料,并对配合物结构和性能进行测试表征。荧光测试结果表明,由于合成的配合物共轭体系刚性更大,结构更加稳定,从而大大降低了配合物的发光能量损失,提高了配合物的发光效率,使得其形成的配合物荧光强度增强。

采用熔剂热法制备Fe₃O₄纳米微球,再通过金属氧化物沉积法,在Fe₃O₄微球表面沉积MnO₂,从而制备Fe₃O₄@MnO₂复合纳米材料,并通过SEM、EDS、FT-IR、XRD等技术手段表征,研究其对刚果红的吸附性能。分别考察了溶液初始pH、吸附剂的用量和吸附时间等因素对刚果红吸附的影响,并探究最优条件。在优化条件下测定Fe₃O₄@MnO₂复合纳米材料对刚果红的最大吸附量,为27.78mg/g。并通过等温Langmuir吸附和Freundlich等温吸附模型进行拟合。实验结果表明,Fe₃O₄@MnO₂复合纳米材料可以作为吸附染料刚果红的一种新型高效吸附剂材料。

采用熔融共混并经模具注塑成型制备了嵌段共聚聚丙烯((PP)/粉煤气化飞灰复合材料,考察了飞灰的添加量对复合材料的力学性能、熔融流动特性、阻燃性能以及热稳定性的影响。结果表明,随着飞灰添加量的增加,复合材料的拉伸强度、冲击强度均有所降低,尤其冲击强度降低幅度较大;流动特性在飞灰添加量为10%(wt,质量分数,下同)时,达到最大30.66g/10min;当飞灰添加量为70%时,复合材料的极限氧指数为23.53%,维卡软化温度为151.3℃,热稳定性达到最好,初始分解温度比纯PP延迟了31.9℃。

羰基硫(COS)、CS₂等有机硫广泛存在于煤制气、纤维厂尾气和黄磷尾气等工业尾气中,对人体健康和生态环境造成了严重危害。催化水解法能将COS、CS₂在低温下水解为H₂S和CO₂,而产物H₂S可被进一步催化氧化成单质S回收利用。主要对近几年在单独催化水解COS、CS₂及对两种气体协同催化水解的研究成果进行总结,包括负载型催化剂和非负载型催化剂,与此同时,对COS、CS₂水解产物H₂S的产生机理进行了综述,并对催化剂表面硫酸盐的产生和失活催化剂再生进行了分析,旨在为后续开发单独催化水解COS、CS₂及二者协同水解,以及降低水解产物H₂S硫酸盐化的催化剂制备提供理论指导。

以金刚石为基体,经真空放电等离子体烧结(SPS),通过改进的Hummers法合成金刚石@氧化石墨烯(D@GO)中间体,利用NaBH₄还原Pd²⁺生成钯纳米颗粒静电吸附于中间体后制备了金刚石@氧化石墨烯@钯纳米颗粒(D@GO@PdNPs)复合材料。通过一系列的表征技术对复合材料进行形貌结构、化学成分、分散度和热稳定性分析。结果表明:D@GO复合材料中的介孔结构成功地防止了钯纳米颗粒子的团聚,单晶钯纳米颗粒均匀分散在含有立方金刚石成分的GO片层结构上,当温度达到600℃时复合材料质量仍保持在72.5%。将合成的D@GO@PdNPs复合材料对硝基化合物进行催化实验,发现对4-硝基苯酚(4-NP)和2-硝基苯胺(2-NA)具有较高的催化效果,在连续8个催化循环后,催化4-NP的转化率仍然约95%,并且催化2-NA的转化率仍然约90%。

将吡咯平均分散于不同秸秆废料溶液中,使用过硫酸钾为氧化剂原位氧化吡咯,复合形成秸秆原材料/聚吡咯(STR_R/PPy)、酸处理的秸秆/聚吡咯(STR_A/PPy)、酸酶处理的秸秆/聚吡咯(STR_A/E/PPy)复合材料,并使用超景深显微镜、红外光谱对得到的材料进行形貌分析和官能团分析。染料吸附实验表明:3种复合材料对酸性品红具有专一性的吸附,其中STR_R/PPy吸附效果最好。通过对吸附过程中所涉及的影响因素如温度、染料初始浓度等进行了详细考察,发现在28℃,60mg/L的酸性品红溶液中,STR_R/PPy复合材料可在40min内达到吸附平衡,酸性品红去除率达到89%。

通过溶胶-凝胶法制备了Ag/碳纳米管-TiO₂复合光催化剂,利用X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见漫反射和X射线光电子能谱对复合光催化剂进行了表征,并考察了复合材料对亚甲基蓝溶液、亚甲基绿溶液、1,9-二甲基亚甲基蓝的光催化降解性能。结果表明:煅烧温度为400℃,Ag含量为0.8%,碳纳米管含量为10%的复合光催化剂在普通节能日光灯照射下对初始浓度为20mg/L的3种染料分子溶液的降解效果最好,分别达到为90.35%、80.16%和96.85%,其降解率接近氙灯下的降解率。光催化机理研究得出空穴(h⁺)是光催化降解3种染料分子的主要活性物种。

氧还原是许多能量转换装置中的关键反应。在简要阐述氧还原反应机理的同时,结合笔者自身团队研究成果重点介绍了近年来新兴的多孔材料(金属有机框架MOF、共轭微孔聚合物CMP等)在电催化中的应用。针对目前电催化剂存在的问题,指出未来的研究思路,包括利用先进的技术手段原位表征催化剂的活性位点,由高活性位逆向推算催化剂的最优结构,优化材料的制备条件。由理论指导实践,在深入认识氧还原反应机理的前提下开发高效稳定、经济环保的新型电催化剂。

采用溶胶-凝胶法制备了Ag掺杂MnFe₂O₄材料,并考察了以其为催化剂催化过氧化氢降解聚乙烯醇模拟废液的效果。采用X射线衍射(XRD)、扫描式电子显微镜(SEM)、能量色散X射线(EDS)、比表面积测试(BET)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、磁滞回线(VSM)等检测方法对Ag掺杂MnFe₂O₄颗粒进行表征。实验表明,采用溶胶-凝胶法合成的Ag掺杂MnFe₂O₄催化剂,产生了具有良好磁性的高度多孔结构。通过XRD和SEM分析发现,Ag进入催化剂中,并且掺杂了Ag的材料能将更多的催化过氧化氢转变为羟基自由基。此外,通过吡啶红外法发现,0.6% Ag添加量的催化剂所产生的路易斯位点最多,可以说明其表面的羟基含量,从而体现催化剂与双氧水产生的羟基自由基的含量。通过VSM测定发现,催化剂属于软磁材料系列,并且随着Ag含量的增加,催化剂的饱和磁强会略微下降,但是其磁性都仍可以满足回收的需要,对织物废水的处理具有现实意义和经济意义。