相变蓄冷技术在能源平衡和资源节约等方面潜力巨大,因此相变蓄冷材料的开发备受关注。介绍了相变蓄冷材料的作用机理、类型、特点及物性评价方法,综述了相变蓄冷材料在纺织品、食品及农产品冷链、建筑、空调制冷等领域的应用,指出了相变蓄冷材料及应用过程中存在的问题并展望了其未来发展方向。为扩大相变蓄冷技术的应用范围,开发高性能、高稳定性、可循环使用的多级相变蓄冷材料将成为研发重点。

膜生物污染问题一直是限制反渗透分离技术广泛应用的主要原因之一,抗生物污染性反渗透膜的制备成为膜领域的研究重点。两性离子聚合物由于独特的抗蛋白质吸附性能及较好的生物相容性,而成为抗蛋白质吸附反渗透膜的理想材料之一。就两性离子聚合物的抗蛋白质吸附机理及其在反渗透膜领域的应用进行了深入分析,阐述了两性离子聚合物直接引入反渗透表面,以及与纳米粒子联用引入反渗透膜表面两种手段的研究进展,并分析了两性离子聚合物在反渗透膜领域应用的优势与不足。

海泡石是一种富镁硅酸盐无机矿物,具有较大的比表面积以及较强的吸附性能,常用作相变材料、调湿材料、调温调湿材料的封装载体。介绍了海泡石的物理性质、改性方法、复合相变材料的制备方法以及调温调湿性能,对海泡石基复合相变材料在调节建筑热湿环境以及建筑节能领域的应用进行了分析。研究表明海泡石基复合材料能够起到蓄热调温的作用,并将环境湿度控制在一定范围,降低建筑能耗,是实现建筑围护结构被动式温湿调控功能的重要研究方向之一,海泡石基复合材料在建筑节能领域具有广阔的应用前景。

金属有机框架结构(MOFs)是指通过配位键由金属离子或团簇和有机配体自组装形成的多孔无机-有机杂化材料。MOFs材料具有丰富的孔结构分布、较大的比表面积、多样的结构与功能、大量的金属活性位点等特点,被广泛应用于催化、传感、气体吸附、能源储存。然而,由于大多数MOFs材料在强酸碱环境中不稳定,导电性较差,特别是将MOFs直接用作电催化剂时的催化性能不高。近年来,大量研究表明通过将不同种类的MOFs作为模板制备新颖的多孔碳纳米催化剂,表现出了高电催化活性、优异的稳定性等优势。综述了MOFs及其衍生多孔碳材料的类型和制备方法,并介绍了MOFs衍生多孔碳材料在电催化方面的一些应用。

专利申请说明书中关于技术效果的记载是否完善,成为专利申请能否获得授权的重要影响因素。以专利审查为视角,通过多个审查实践的具体案例,分析了说明书中记载的实验数据和技术效果对于创造性评判的影响,为高分子材料领域的科研工作者撰写专利申请文件时提供参考和借鉴。

人口老龄化是世界各国人口发展的必然趋势,我国是全世界人口老龄化程度比较高的国家之一。根据2019年的政府工作报告,到2050年,国内的老年人口将达到4.8亿人,占人口比重34.1%。青壮年的减少、婚育观的转变、人均寿命的提高都将加快我国进入深度老龄化社会。剧增的养老服务需要同紧张的医疗资源、短缺的护理人力之间的矛盾成为我国应对养老危机亟待解决的重大问题。综述了高分子新材料(聚乳酸、聚醚醚酮)的性能以及在人工器官、辅助药物、3D打印应用的研究进展,并对其未来在智慧养老方面的应用予以展望。

相比于溶剂型环氧涂料,水性环氧涂料环保性能好,但耐腐蚀性差。通过纳米材料对水性环氧树脂进行改性,可大大提高涂料的防腐性能。根据纳米材料改善水性环氧涂层防腐性能的原理,综述了零维(ZrO₂、TiO₂等)、一维(聚苯胺、碳纳米管等)、二维(石墨烯、氧化石墨烯、六方氮化硼等)三种维度的纳米材料改性水性环氧防腐涂料的研究进展,指出了三种涂料的优点和不足,并展望了其发展趋势和应用前景。

锂离子电池用镍钴锰三元正极材料由于能量密度高、循环性能好而备受市场青睐,但其存在表面残碱高、安全性能差的缺点。无机固态电解质具有高离子电导率、高结构稳定性的特点。将三元正极材料与无机固态电解质材料复合,可有效解决镍钴锰三元正极材料的问题。简要介绍了三元正极材料分别与NASICON型、石榴石型、LISICON型、β-锂霞石型和硫化物型无机固态电解质复合的案例,综述了现阶段的研究进展,并展望了其未来应用过程中的挑战与发展趋势。

介绍了干水的概念、形成机理,综述了干水灭火材料的灭火机理、研究现状以及尚待解决的问题,并对干水灭火材料未来的研究方向进行了展望。干水是一种疏水固体粒子稳定的微水滴材料,其含水率高达90%以上,但外观为流动性良好的固体细粉。干水灭火材料的灭火效率高于干粉(ABC)灭火剂和细水雾。与普通水相比,干水灭火材料中的水被束缚在固体壳体内,能显著地降低灭火时的水渍损失和二次污染。与含添加剂的细水雾相比,干水灭火材料的腐蚀性降低,耐低温性能提高。与干粉灭火剂相比,含添加剂的干水灭火材料除了具有化学灭火作用外,还具有较强的物理冷却作用。在阐明干水灭火材料的形成机制和灭火机理的基础上,优化干水灭火材料的制备工艺,开发同时具有水和干粉灭火剂的优点、而在一定程度上克服其各自缺点的新型干水灭火材料,具有重要的理论意义和广阔的应用前景。

通过化学反应方法用反应性阻燃剂对环氧树脂进行改性,可以避免阻燃剂迁移至环氧树脂表面,从而保护树脂的力学性能。随着反应性生物基阻燃剂和环氧树脂的迅速发展,高生物质含量的阻燃型生物环氧树脂的生产受到了人们的广泛关注。综述了具有固有阻燃性的生物基环氧树脂的最新进展。

ZnO具有光催化活性强、热稳定性高、无毒无污染等优点,是研究最广泛的光催化材料之一。ZnO禁带宽度大,只能吸收紫外光,太阳能利用率低;且其光生电子易与空穴复合,量子效率低。CuO作为一种窄带隙半导体,与ZnO复合形成半导体异质结,不仅可以提高太阳光利用率,而且能加快载流子转移,提高光催化性能。介绍了CuO/ZnO复合光催化材料的制备方法,综述了国内外CuO/ZnO复合光催化材料的研究进展,并展望了其未来研究方向。

固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种新兴的绿色能源得到了广泛的关注,电解质作为关键材料,直接影响着电池的性能。分别介绍了SOFC常见的几种电解质材料,并分析了其各自的优缺点,低温化是SOFC的发展趋势,低温化不仅能降低成本,而且可以提高电池长期运行的稳定性,钙钛矿材料因其独特的优势有望成为低温化SOFC的首选材料。

石墨烯气凝胶(GA)是一种由石墨烯作为基材制备的三维(3D)多孔互联海绵状网络结构,不仅具有石墨烯本身电子、力学特性、化学稳定等优点,还具有高疏水性、高比表面积、高孔隙率等特点。结合相关研究可知,石墨烯气凝胶在吸附材料、电极材料、环境处理、储氢材料以及催化剂载体方面均有很好的发展,对石墨烯气凝胶的制备方法以及在催化领域的研究进展进行介绍。

制备了一种新型的基于纳米银粒子和聚酰亚胺复合修饰玻碳电极的过氧化氢非酶传感器,用扫描电子显微镜和原子力显微镜对修饰电极表面的结构和形貌进行了表征,采用循环伏安法和电流法对该传感器的电化学性能进行了评价。结果发现,在最佳条件下,该传感器校准曲线在0.01～28.88mmol/L范围内呈线性关系,信噪比 S/N=3时检出限为0.04mmol/L。所制备的电极具有稳定性高、灵敏度高和响应时间短(<4s)等优点。由此可见,聚酰亚胺可以作为一种性能可靠、使用寿命长的过氧化氢传感器检测材料。该研究成果也为聚酰亚胺在电化学方向的发展开辟了新路径。

以蓖麻油为碳源,Ni-Mo/MgO为催化剂,在氮气保护下采用高温热解碳化法制备碳纳米管。采用透射电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱和热重分析等方法对制备的碳纳米管的微观形貌及结构、相结构、石墨化程度和热稳定性进行表征。结果表明:Ni-Mo/MgO催化剂能有效催化蓖麻油制备碳纳米管;生成的碳纳米管外径在12nm左右,长度在几百纳米到几微米的范围内。随着催化剂中Ni含量的增加,碳产率逐渐降低,石墨化程度不断提高。

以十二烷基苯磺酸钠(MSDS)为乳化剂,过渡金属氧化物为稳定剂,甲苯为软模板,过硫酸铵为氧化剂,浓盐酸为掺杂剂,采用Pickering乳液法制备了掺杂态聚苯胺颗粒。通过在氧化聚合过程中添加Fe₃O₄、FeCo₂O₄、MnCo₂O₄和ZnCo₂O₄作为过渡金属氧化物,分别合成了一系列过渡金属掺杂的聚苯胺颗粒。利用XRD、SEM和FT-IR对样品的结构及形貌进行了表征,采用三电极体系测试了一系列聚苯胺的比电容量、充放电性能和阻抗。结果表明,Pickering乳液中添加过渡金属氧化物有利于增大聚苯胺的比电容,减小其阻抗,其中ZnCo₂O₄对聚苯胺电化学性能的提升效果最显著。在恒流充放电测试下,添加Fe₃O₄、FeCo₂O₄、MnCo₂O₄和ZnCo₂O₄制备的聚苯胺比电容比纯聚苯胺分别提高了1.54%、57.95%、52.25%和61.76%。在交流阻抗测试中,掺杂过渡金属离子的聚苯胺比不掺杂的阻抗小。

以氯化N,N-二甲基-N-(3-甲酰基-4-羟基苄基)-N-(端羟基聚乙二醇-600)铵(QASs-PEG-600)和甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料,合成了一种分子结构中含有季铵阳离子和水杨醛单元的端异氰酸酯聚氨酯预聚物(QASs-PEG-NCO),采用红外光谱(FT-IR)和核磁氢谱(¹H-NMR)对QASs-PEG-NCO和QASs-PEG-600的结构进行了表征。结果表明:当初始原料NCO/OH为2.02,反应温度为60℃,反应时间为2h,QASs-PEG-NCO溶液中游离TDI浓度低于0.20%,其中NCO含量接近理论值。QASs-PEG-NCO作一种活性多功能涂料对热塑性聚氨酯(TPU)材料表面改性,改性后的TPU表面有高亲水性,并对E.coli和S.aureus有抗菌性。

采用干喷-凝胶方法研究了不同凝胶浴中制备的聚丙烯腈(PAN)原丝纤维的表面形貌及力学性能,该方法除了制备常规光滑表面的原丝外,也可以制备出表面带有平行沟槽结构形貌的原丝,并且沟槽深浅可调。研究发现,通过控制凝胶浴种类、温度、组成、牵倍等条件可以调控PAN原丝纤维的形貌和力学性能。相比乙醇凝胶浴,在甲醇中更容易获得高牵倍和力学性能优良的原丝纤维。由于干喷-凝胶法结合了干喷湿纺和凝胶纺丝的优点,它具有高效制备高性能碳纤维的巨大潜力。

准确获得聚丙烯腈(PAN)原丝含油率,可有效地控制原丝品质、碳纤维生产稳定及有效地降低生产成本。研究了提取剂、提取方法、纤维状态以及提取方法组合对PAN原丝含油率测定的影响,开发了适用原丝生产企业的简便、准确和稳定性好的原丝含油率测定方法。结果表明:在提取剂相同时,抽提法测试所得PAN原丝含油率均大于回流法0.02%～0.04%,但抽提法CV值为4.2%,而回流法CV值在1%左右,小于数据更稳定;纤维完全松散或棉线绑定,不影响含油率测定,但滤纸包裹纤维会吸附0.01%～0.02%油剂;相同的提取方法,乙醚作为提取剂的含油率测定比二氯甲烷高0.06%～0.07%;经回流提取后再进行二次抽提,仍可获得0.12%～0.21%不等的油剂,上油原丝、二氯甲烷回流提取原丝、再经乙醚二次抽提的原丝进行X射线光电子能谱技术分析,Si相对C的含量 Si 2p/C 1s逐步下降,由48.31%分别下降至17.96%、11.09%,回流法和抽提法结合更能稳定、真实地获取原丝真实含油率,是PAN碳纤维原丝厂家适用的原丝含油率测定方法。

研究并制备出吸波性能优异的轻质导电炭黑/聚氨酯树脂(CB/PUR)芳纶蜂窝夹层复合材料。将导电炭黑分散至聚氨酯树脂中,得到CB/PUR浆料,采用浸渍法制备了轻质CB/PUR蜂窝夹层复合吸波材料。利用扫描电子显微镜对制备的轻质CB/PUR芳纶蜂窝夹层复合吸波材料进行微观结构表征,研究增重量和双层结构对吸波性能的影响。结果显示,一定增重量下,双层结构时,复合材料表现出优异的微波吸收性能。

以石墨烯和植酸为原料,通过水热及煅烧的方法制备了磷化镍/氧化石墨烯(Ni₂P/GO)复合材料。采用X射线衍射、扫描电镜、拉曼光谱及BET等手段表征了其结构与形貌,并测试了锂电池性能。结果表明:Ni₂P/GO复合材料的首次充电比容量为558mAh/g,经历了200次循环后依然保持了485.8mAh/g的可逆容量,具有87%的容量保持率,复合材料表现出优异的循环稳定性及倍率性能。

将静电纺丝得到的聚酰胺酸(PAAs)、聚四氟乙烯-聚酰胺酰亚胺(PTFE-PAI)纳米纤维通过均质乳化、冷冻干燥、高温烧结过程,制备出结构良好、性能优异的PTFE-PAI/聚酰亚胺(PI)复合纳米纤维气凝胶,有效地减少了PTFE-PAI纳米纤维气凝胶烧结过程中的收缩率。利用扫描电镜、热重分析仪、滤料综合性能试验台探究了不同纤维混合比例、纤维含量、烧结温度对气凝胶结构性能的影响。结果表明,当PAAs纤维与PTFE-PAI纤维质量比为5∶5、烧结温度为350～400℃、纤维固含量在1%～1.5%时,得到的PTFE-PAI/PI复合纳米纤维气凝胶具有较高的孔隙率(96.05％～98.95％)、良好的热稳定性(505℃以上)和过滤效率,显示了其在过滤领域的应用潜力。

为了进一步提高锌离子电池的性能,同时对电池正极和负极进行设计。首先以过硫酸铵[(NH₄)₂S₂O₈]与硫酸锰(MnSO₄)为原料,通过调节原料不同浓度比,利用液相共沉淀法合成了不同晶型的二氧化锰(MnO₂),研究发现随着(NH₄)₂S₂O₈∶MnSO₄摩尔浓度比的增大,MnO₂晶型由海胆状γ-MnO₂逐渐转变成细棒状 α-MnO₂。通过将MnO₂粉末样品制成锌离子电池正极材料,并组装电池测试电化学性能后发现,海胆状γ-MnO₂相比于细棒状α-MnO₂具有更高的比容量,在0.1A/g的电流密度下γ-MnO₂可达到354mAh/g的高放电比容量,而 α-MnO₂的放电比容量为200mAh/g。其次以锡为基底通过电沉积锌制备了锡/锌(Sn/Zn)金属复合负极改进了负极性能。最后选取高容量的γ-MnO₂为正极并匹配Sn/Zn负极装配成γ-MnO₂Sn/Zn锌离子电池,其在1A/g的电流密度下循环1000圈依旧维持125mAh/g的容量。

采用微波溶剂热法、溶剂热法和共沉淀法三种方法合成碘氧化铋(BiOI)光催化剂,并对其进行了性能表征;以罗丹明B(RhB)为目标污染物,进行可见光光降解性能测试。研究结果表明,共沉淀法合成的BiOI结晶性最好,但溶剂热法合成的材料比表面积最大,降解性能最好,可见光照射60min后,对40mg/L的RhB溶液的降解率达96%。

以不同膨胀石墨(EG-300、EG-350和EG-400)为支撑材料,石蜡(PW)为相变主材,提钒尾渣(VT)为导热强化剂,采用熔融共混法制备复合相变材料,并对复合材料的导热性能进行测试分析。结果表明:在PW当中分别添加9%、8%和7%的3种膨胀石墨时,PW不会泄漏;分别在3种复合相变材料中添加1%～3%的微米级VT,得到9种VT/EG/PW复合相变材料,在4MPa下压制成型,进行60次热循环;添加VT之后,复合材料在不同温度下热导率多数变大,而60次热循环之后的热导率损失率多数变小,添加微米级VT可以增强复合材料的导热性能,减缓热导率衰减。说明在EG/PW复合相变材料当中添加一定量的微米级VT可以增强材料的导热性能。

采用溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯和钛酸四正丁酯为复合溶胶前驱体,利用二乙醇胺控制正硅酸乙酯和钛酸四正丁酯的缩聚反应速率,通过原位生长法制备了N掺杂的碳纳米管/二氧化硅/二氧化钛(CNT/TiO₂/SiO₂)复合材料。采用扫描电镜(SEM)、光电子能谱(XPS)、粉末X射线衍射(XRD)等手段表征复合材料的表面形貌及结构,通过亚甲基蓝的光催化降解实验表征样品的光催化性能。结果表明:N掺杂的CNT/TiO₂/SiO₂复合材料较光催化剂商业二氧化钛(P25)具有更好的紫外光催化性能。此外,由二乙醇胺引入的N元素掺杂到TiO₂晶格中,由于N和O的2p轨道杂化,使复合材料的禁带宽度收窄,产生可见光活性,从而使N掺杂CNT/TiO₂/SiO₂复合材料具有良好的可见光光催化性能。

通过熔融法制备了钛酸铜钙/聚偏氟乙烯(CCTO/PVDF)复合材料,采用扫描电镜、X射线衍射和介电阻抗谱仪等手段研究了CCTO填料含量、频率(10^-1～10⁷Hz)等因素对复合材料微观形貌、晶相、介电性能和导电性能等方面的影响。结果表明:填料在聚合物中分散良好;填料含量对复合材料晶型结构基本没影响,物化性质稳定。随着填料含量增加,复合材料的介电常数、电导率均呈增加趋势,当填料质量含量为60%时介电性能达到最佳。在低频区,复合材料能够获得更好的介电性能。复合材料在低频条件下显示的特殊介电性能可能具有潜在的应用前景。

采用磁控溅射法在玻璃基底上制备了非化学计量比的WO_3-x薄膜,并进一步在WO_3-x表面负载了不同含量的银(Ag)纳米粒子。采用扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、紫外-可见光谱仪、荧光分光光度计等分析方法对样品进行了表征。可见光条件下以催化降解亚甲基蓝为探针反应考察了Ag含量对薄膜光催化性能的影响。结果表明:室温下制备的样品表面粗糙度较大,呈非晶态。负载适量Ag后,薄膜吸收可见光能力显著增强,光生电子-空穴对更加稳定。Ag修饰量为6.2%时,WO_3-x/Ag薄膜对亚甲基蓝的降解率最高,反应2h后催化剂对亚甲基蓝的降解率达到93.6%,比纯WO_3-x降解率提高23%,反应常数k为1.249h^-1,是纯WO_3-x反应速率的2.04倍。

以空心玻璃微珠为无机载体,壳聚糖为功能单体,铜离子为模板离子,制备空心玻璃微珠-壳聚糖印迹材料,并利用戊二醛对此印迹材料进行交联改性。对比研究了交联改性前后的印迹材料在不同吸附液pH、不同初始铜离子浓度下的吸附容量,结果显示,在模板铜离子浓度为0.3mmol,吸附液pH为5时,交联改性后的印迹材料相较未改性的吸附性能更加优良。FT-IR和XRD的测试结果显示,戊二醛的交联改性对印迹材料的吸附性能有促进作用。

研究了三聚氰胺用量对硅橡胶/氢氧化镁/水滑石复合材料阻燃性能和热稳定性能的影响,分别通过极限氧指数仪、水平垂直燃烧仪、热重分析仪进行测试表征。结果表明:三聚氰胺的加入使复合材料热失重温度范围扩大,有效地降低了热失重速率,提高了复合材料的热稳定性。固定硅橡胶/氢氧化镁/水滑石质量比为100/38/22时,当三聚氰胺的添加量达到15份时,垂直燃烧等级达到V-0,极限氧指数为30.4%,阻燃性能优异。

研究了几种阻燃剂对膨胀型防火涂料的热衰减性能的影响,并利用红外光谱和热失重分析仪分析了几种阻燃剂对防火涂层热衰减性能的影响机理,研究结果表明,氯化石蜡和三聚氰胺是防火涂层防火性能衰减的重要影响因素。

以4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶为初始反应物,先通过Clauson-Kaas反应合成4-吡咯-2,2,6,6-四甲基哌啶(PyTEMP),接着经由3-氯过氧苯甲酸氧化得到电化学活性的4-吡咯-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物(PyTEMPO)。核磁共振氢谱和红外光谱证实了PyTEMPO的化学结构。循环伏安测试结果揭示PyTEMPO在水溶液中的氧化还原反应的平衡电位(E⁰)为0.75V(vs.SHE),与pH无关。动力学研究显示在5个不同支持电解质中,PyTEMPO在Na₂SO₄溶液中的电子传递速率常数最高,为3.58×10^-4cm/s。此外,在NaCl中的电化学稳定性最高,经100次循环伏安(CV)循环后峰电流保持率约为93.0%。

考察了一种由湿法缠绕工艺制备的碳纤维薄壁圆筒的轴向拉伸性能。该圆筒由高模碳纤维螺旋缠绕层和高强碳纤维环向缠绕层构成。采用结构分解的方法,分别测试了每种铺层结构复合材料的轴向拉伸性能,再对由这两种铺层结构组成的碳筒整体进行轴向拉伸测试,结合两种单一铺层结构复合材料的性能对圆筒轴向拉伸的失效模式进行了分析。实验结果显示,该种结构圆筒复合材料轴向拉伸时,环向层复合材料首先发生破坏,其轴向拉伸模量主要取决于螺旋层碳纤维复合材料的轴向模量。对环向缠绕层分别采用两种不同碳纤维S和Z的圆筒进行了轴向拉伸性能测试,得到两者的轴向拉伸强度分别约为470MPa和600MPa,模量均约为90GPa。

为了研究溴取代基对聚噻吩衍生物荧光性能的影响,定量调控聚噻吩衍生物的光学性能,用化学氧化法制备了聚(3-癸基噻吩)-co-聚(3-溴噻吩)(P3DT-co-P3BrT)。用红外光谱、核磁共振、X-射线衍射和透射电镜等对产物进行表征,用紫外-可见吸收光谱和荧光分析等方法研究了P3DT-co-P3BrT的光学性能。研究表明,P3DT-co-P3BrT的带宽较宽,噻吩环上的溴取代基对P3DT-co-P3BrT的荧光强度和量子产率有明显影响。随着P3BrT含量的提高,P3DT-co-P3BrT的荧光蓝移,这与溴的吸电子诱导效应和基于结构的D-π-A效应有关。

为研究粒度对传爆药起爆性能的影响,对两种不同粒度奥克托今(HMX)为基的浇注传爆药开展冲击波起爆试验,采用锰铜压力传感器测试了起爆过程中的压力变化。结果表明:在密度和固相含量相同的条件下,细粒度HMX为基的PBX-5C传爆药冲击波起爆临界压力为8.24GPa,低于粗粒度HMX为基的PBX-4C传爆药;在9.91GPa起爆压力下,PBX-4C爆轰增长距离为13.5～18.5mm,PBX-5C爆轰增长距离为6～10mm;爆轰增长距离随着起爆压力的增加而逐渐减小;在各自临界起爆压力下,PBX-4C点火距离小于PBX-5C;在起爆压力相同时,细粒度传爆药呈现爆轰增长时间短,爆轰成长距离较小的特点。

采用静态浇铸法制备了单体浇铸尼龙(MC尼龙),使用智能巡检仪对聚合过程热效应引起的温度变化进行了采集,对比了催化剂用量对聚合热效应的影响,并对温度-时间曲线进行了拟合。结果表明,温度变化曲线呈明显的S状,根据斜率变化可分为三个阶段,其中最高聚合温度约199℃,最大温升约55℃;催化剂用量增加对提高聚合速率表现出先快后慢的趋势;运用Boltzmann函数拟合MC尼龙聚合过程温度变化优度较高。

采用共沉淀法制备了Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂前驱体,以Ce(NO₃)₃·6H₂O和C₆H₁₂N₄为反应试剂,通过化学浴法制得CeO₂包覆的Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂材料,进一步地,在氧气氛围下将CeO₂包覆的前驱体混合Li₂CO₃煅烧得到CeO₂-LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂复合正极材料。利用X射线衍射、扫描电镜等手段对材料的物相、形貌和元素分布等进行表征,并测试其电化学性能。结果表明:2% CeO₂包覆的正极材料在0.2C下首次放电比容量由未包覆的186.1mAh/g增加到195.8mAh/g;0.5C下循环150次后容量保持率为85.0%,其优异的电化学性能主要归因于CeO₂阻止了电解液与电极材料的直接接触、降低了电化学电阻,并可抑制副反应的发生。

对两种国产T800级碳纤维即湿法纺丝工艺HF40A和干喷湿纺工艺HF40S进行了测试比较分析,HF40A碳纤维拉伸强度5637MPa,拉伸模量295GPa,断裂伸长率1.9%,HF40S碳纤维拉伸强度6060MPa,拉伸模量292GPa,断裂伸长率2.0%,两种碳纤维的力学性能均达到了国外同类产品水平。湿法纺丝工艺HF40A碳纤维表面带有大量沟槽,与水和乙二醇的接触角分别为70.2°和60.9°,而干喷湿纺工艺HF40S碳纤维表面光滑,与水和乙二醇的接触角分别为74.4°和66.5°,HF40A碳纤维表面自由能为37.5mJ/m²,而HF40S碳纤维表面自由能为34.3mJ/m²。HF40A、HF40S碳纤维与EM301树脂接触角分别为31.8°和34.5°,HF40A碳纤维与该树脂缠绕工艺制备的复合材料层间剪切强度为103MPa,同样条件下HF40S碳纤维的层间剪切强度仅91MPa。

采用静电纺丝技术,以木质纳米纤维素晶体(CNC)、聚丙烯酸(PAA)和碱性副品红(BF)为原料,经高温处理,添加戊二醛(GA)进行交联,制得pH响应性PAA/CNC/BF复合纤维材料。探究了复合样品的力学强度、交联度、颜色变化、溶胀效果,确定并优化了复合纤维材料的原料与配方,系统地研究了复合材料的多元复合机理与刺激(pH)-响应(色变与形变)机制。结果表明:CNC在极大增强PAA复合纤维材料力学性能的同时,还改善了该材料在后续高温处理、溶胀与酸碱测试等过程中所体现的纤维取向性。而经交联热处理最终制得的PAA/CNC/BF复合纤维材料能在不同pH溶液中,迅速且精准地实现其颜色、尺寸、形状、质量等可逆性转换。

以原位合成的氨基功能化的高比表面积的金属有机框架材料(UIO-66-NH₂)作为载体,制得了亚纳米分散的钯催化剂(Pd⁰@UIO-66-NH₂,d_Pd=1.7nm)。Pd⁰@UIO-66-NH₂在卤代苯与苯硼酸的Suzuki偶联反应中表现出优异的催化性能,联苯化合物收率高达99%,而且具有良好的底物适用性。另外,催化剂可以通过简单回收稳定重复使用5次以上。研究表明,Pd⁰@UIO-66-NH₂的高催化性能和高稳定性主要归因于载体UIO-66-NH₂的空腔限域效应和高比表面积,以及载体表面氨基官能团的电子作用。

以Na基膨润土和TiO₂为原料制备复合光催化材料,借助扫描电镜、X射线衍射技术对材料进行表征,再将其应用到Fenton-紫外协同催化体系中去除水中的多环芳烃。在研究催化剂投加量、搅拌方式、Fenton投加量等单因素影响的基础上进行正交试验。结果表明:协同催化体系对多环芳烃(PAHs)的去除率大于普通TiO₂光催化;室温条件下磁力搅拌、紫外光照射3h,复合催化材料投加量1.8g,Fenton投加30mL时,协同催化体系对PAHs的去除效果最高为94%。

以离子液体为卤源,以五水硝酸铋[Bi(NO₃)₃·5H₂O]为铋源,以水为溶剂,室温下合成BiOX。利用 X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等手段对得到的BiOX进行表征。最后以罗丹明B为模型污染物,考察BiOX在模拟太阳光照射下的光催化性能。结果表明:在20℃下恒温8h,用1-丁基-3-甲基咪唑溴盐[C₄mim]Br得到的BiOBr形貌为花状,属于四方晶系结构。BiOBr对罗丹明B的降解效果相当明显,模拟太阳光照射2h后,BiOBr对罗丹明B水溶液的光降解率达91.7%。

以不同配比的羧甲基纤维素钠(CMC)和丙烯酰胺(AM)为原料,以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,过硫酸钠为引发剂,通过自由基聚合法合成4种水凝胶(吸附剂),分别命名为CMC₁-AM、CMC₂-AM、CMC₃-AM、CMC₄-AM,并考察吸附剂含量、pH、温度、盐分等因素对水凝胶吸附水中Pb²⁺的影响。结果表明:CMC₄-AM水凝胶对水中Pb²⁺吸附效果最好,在初始Pb²⁺浓度为50mg/L,吸附剂含量为1.5g/L,pH=7,温度为15℃,无盐分条件下,Pb²⁺的去除率最高,可以达到89.6%。CMC₄-AM水凝胶最大吸附容量为53.2mg/g,吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,吸附过程是受化学吸附所控制的单分子层吸附。

采用溶液共混、化学交联和超声分散法制备磁性壳聚糖/硅藻土(Fe₃O₄@CS/DE)复合材料。采用傅里叶红外光谱、扫描电镜和X射线衍射仪对其结构和表面形貌进行了表征。以印染废水中甲基橙为目标污染物,考察了pH、温度和Fe₃O₄@CS/DE投加量对甲基橙吸附的影响,并对其吸附动力学和吸附等温线类型进行了探讨。结果表明:在浓度为20mg/L的甲基橙溶液中,pH为6、温度为30℃、Fe₃O₄@CS/DE投加量为4g/L时,100min达到吸附平衡,甲基橙的平衡吸附容量3.81mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型(R²=0.993)和Freundlich等温吸附模型,属于多位点的非单分子层吸附。

采用高温固相法制备二维层状氧化物偏锑酸钡(BaSb₂O₆),并将其用于在不同pH(pH=2、4、6)条件下光催化降解酸性橙溶液的研究。通过粉末X射线多晶衍射和红外反射光谱对其进行结构表征。光催化降解实验表明,当溶液pH=2时,BaSb₂O₆对酸性橙溶液的降解率达到最大,其降解率在120min内达到88%。活性自由基捕获实验发现超氧自由基负离子(·O^-₂)是氧化降解酸性橙的主要活性物种。进一步进行循环实验,发现在酸性条件下BaSb₂O₆具有较高的光催化和结构稳定性。

以硫酸亚锡和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为主要原料,利用光化学合成技术,在室温下通过低功率紫外光辐照制备了棒状结构的二氧化锡(SnO₂)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等手段对产物的微观形貌和组成进行表征分析,探讨了硫酸亚锡和CTAB用量变化对产物形貌的影响;利用亚基蓝为目标降解物对棒状SnO₂的光催化性活性进行了分析。结果表明:当使用适量的CTAB时,产物为棒状结构;棒状SnO₂能在紫外光照下光催化降解亚甲基蓝。

壳聚糖(CS)是由甲壳素经过脱乙酰基(脱乙酰度55%以上)得到的产物,具有良好的生物相容性、生物可降解性和无细胞毒性,被广泛用于生物医药等领域。CS纳米纤维膜能够改善CS的水溶性,增大膜的比表面积及孔隙率等,有利于提高产品性能,是目前CS研究的新方向。利用静电纺丝制备CS纳米纤维是较为常用的方法之一,所得纳米纤维具有良好的生物相容性和生物降解性,且比表面积大大增加,孔隙率也有所提高。综述了静电纺丝制备CS纳米纤维膜的原理及应用领域。

采用静电纺丝法在乳液聚合条件下制备了聚乳酸(PLA)基负载有机改性膨润土[O-MMT-P(2,3-DMA)]吸附有金属离子的抗菌材料,分别为:Ag⁺/O-MMT-P(2,3-DMA)负载PLA、Ni²⁺/O-MMT-P(2,3-DMA)负载PLA、Ag⁺/Ni²⁺/O-MMT-P(2,3-DMA)负载PLA这3种抗菌材料,并通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、热重(TG)和扫描电镜(SEM)等手段表征了所制抗菌材料的结构与组成。结果表明:通过乳液聚合法成功合成了O-MMT-P(2,3-DMA);改性有机物已经插入膨润土层间,聚合反应未曾改变有机改性膨润土的化学组成与层间结构;抗菌功能填料最佳量为0.5%。Ag⁺/Ni²⁺/O-MMT-P(2,3-DMA)负载PLA抗菌材料对大肠杆菌以及金黄色葡萄球菌的抗菌率达到了92.9%和92.2%,Ni²⁺/O-MMT-P(2,3-DMA)负载PLA抗菌材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率为21.9%和23.6%,Ag⁺/O-MMT-P(2,3-DMA)负载PLA抗菌材料对大肠杆菌以及金黄色葡萄球菌的抗菌率达77.7%和73.7%。

使用湿法球磨方式制备了具有良好面内晶体结构、官能化的六方氮化硼纳米片(a-h-BNNS)。采用真空抽滤,并辅以热压成型的方式制备出以a-h-BNNS为导热填料、纤维素纳米纤维(CNF)为基体的高导热复合材料。热压处理使得复合材料中a-h-BNNS的连接更为紧密,从而构建出良好的导热通路,提高面内热导率(TC)。热压处理过的复合材料,a-h-BNNS添加量为10%(wt,质量分数)时,复合材料面内TC比未经处理的复合材料增加约1倍。当a-h-BNNS添加量为30%时,复合材料的面内TC可达6.67W/(m·K)。继续提高a-h-BNNS添加量,复合材料的力学性能下降较为明显,而面内TC持续上升。这种具有良好柔韧性的高导热复合材料有望应用于高功率和可折叠电子设备中。

以聚砜、多聚甲醛、三甲基氯硅烷为原料,氯仿为溶剂,四氯化锡为催化剂,制备高取代度的氯甲基化聚砜,然后与三甲胺水溶液反应,经透析、冷冻干燥得到了水溶性的季铵盐聚砜白色固体粉末。利用傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振氢谱仪、热重差分析仪对产物的结构进行分析,并将产物溶于水配制成质量分数为0.5%、1%和2%的抑菌液,经伽玛射线灭菌后研究其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌性能。结果表明:在聚砜、多聚甲醛、三甲基氯硅烷、四氯化锡摩尔比为1∶13.3∶17.3∶0.3的条件下,通过延长反应时间得到了高取代度为1.6的氯甲基化聚砜,季铵化后得到水溶性聚砜季铵盐,其中2%季铵盐聚砜抑菌液,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有较强的抑菌作用,抑菌率均可以达到99%。

传统硅源成本较高不利于长期发展,而低品质硅源资源丰富且廉价易得,大幅降低了制备成本。综述了以水玻璃、硅藻土、粉煤灰以及稻壳灰等作为硅源制备气凝胶的研究进展,具有工艺便捷、制备周期较短以及成本低等优异特点,使大规模工业化制备气凝胶成为可能。最后,对共前驱体法和一步法制备气凝胶的未来发展进行了总结与展望。

近年来,正渗透(FO)膜分离技术得到各研究领域的关注,而汲取剂的选取是研究关键点,以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和丙烯酸钠(SA)为水凝胶聚合单体,利用引发剂过硫酸铵(APS)和交联剂N,N-亚甲基双(丙烯酰胺)(MBA)对单体进行物理交联,通过改变各组分浓度制备出不同的聚N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸钠水凝胶(NIPAM/SA),并分析讨论其表面形貌和溶胀性能。结果表明:水凝胶制备剂最佳配比为46.5% NIPAM+46.5% SA+3% MBA+2% APS。将最佳配比的水凝胶汲取剂与3种高渗透压的无机盐汲取剂和水凝胶汲取剂进行正渗透测试,结果表明水凝胶汲取剂的返盐量为零,水凝胶汲取剂完全可以克服液态汲取剂带来的粒子返渗的困扰,在正渗透领域有正面作用。

三氧化二铝(Al₂O₃)气凝胶广泛用于高温、隔热和催化领域,但随温度的上升,Al₂O₃气凝胶会有一系列的相转变,导致孔洞结构大幅度坍塌,限制其使用范围。综述了Al₂O₃气凝胶的高温性能和力学性能的改性方法,展望了Al₂O₃气凝胶未来的发展。

9,10-二氢-9-氧杂-10-膦杂菲-10-氧化物(DOPO)作为一种新型有机磷系阻燃剂,具有低毒、低烟、不迁移、与聚合物相容性好等特点。为此,简单介绍了DOPO及其衍生物的合成与其在高分子材料阻燃领域方面的应用进展。

以水性环氧树脂为改性剂,对乳化沥青进行改性,考查了不同水性环氧树脂添加量下改性乳化沥青的物理性能,并结合抗滑复合封层材料的实际性能要求,确定了最佳添加量。同时,采用红外光谱法、差示扫描热量法、热重分析法对水性环氧树脂改性乳化沥青的结构和性能进行了表征。结果表明,当水性环氧树脂的添加量为30%时,改性后乳化沥青的硬度、附着力、剥离强度、拉拔强度和低温柔韧性都得到了大幅提高,耐热性和抗冻性也有明显的改善;红外光谱显示,水性环氧树脂和乳化沥青进行了理想的复合杂化。以该水性环氧树脂改性乳化沥青为胶粘料完成的抗滑复合封层施工,经检测,路面的抗滑性能和防水性能都明显提高。

类石墨相氮化碳(g-C₃N₄)具有多片层结构,经剥离后可获得g-C₃N₄纳米片,将其作为填料加入环氧树脂中制备了新型复合防腐涂层,旨在提高海洋混凝土内部钢筋的抗腐蚀能力。对不同方法制备的氮化碳进行X射线衍射和扫描电镜检测,并且对比了不同溶液剥离后不同含量的纳米相氮化碳环氧复合涂料与体相氮化碳环氧涂料、纯环氧涂料的耐腐蚀性能。结果表明:使用二甲基亚砜(DMSO)溶液超声6h剥离的氮化碳/环氧复合涂层自腐蚀电流最小,且当其添加量为1%的涂层具有最好的防腐蚀效果。

基于天然气压缩机对高性能固体润滑材料的迫切要求,介绍了我国压缩机用固体润滑材料存在的主要问题和技术难题,从多元聚合物复合、纤维增强、纳米改性和热致结晶聚合物改性等方面综述了高性能聚合物基固体润滑材料的研究进展和发展趋势,提出了高性能无油压缩机用固体润滑材料的解决途径。以耐高温聚合物与热致结晶聚合物复合聚四氟乙烯为基础树脂,采用改性碳纤维为增强填料,利用纳米改性技术、表面处理技术等措施,有望提升我国高性能固体润滑材料在高温条件下的耐压、耐磨性能,满足我国天然气压缩机用固体润滑材料的性能要求。

依据玻璃深加工对高铝玻璃表面粗糙度和透光率的要求,提出一种不同于传统玻璃薄化的新工艺。通过研究不同薄化温度、超声时间、工艺条件和减薄液配方,比较了减薄前后玻璃表面的粗糙度和透光率,并对其性能进行了探究。实验表明,在配制的减薄溶液中浸泡12h,40℃下,于53kHz超声处理35min,得到的玻璃基板表面固体沉积物显著降低,而且基板表面均匀,并具有一定的韧性。因此,该工艺对于玻璃基板功能化具有一定的意义。

以三水硝酸铜为铜源,采用一步晶化法合成金属有机骨架负载二氧化钛催化剂(TiO₂/Cu-MOF)催化剂,研究了其对水相中罗丹明B的吸附行为。通过N₂吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)等方法对复合材料的微观结构和表面性质进行表征。结果表明:该催化剂具有良好的催化降解效果和循环性能。在光照下pH=6、30℃的条件、20mg/L罗丹明B初始浓度下投放0.3g/L的TiO₂/Cu-MOF催化剂和3.5mmol/L的H₂O₂,稳定120min有很好的降解作用,脱色率高达98.15%,并且TiO₂/Cu-MOF纳米复合材料在循环4次使用后,仍能保持很高的脱色率。最后,对催化剂降解罗丹明B的反应过程进行分析,并对降解机理进行了讨论。

以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,玉米淀粉和云母粉为复配基体,丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体,通过超声波辅助合成了交联型淀粉/云母基高吸水性聚合物。采用傅里叶变换红外光谱仪和扫描电子显微镜对聚合物进行表征,考察了交联改性对聚合物吸液性能的影响,采用准一级动力学模型、准二级动力学模型和颗粒内扩散模型研究了聚合物对生理盐水、模拟尿液及模拟经血液的吸附行为。结果表明:当交联剂用量为淀粉/云母和单体总质量的0.25%时,聚合物对生理盐水、模拟尿液及模拟经血液的平衡吸附量分别为44.5g/g、36.6g/g和30.2g/g,对模拟经血液的吸收速度为49s,吸经血液凝胶保水率为90.2%;准二级动力学模型能更好地描述聚合物对生理盐水、模拟尿液及模拟经血液的吸附行为,吸附速率常数大小依次为生理盐水>模拟尿液>模拟经血液。