简要介绍了聚醚醚酮(PEEK)特种工程塑料的特点,特殊的分子构型使其具有突出的综合性能。重点介绍了近些年PEEK的改性研究进展,包括填充改性、高聚物共混改性及表面改性,分析了不同改性技术的改性原理、不同影响因素下PEEK复合材料的磨损机制和转移膜生长机制。最后,展望了PEEK未来研究的方向。

导电油墨作为电子印刷的重要要素近年来成为研究热点,石墨烯电阻率小,导电性能优异,通常作为导电填料与其他材料进行复合,制备新型复合导电油墨。对石墨烯复合导电油墨的相关文献进行分析并综述了3种复合导电油墨的研究进展,总结了石墨烯复合导电油墨在包装领域如薄膜开关、电子标签、印刷传感器、印刷电池中的应用现状,指出复合导电油墨将会向低成本、环境友好型、高导电性等方面继续发展,具有较好的发展前景。

聚酰亚胺纤维是一种新型的特种纤维,具有高强度、高模量、阻燃、耐辐射、耐化学腐蚀等优异性能,聚酰亚胺中空纤维膜因具有大比表面积和高装填密度,在气体分离及醇类脱水等方面得到广泛应用。综述了聚酰亚胺中空纤维的制备方法及应用研究进展。聚酰亚胺中空纤维由聚酰亚胺溶液作为纺丝液或聚酰胺酸溶液作为纺丝液制备而成,通常采用物理或化学改性的方法提高聚酰亚胺中空纤维膜的性能。

综述了近年来自愈合水性聚氨酯(WPU)的设计策略与合成方法,包括微胶囊策略、动态共价键、超分子作用、纳米材料改性等。分析和总结了WPU自愈合的表征技术。讨论了存在的问题和面临的挑战,探讨了WPU的研究方向与应用前景。

超疏水阻燃织物和海绵不仅具有自清洁和油水分离等功能,而且还具有阻燃功能,是目前多功能材料的研究热点之一。根据制备过程中所使用的低表面能物质种类,综述了超疏水阻燃织物与海绵的制备方法以及材料的结构形貌、疏水和阻燃性能,展望了其未来的发展方向。

为了顺应轻量化和微型电子设备的发展趋势,开发具有高能量存储密度的介电材料在科学界和工业界具有重要意义。近年来,高介电性能的复合材料因在电子电气工程领域中的广泛应用而备受关注。介电材料是能量存储设备的关键组件,具有重要的应用前景。总结了近年来介电复合材料的研究进展,并重点分析了陶瓷、金属粒子和碳材料对复合材料的介电常数和损耗因子的影响。同时,从填料的种类、形貌和结构特征及界面性能等方面分析了填料对复合材料的介电性能影响。最后对介电复合材料目前存在的一些问题进行总结,并对介电复合材料的应用进行了展望。

近年来,核电站废弃离子交换树脂的减容化处置成为国内外研究的热点。综述了核级废弃离子交换树脂减容化处理技术,包括酸消化法、芬顿湿式氧化法、等离子氧化技术和超临界水氧化技术的反应原理、方法特点、减容性、降解率、影响因素以及安全环保等方面。同时对这4种技术进行列表对比,通过各个方法的减容性、安全性以及高效性结合它们的优缺点,认为超临界水氧化法处理离子交换树脂是当前较为可行的方案之一,并对超临界水氧化技术实现工程化应用待解决的关键问题进行展望。以期为核级废弃离子交换树脂的减容化处置提供借鉴和参考。

丁羟衬层是一种壳体粘接式固体火箭发动机装药常用的粘接材料,主要作用是实现固体推进剂与绝热层的可靠粘接,保证推进剂按照设计规律进行燃烧,保证发动机的正常工作。主要介绍了壳体粘接式固体火箭发动机装药领域丁羟衬层力学性能、装药粘接性能、老化性能及成型工艺方面的研究进展,并对今后丁羟衬层的研究方向提出了展望。

共价有机框架(COFs)是由多齿有机单元通过共价键连接而成的一类新兴的多孔晶体材料。由于COFs材料具有较大的比表面积、较好的结构和化学稳定性等特征,在许多领域表现出优异的应用前景。随着手性科学的不断发展,手性COFs材料应运而生,其结构类型的设计、开发及应用备受研究者们关注。鉴于此,介绍了近年来手性COFs材料的合成策略和合成方法的研究进展,包括后修饰策略、自下而上策略和手性诱导策略,以及基于不同策略设计得到的手性COFs材料结构的类型。此外,简要介绍了手性COFs材料在手性拆分、不对称催化与色谱分析等领域的应用。

纳米ZnO作为一种直接宽带隙半导体材料,其尺寸小、比表面大,呈现出表面效应、体积效应等性质,给纺织品带来了抗紫外、阻燃、抗菌等性能。与一维、二维形貌相比,球形纳米ZnO因优良的抗紫外和光催化性能成为智能纺织品研究的重要材料。本文阐述了球形纳米ZnO的制备方法,包括传统合成法、绿色合成法,并对其在纺织品中的应用进行了分析和研究。

通过对几种性能较差的光催化材料进行复合来增加其催化性能是当前研究的主流,介绍了复合催化剂的研究现状,总结分析了复合催化剂的制备方法、应用及存在的问题,为今后制备性能更好的复合催化剂材料提供理论依据。

近年来,阴离子交换膜燃料电池的发展受到了广泛关注。开发具有碱稳定性能优异,电导率高的阴离子交换膜材料成为了研究的热点。阴离子交换膜(AEMs)主要由聚合物骨架和阳离子基团组成,这两者是影响膜碱稳定性和电导率的重要因素。综述了用于阴离子交换膜的咪唑功能化聚合物的制备,咪唑类阴离子交换膜和聚苯并咪唑类阴离子交换膜的碱稳定性、电导率等性能;同时,对于含有咪唑阳离子交换基团的阴离子交换膜的结构设计进行了分析和展望。

为了解决聚乙二醇(PEG)相变材料的熔融泄漏问题,以PEG为相变材料,γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)为交联剂,聚乙烯亚胺(PEI)为大分子“硬段”骨架,通过化学接枝法制备了PEI/PEG(PP)新型复合相变材料。结果表明,制备的复合相变材料具有良好的定型能力,可以防止PEG在升温熔融过程中的泄漏;最佳制备条件下得到的PP₇的熔融和结晶的相变温度分别为325.0K和306.4K;熔融焓与结晶焓分别为128.8J/g和121.0J/g;该材料具有优异的相变储热性能。此外,复合相变材料在经过100次升/降温热循环测试后,相变温度和相变焓的变化均较小,显示了优异的热循环稳定性。

通过三步反应合成了一种新型具有高度扭曲构型的芳香二胺单体1,2-双(4-(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基)-菲并[9,10-d]咪唑(PIPOTFA),将它与四种商业化二酐4,4'-六氟异丙基邻苯二甲酸酐(6FDA)、3,3',4,4'-二苯醚四甲酸二酐(ODPA)、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐(BPDA)和3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐(BTDA)通过高温一步法聚合制得了四种聚酰亚胺均聚物。这些聚酰亚胺在N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等非质子极性溶剂中均具有良好的溶解性。热分析测试结果表明,这些聚酰亚胺具有优异的热稳定性,其玻璃化转变温度在265～290℃之间,氮气气氛下5%和10%热失重温度分别为517～561℃和547～587℃,700℃时的残炭率为60%～70%。这些聚酰亚胺薄膜呈淡黄色,在450nm处的透过率为11%～68%,截止波长为375～383nm。

为了减轻空气颗粒物(PM)污染对人类健康造成的影响,以聚丙烯腈(PAN)和聚酰亚胺(PI)为原料,采用静电纺丝工艺制备聚丙烯腈/聚酰亚胺复合空气滤膜,并利用扫描电子显微镜、红外光谱仪、热重分析仪和动态力学分析仪等手段对所制备的复合膜进行结构和性能表征。结果表明:PAN/PI复合膜具有较高的PM_2.5过滤效率(99.2%),出色的热稳定性(300℃),较低的压降和优异的机械性能。PAN/PI复合膜具有良好的综合性能,在工业领域去除高温PM_2.5颗粒具有广阔的应用前景。

以自制的端羟基含氟单体(LFH)和碳硼烷聚酯二元醇(CPE)与六亚甲基二异氰酸酯三聚体反应生成体型的碳硼烷杂化的含氟聚氨酯(CFPU)。通过调控CPE的添加量研究其含量对CFPU耐高温性能、耐溶剂性能、力学性能等的影响。结果表明:当CPE添加质量为18%时,CFPU的耐热性、力学性能达到最大值;CFPU能在极端溶剂条件下仍能保持优异的结构稳定性,在有机溶剂中浸泡168h后CFPU质量变化率低于0.6%,在酸和碱的水溶液中浸泡后的质量变化率低于1.3%,这归因于碳硼烷的位阻效应和屏蔽效应。

常见的有机发光体的发光过程有光致发光、电致发光和力致发光,它们都是单一过程的发光。合成了一种同时发双重颜色的蓝-黄发光体,通过对其溶液和固体发光光谱的详细对比、单晶结构分子内作用力的详细分析,研究了目标分子双重发光的原因,并通过对目标分子固体发光光谱的CIE色度计算,详细分析了该有机发光体的发光颜色。研究目标分子的磷光寿命,并应用在图案防伪领域。

以UHMWPE纤维、水性PU树脂为原料,借助滚筒式UD机制备系列UD布。采用万能材料实验机测试UD布的拉伸性能,重点研究单丝强度、含胶量对UD布拉伸性能的影响规律。结果表明,UD布的拉伸强度随着单丝强度的增加而增加;UD布的能量吸收与单丝强度、单丝断裂伸长率的综合指标相关。在一定范围内,UD布的拉伸强度随着含胶量的增加而增加;当含胶量较低时,UD布拉伸破坏时会出现明显的分层现象。

通过浸没沉淀相转化法制备聚砜超滤膜。通过多巴胺和牛磺酸对聚砜超滤膜表面进行亲水改性,制备了抗污染聚砜复合超滤膜。采用傅里叶红外光谱对复合膜的组成进行了分析,通过接触角测试了改性前后复合膜的亲水性能,通过扫描电子显微镜研究了复合膜的形态结构,通过对牛血清白蛋白的抗污染测试研究了复合改性膜的抗污染性能。结果表明:改性聚砜复合膜的性能得到显著改善,水通量由195.5L/(m²·h)增大到316.4L/(m²·h),截留率较未改性时有所增强。同时亲水性能和抗污染性能得到了极大的提高,通量恢复率由43.1%增大到65%。

将N-乙烯基咔唑(NVK)与丙烯酸酯类单体共聚,再通过相反转自乳化法合成一系列NVK含量不同的自交联型水性荧光聚丙烯酸酯(PMBDA-NVK-ADH)乳液。将乳液在室温下干燥固化得到荧光形状记忆材料——PMBDA-NVK-ADH膜。采用核磁共振氢谱仪、Zeta电位及纳米粒度分析仪、紫外-可见分光光度计和荧光光谱仪等对共价键接型荧光共聚物(PMBDA-NVK共聚物)、PMBDA-NVK-ADH乳液和PMBDA-NVK-ADH膜的结构与性能进行了表征。结果表明:制备的材料实现了荧光功能和形状记忆行为“二合一”,有望扩展形状记忆材料在生物成像领域的应用。

设计并制备了一种具有高交联度的氟改性水性聚氨酯乳液,在不同交联度、不同氟含量的条件下,从粒径、凝胶含量和耐水性角度分别对乳液自身性质和固化后的膜的性质进行分析,并在此基础上,通过极化曲线对改性聚氨酯涂层的实际防腐性能和机理进行了初步探讨。结果表明:当甲基丙烯酸缩水甘油酯含量为5%,甲基丙烯酸十二氟庚酯含量为7.5%时,改性聚氨酯膜交联度较高,耐水性优异,制备的涂层对金属基体具有出色的保护效果,其防腐性能略优于商用氟碳涂层,展现出了一定的实际应用价值,也为日后防腐涂层的分子结构设计提供了重要参考。

采用不同官能基的偶联剂合成了一系列在硬段中含有硅氧烷链段的水性聚氨酯(WPU)乳液。通过红外光谱、激光粒度仪、耐湿热老化试验、差示扫描量热和热失重等手段详细研究了偶联剂和扩链剂种类及n(扩链剂):n(偶联剂)对WPU乳液性能、粘接性能、耐湿热老化性能和胶膜热稳定性的影响。结果表明:当n(EDA):n(KH550)和n(EDA):n(KH580)为1:1时,WPU的乳液性能、粘接性能和耐湿热老化性能最佳。引入硅氧烷链段对WPU胶膜的微相分离产生影响,微相分离程度较好的WPU-EDA和WPU-550比其他两种热稳定性更好。

采用3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS)和二乙醇胺(DEA)自制含乙氧基硅烷侧链的二元醇(Si-2OH);采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二元醇(PCDL)和二羟甲基丙酸(DMPA),自制含硅二元醇(Si-2OH);以季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、三羟甲基丙烷(TMP)为主要原料合成了支链含硅氧烷和脲键的UV固化水性聚氨酯(UV-WPU)。采用FT-IR、¹H-NMR对UV-WPU的结构进行表征,采用光学接触角测量仪、紫外分光光度计、热重分析仪等对涂膜的性能进行表征与测试,同时探究Si-2OH添加量对UV-WPU及其涂膜性能的影响。结果表明,Si-2OH的引入使得水UV-WPU涂膜的疏水性、耐水性、热稳定性、拉伸强度和附着力等性能均有所提高。

以硝酸锌为改性剂,亚氨基二乙酸为螯合剂,通过配位反应在普通酚醛树脂中引入锌离子合成改性酚醛树脂。通过红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜以及电导率测定配位数等方法表征了锌改性酚醛树脂的结构,发现锌离子引入到酚醛树脂体系中,并发生螯合配位反应形成六配位结构。利用热重分析、拉伸测试以及压缩测试等手段分析其耐热性能和力学性能。结果表明:合成的锌改性酚醛树脂性能明显提高,当n_硝酸锌/n_苯酚=0.010时,残炭率和固含量分别达到59.06%和88.73%,压缩强度和拉伸强度分别达到6.13MPa和2.69MPa。

通过将形貌控制与元素掺杂相结合,制备了一种Ni掺杂g-C₃N₄纳米片。该纳米片在可见光下具有优异的光催化析氢性能,最佳样品的析氢速率达到了1510.99μmol/(g·h)。其优异的光催化性能来源于纳米片状结构与Ni原子掺杂的协同作用,这为制备高性能的g-C₃N₄光催化剂提供了一种简单有效的方法,也为合成其他高性能的光催化材料提供了思路。

以阳极氧化铝(AAO)为模板,利用磁控溅射法制备了Ni亚微米管阵列。通过X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对沉积态以及经过400℃退火保温不同时间制备的Ni亚微米管阵列的物相结构及微观形貌进行了表征。结果表明:磁控溅射法制备的Ni亚微米管阵列具有多晶的面心立方结构。随着退火时间的增加,Ni亚微米管逐渐增多,Ni衍射峰强度逐渐降低。经400℃退火3h后,获得结构完整、高度有序的Ni亚微米管阵列,Ni亚微米管的大小均匀,外径约为400nm,内径约为200nm,长度约为500nm。

通过溶胶-凝胶法制备出一系列Gd_2-2xZnTiO₆:xSm³⁺(x=0,0.01,0.03,0.05,0.07,0.09,0.11)橙红色荧光粉,并对样品的晶体结构、微观形貌及荧光性能进行了测试和研究。结果表明:所制Gd₂ZnTiO₆:Sm³⁺(GZT:Sm³⁺)荧光粉均为双钙钛矿结构,属于单斜晶系(空间群:P2₁/n),由几十微米大小无规则形状的颗粒堆积而成。在407nm近紫外光激发下,GZT:Sm³⁺的发射光谱展示出两个较弱的发射峰(⁴G_5/2→⁶H_5/2,566nm;⁴G_5/2→⁶H_9/2,650nm)和一个较强的发射峰(⁴G_5/2→⁶H_7/2,603nm)。当Sm³⁺离子摩尔浓度为5%时,GZT:Sm³⁺样品发生浓度淬灭现象;基于Dexter的理论,浓度淬灭效应机制为电偶极子-电偶极子(d-d)相互作用。Sm³⁺离子掺杂浓度较低时,样品呈现橙红色,随着掺杂浓度增加,荧光粉发光颜色逐渐向黄橙色区域偏移,其中Gd_1.98ZnTiO₆:0.02Sm³⁺荧光粉CIE色坐标为(0.6155,0.3835)与标准红光色坐标(0.670,0.330)较为接近,是很有潜力的LED用橙红色荧光粉。

采用低温电化学阳极剥离黑磷的方法,剥离1h制备出黑磷量子点,并研究了其稳定性,最终提出剥离机理。采用透射电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱等测试方法对黑磷量子点的微观形貌、晶体结构、光学性质和稳定性等进行表征。结果表明,黑磷量子点的平均直径为6.4±1.5 nm,尺寸较小;材料不含有其他杂质,纯度较高;其氧化程度很低,暴露于空气中仍具有良好的稳定性。此外,该方法耗时短且绿色环保,有利于促进纳米黑磷的制备及应用。

采用溶胶-凝胶法制备了碳(C)、镧(La)掺杂改性的TiO₂催化剂,并使用同轴静电纺丝法以聚乙烯醇(PVA)为模板剂制备成壳-核纤维膜。探究可见光下其对甲苯气体的光催化降解效果,考察了催化剂负载量、甲苯初始含量及C/La掺杂量对甲苯降解的影响。通过XRD、SEM、XPS、DRS及TGA证明C、La和TiO₂成功掺杂,改性后的催化剂光学吸收带边发生红移,可见光区域光吸收强度得到增强。可见光下降解甲苯气体的光催化降解实验结果表明,当纺丝液推进速度为2mL/h、甲苯初始含量为3mL/L及C/La掺杂量分别为0.9g/0.6g时,可见光下反应2h后,甲苯降解率最高可达92.9%。5次循环使用后,降解率没有明显下降,表明纤维膜具有良好的稳定性。

预氧化是制备碳纤维非常重要的一个环节,制得预氧化丝的性能直接决定最终碳纤维的性能,因此研究预氧化过程对预氧化丝结构性能的影响规律具有重要意义。通过广角X射线衍射点光源取向测试和小角X射线散射实验,计算得到了聚丙烯腈(PAN)基碳纤维原丝与不同处理时间下预氧丝取向度、线结晶度、长周期L、晶区厚度L_c、无定形区厚度L_a等微观结构参数。采用元素分析仪和单纤维强力仪研究了该系列PAN基碳纤维原丝、预氧丝的元素组成和力学性能随预氧化时间的变化,明确了PAN基碳纤维预氧丝内部微观结构参数、元素含量与其力学性能的关系。

以聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜为基膜,通过多巴胺(DA)/聚乙烯亚胺(PEI)共沉积与交联剂均苯三甲酰氯(TMC)进行界面聚合组合的方法制备了聚酰胺/聚多巴胺/聚偏氟乙烯(PA/PDA/PVDF)复合纳滤膜。采用傅里叶变换红外光谱仪、原子力显微镜、场发射扫描电子显微镜对复合纳滤膜的结构、形貌进行了表征,考察了沉积时间、DA/PEI(质量浓度比)、PEI相对分子质量及DA+PEI沉积总量对复合纳滤膜微观结构与性能的影响,研究了复合纳滤膜对模拟活性黑5(RB5)染料废水的处理效果及运行稳定性。结果表明:最佳沉积时间为60min,随着PEI相对分子质量的减小,DA/PEI中PEI质量浓度的增加及DA与PEI沉积总量减小,复合纳滤膜的纯水通量增加。DA与PEI质量浓度比为1:3时,PA/PDA/PVDF复合纳滤膜最大纯水通量达到3.11L/(m²·h·MPa),RB5染料废水通量为1.09L/(m²·h·MPa),截留率为95.89%;DA与PEI沉积总量为4g/L时,RB5染料废水最大截留率达到99.45%,纯水通量为1.34L/(m²·h·MPa),RB5染料废水通量为0.49L/(m²·h·MPa)。

以正硅酸乙酯为前驱体,玻璃纤维和碳纤维为增强相,通过溶胶-凝胶和常压干燥分别制备了玻璃纤维增强型二氧化硅气凝胶(GF/SiO₂气凝胶)和碳纤维增强型二氧化硅气凝胶(CF/SiO₂气凝胶)复合材料,通过扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、比表面积和孔径分布测试仪、万能力学试验机、导热系数测试仪等手段对材料的结构和性能进行了测试表征,对比分析了玻璃纤维和碳纤维对SiO₂气凝胶复合材料结构与性能的影响。结果表明:玻璃纤维与SiO₂颗粒基体之间的界面结合较差,制得的GF/SiO₂气凝胶具有较差的力学性能(压缩强度=0.676MPa,应变=60%)和较高的导热系数[0.0410W/(m·K)];而碳纤维与SiO₂气凝胶颗粒具有较好的界面相互作用,制得的CF/SiO₂气凝胶具有良好的力学性能(压缩强度=1.225MPa,应变=60%)和低的导热系数[0.0342W/(m·K)]。

低取代羟乙基纤维素(HEC)具有成纤潜力,但是目前采用的气固相制备方法不佳,采用液相法制备了HEC,运用正交试验考察了碱化温度、碱化时间、碱化浓度、醚化温度对HEC溶解性的影响,同时通过气相色谱、X射线衍射、核磁碳谱和偏光显微镜对优化工艺下产物的结构和性能进行表征。结果表明:当碱化温度为20℃,碱化时间为1h,碱化浓度为20%,醚化温度为70℃时为相对最优的制备工艺条件。纤维素经过微弱的醚化改性,羟乙基基团取代了纤维素上的部分羟基基团,制备出具有碱溶性的低摩尔取代度(MS)的HEC,且随着醚化程度的加深,HEC结晶度下降,溶解性能逐渐改善,但HEC膜的力学性能有所下降。

采用溶液共混法将有机改性蒙脱土(OMMT)引入热塑性聚氨酯(TPU)中制备了TPU/OMMT纳米复合膜,采用全反射傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、热重分析仪对TPU/OMMT纳米复合膜的结构、微观形貌及耐热性能进行了表征,研究了OMMT含量对纳米复合膜力学性能、吸水率和紫外透光率的影响。结果表明:当OMMT含量低于5%(质量分数)时,OMMT均匀地分散在TPU中,呈完全剥离状态;OMMT可以有效提高TPU/OMMT纳米复合膜的拉伸强度、韧性和耐热性,降低吸水率且保持良好的透明度。

采用不同含量的多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)掺杂改性环氧树脂,得到有机-无机杂化的环氧树脂体系,考察了3种不同试样在累积原子氧通量为3.39×10²⁰atoms/cm²条件下的质量损失和剥蚀率,其中质量分数5%的POSS改性环氧树脂试样的质量损失和剥蚀率均最低,分别为6.55×10^-3g/cm³和3.86×10^-24cm³/atoms。采用扫描电子显微镜表征了原子氧辐照试验后试样的表面形貌,采用X射线光电子能谱仪分析了试验前后试样的表面元素组成及含量,发现POSS的加入可使材料表面生成具有防原子氧作用的SiO₂。

制备了J-439LSP-CU73铜网表面膜与碳纤维预浸料共固化层压板,并进行无损检测、表面质量测量,以及切割、制孔等后加工及涂层附着力测试。结果表明,铜网表面膜与预浸料共固化界面粘接性较好,贴工装成型更有利于保证试板的表面质量。对铜网表面膜加工面进行观察和无损检测未见脱粘、分层,表明铜网表面膜具有良好的加工性能。涂层附着力测试破坏形式主要为铜网表面膜断裂,铜网表面膜的抗撕裂强度是影响涂层附着力的主要因素。

首先采用熔融共混法制备聚丙烯/热塑性动态硫化橡胶(PP/TPV)二元共混物,进一步添加纳米CaCO₃制备了PP/TPV/纳米CaCO₃三元共混物。探究了TPV用量对PP/TPV二元共混物力学性能和微观形貌的影响,以及纳米CaCO₃用量对PP/TPV/纳米CaCO₃三元共混物的力学性能、微观形貌、耐热性能及晶型的影响。结果表明,TPV能够有效增韧PP,当TPV用量仅为5份时,PP/TPV二元共混物的冲击强度达到8.2kJ/m²,较PP增加了95%,同时拉伸强度仅下降了4%;纳米CaCO₃能够诱导PP中β晶型的生成,随着纳米CaCO₃在PP/TPV/纳米 CaCO₃三元共混物中用量的增加,缺口冲击强度呈现先增加后下降的趋势,而拉伸强度变化不大。当纳米CaCO₃用量为3份时,三元共混物的抗冲击性能最好,同时耐热性能也得到提升,可应用于汽车、建筑等行业。

通过氧化法制备了氧化石墨烯(GO),将GO与壳聚糖(CS)混合制备了GO/CS复合材料,并通过 FT-IR、XRD、TGA和力学实验对其结构、热力学稳定性及力学性能进行测试。测试结果表明,GO被成功制备;GO上的—COOH与CS上的—NH₂发生酰胺反应生成—NHCO—,形成较强的界面结合力,GO的加入改善了CS的热稳定性,并且拉伸强度和杨氏模量均有所提高。

设计和制备了一种基于类石墨烯片的三维多孔碳负载纳米锗作为高容量锂离子电池负极材料。所制备的复合负极中纳米锗颗粒大小为50～500nm,均匀负载在由类石墨烯片构成的三维多孔导电网络中,有效地避免了热处理下Ge颗粒长大的问题。相比于纯Ge负极,复合负极具有优异的电化学性能:0.2C倍率下首次放电比容量高达1530.49mAh/g,循环80周后为910.32mAh/g,为纯Ge负极的1.89倍;2C倍率下放电比容量为881.28mAh/g,为纯Ge负极的2.01倍。

采用水热法制备纳米MoS₂/g-C₃N₄催化剂并对催化剂样品进行优化及表征。表征结果表明,制备出了MoS₂/g-C₃N₄催化剂,催化剂形貌呈花球状,粒径约为2—3μm,片层边缘结构清晰可见。催化实验表明纳米MoS₂/g-C₃N₄催化剂对孔雀石绿活化硫酸盐催化降解具有明显效果。在pH=4.67,孔雀石绿溶液浓度20mg/L,催化剂用量1.0g/L时,30min内孔雀石绿溶液的去除率可达99.89%,且催化剂表现出良好的稳定性与可重复使用性,在该反应体系中SO₄·^-与·OH发挥了主要作用。

电解水制氢是一项制取绿色氢能的重要技术,开发高催化活性的催化剂作为电极材料是当前的研究热点。电解水反应包括阴极的析氢反应和阳极的析氧反应,以Ni₇₄Mo₆Cu₂₀三元合金条带为前驱体,采用电化学脱合金技术制备了一种用于析氢反应的表面纳米多孔NiMoCu电解水析氢催化剂,并采用扫描式电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪等设备对材料的物理化学特性进行了表征。结果表明:所制备的纳米多孔NiMoCu电极材料在1mol/L KOH溶液中具有良好的析氢性能,仅需要90mV、227mV的过电位就能达到10mA/cm²、100mA/cm²的电流密度。

碳纳米管膜具有丰富的孔道结构、大比表面积、高导电性及优异的柔性,可通过负载硫形成柔性碳纳米管/硫复合膜,用于锂硫电池正极材料。为了提高锂硫电池的循环稳定性,抑制“穿梭效应”,通过浮动催化化学气相沉积法(FCCVD)分别制备了氮掺杂和硼掺杂的碳纳米管膜(N-CNT膜和B-CNT膜),然后通过浸渍工艺负载硫后得到掺杂型碳纳米管/硫复合柔性自支撑正极膜。微观表征显示:复合膜中硫和碳纳米管在纳米尺度复合均匀。复合膜均具有良好导电性:CNT正极电导率为4.62S/m,N-CNT正极电导率为0.86S/m,B-CNT正极电导率为1.29S/m。作为锂硫电池正极,B-CNT正极表现出最佳性能:在0.2C倍率下首次放电容量达到1197.3mAh/g,200次循环后容量保持在950.2mAh/g,1C倍率下放电比容量仍旧保持在615.5mAh/g。分析认为:碳纳米管良好的导电性和丰富的孔结构同时提供了高效的电子和离子传输通道;硼原子掺杂向碳纳米管引入极性,增强了碳纳米管网络对聚硫离子的吸附作用,抑制了“穿梭效应”。可为高比容、高循环稳定性锂硫电池正极材料研发提供解决思路。

为了解决能源危机问题,探究具有高活性位点的电催化剂材料十分必要。可使用沸石咪唑啉框架(ZIF-67)为前驱体,通过吸收和热解制备同时掺有Co、Mo和S的多孔碳材料。合成的样品通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和x射线光电子能谱等手段进行表征,利用电化学测试来研究其电催化性能。结果表明:与Co/NC和CoMo/NC相比,CoMoS/NC表现出更优异的电催化性能,在10mA/cm²时的过电位低为172mV,Tafel斜率为67.8mV/dec。CoMoS/NC也表现出良好的长期稳定性,Co、Mo和S可以作为HER反应过程中的活性位点,多孔碳结构促进了电荷的转移。多个活性位点和独特的结构确保了该材料CoMoS/NC的卓越性能。

针对PAN基碳纤维中金属杂质元素(Ca、Mg、Na、K、Fe)的测定方法进行研究,样品经过灰化处理,用盐酸、硝酸、氢氟酸对灰化后的样品进行溶解,同时采用ICP-OES内标法,以Y作为内标元素,可以校正基体效应干扰、有效控制非光谱干扰对分析结果引起的偏差,提高了测试方法的准确度和精密度。通过考察干扰元素、检出限、精密度及加标回收实验,确定了最佳实验条件,实验发现,Ca、Mg、Na、K和Fe等5种元素的谱线强度与其浓度在1～100mg/L范围内均具有良好的线性关系,方法检出限分别为0.72、0.96、1.44、0.96和1.56mg/kg,精密度分别为0.45%、1.22%、0.53%、0.82%和1.33%,测试PAN基碳纤维的加标回收率分别为97.3%～105%、81.3%～88.3%、99.3%～107.3%、90.2%～101.2%和90.3%～109.3%。结果表明,相同条件下,此方法优于常规的标准曲线法,即外标法。

以直径12nm的气相二氧化硅(SiO₂)作为分散相,以聚乙二醇(PEG 400)作为分散介质,通过控制超声处理时间制备具有不同分散程度的剪切增稠液(STF),其中SiO₂质量分数分别为20%及25%。通过动态力学分析采用流变仪测试STF的稳态流变学性能。重点研究SiO₂分散性对STF稳态流变性能的影响。结果表明:STF的剪切增稠性能表现为黏度随着剪切速率的提高呈现先稀化后增稠的现象;随着超声处理时间的延长,气相SiO₂的分散及分布更加均匀,对临界剪切速率和峰值黏度有一定变化,进一步对临界剪切速率和峰值黏度进行优化,临界剪切速率可以达到3.49s^-1,峰值黏度可以达到1058.9Pa·s。

合成了新型四取代铜酞菁-多壁碳纳米管复合材料([4a(OPh-p-Cl₂)CuPc]-MWCNTs)以有效地催化苯甲醇氧化为苯甲醛。复合材料很容易获得,并通过紫外-可见光谱、X射线衍射、傅立叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和透射电子显微镜进行了很好的表征。为了实现高效,选择性的催化作用,研究了溶剂种类、氧化剂种类和用量、催化剂用量、温度和反应时间的影响。在筛选实验中,[4a(OPh-p-Cl₂)CuPc]-MWCNTs复合材料在苯甲醇氧化反应中具有很高的催化活性。在5mg[4a(OPh-p-Cl₂)CuPc]-MWCNTs,氧化剂为过氧化氢叔丁基,650μL甲苯中60℃持续6h的最佳条件下获得最高的苯甲醇转化率62.12％和苯甲醛选择性93.19％。此外,还探讨了[4a(OPh-p-Cl₂)CuPc]-MWCNTs复合物选择性地将苯甲醇氧化为苯甲醛的可能反应机理。

采用加热法和常温催化法,将固化剂2,2-丙炔基丙二酸二甲酯(DDPM)与聚叠氮缩水甘油醚(GAP)按摩尔比2:1、4:1和8:1的配比进行固化反应。利用微机控制电子试验机测试制得样品的拉伸及压缩性能,并对数据进行了分析比较。结果表明:增加固化剂可以提高固化产物的抗拉及抗压强度;DDPM与GAP的摩尔比为2:1和4:1时,常温催化法制得样品的抗拉和抗压性能较优;DDPM与GAP的摩尔比为8:1时,加热法制得样品的抗拉和抗压性能较优,但弹性较差。

沥青路面在寒区服役过程中,在行车荷载及温度荷载作用下易产生疲劳病害,严重影响路面结构的路用性能,增大行车风险。故研发了基于石墨烯材料的新型耐久沥青混合料,并采用宏观实验与微观模拟验证了石墨烯可有效地提升沥青抗疲劳性能;并模拟沥青路面在低温服役环境下降水或者水汽结冰后的路表状态,采用动态摩擦系数测试仪对正常及结冰状态下的路表抗滑能力进行测试。结果表明:在一定掺量下,石墨烯沥青混合料可以显著地改善正常状态及结冰状态下的沥青混合料的抗疲劳性能与抗滑能力,且随掺量增大,残留抗滑比随之增大。最后,借助扫描电镜和分子动力学模拟方法从微观角度探索了石墨烯对沥青微观性质的影响,提出了微观尺度下的分子柔度指数,阐明了石墨烯提升沥青抗疲劳性能的微观机理,揭示了沥青抗疲劳性能的微观本质;同时,探索了石墨烯改性沥青混合料抗滑能力提升的机理,即石墨烯增大了沥青内部孔隙率,更大的变形能力造成行车过程中的阻滞力增大,从而提高了路面的抗滑性能。

综述了近年来潜热储能系统中无机相变蓄冷材料、有机相变蓄冷材料和有机-无机复合相变蓄冷材料的发展现状,分析了这三种材料各自的特点,给出了一些应用实例。最后介绍了单一有机物和多元复配有机物的相变温度及相变潜热数据,并对相变蓄冷材料的发展前景进行了预测。

主要采用共混法将金属有机框架材料(MOFs)材料引入聚丙烯酸酯乳液中制备聚丙烯酸酯/MOFs复合乳液。首先采用溶剂热法制备不同的MOFs材料(UiO-66、MOF-801、[Zn(C₈NH₅O₄)(H₂O)]_n),并采用X射线衍射、场发射扫描电镜对其微观结构进行表征。然后通过物理共混法将制备的不同MOFs材料引入聚丙烯酸酯乳液中,获得聚丙烯酸酯/MOFs复合乳液。考察MOFs种类对聚丙烯酸酯/MOFs复合乳液所成薄膜力学性能、耐水性、透水汽性的影响,最后,将按照最优工艺制备的复合乳液应用于皮革涂饰,与纯聚丙烯酸酯乳液相比,聚丙烯酸酯/MOFs复合乳液涂饰后革样的抗张强度和透水汽性分别提高了5.65%和5.89%。

中空介孔氧化硅微球(HMSS)具有独特的结构和优异的物化性质,例如比表面积大、密度低、稳定性高、生物相容性好、表面渗透性强等,成为新型材料研究和开发的热点,广泛应用于催化、医药、环保、食品等领域。通过合成及改性方法总结了近年HMSS的研究进展,将合成方法分为软模板法、硬模板法和原位模板法,将改性方法分为化学改性法、物理改性法和原位改性法,并进行细化和优缺点说明。在此基础上,对HMSS今后发展方向进行展望。

树脂是涂料的主要成膜物质,但其降解十分缓慢。以原淀粉、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚乙二醇(PEG)和环氧树脂等为基本原料,制备一种自乳化型易降解淀粉基水性聚氨酯乳液及相应涂膜;对乳液进行红外光谱、粒径及分布和透射电镜表征,并对固化后涂膜的耐热性、耐腐蚀性、降解性及其基本性能进行分析测试。结果表明,成功引入了氨基甲酸酯键、醚键等所需基团;合成的淀粉基水性聚氨酯乳液粒径小,且分布均匀;涂膜表面微观平整光滑,成膜性好;淀粉基的引入,在较大程度上提高了水性聚氨酯涂膜的降解性能。

利用环氧树脂和纳米SiO₂混合溶液在玻璃基材进行表面成膜,对得到的微米级粗糙结构进行氟硅烷修饰,制备得到具有超疏水性复合膜层。采用扫描电镜、接触角测量仪、高速摄影系统和紫外-可见光谱分析仪进行形貌表征、润湿性表征和膜层透光率测量。结果表明,环氧树脂与纳米颗粒构建的粗糙结构对超疏水表面的构建起到重要作用,该膜层呈现低黏附、低滚动角性能;复合膜层的接触角随SiO₂含量的提高逐渐增大至趋于稳定;复合膜层透光率随SiO₂含量的提高呈现下降趋势,制备膜层的透光率均在75%以上。

为了改善水性醇酸涂料的干燥性能和防腐性能,以妥尔油酸、苯甲酸、顺丁烯二酸酐、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸反应制备醇酸树脂,采用含羟基的丙烯酸类单体对醇酸树脂进行改性,制备了性能优异的水性低羟基值丙烯酸改性醇酸树脂。以改性后的水性低羟基值丙烯酸改性醇酸树脂为成膜物质,设计了水性羟基丙烯酸改性醇酸涂料,讨论了脂肪酸种类、醇酸树脂的油度、丙烯酸单体用量、醇酸树脂羟基值、改性树脂羟基值、醇酸树脂和丙烯酸酯类单体比例及助溶剂等因素对树脂性能的影响。结果表明:制备的水性羟基丙烯酸改性醇酸涂料在低温、高湿环境中干燥速度快、机械性能好,同时具有优异的耐候性和防腐性能。

通过添加立方体型的水滑石/蒙脱土复合材料(LM)到聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)中,制得热稳定性优良的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合膜(PBAT/LM)。对LM及复合膜的结构与性能进行了详细研究。结果表明:水滑石与蒙脱土的质量比为2:1时,LM呈现规则的立方形态,粒径分布集中在10~25μm;当LM添加量为3%时,LM立方体可均匀分散在PBAT基质中,同时,PBAT/LM_21-3%的热分解温度比原始PBAT提高了20℃,410℃以上基本没有热失重。因此,PBAT/LM复合膜在透明包装薄膜方面具有潜在的应用价值。

在二炔单体自组装过程中掺杂纳米氧化铜粒子,经紫外光(λ=254nm)照射聚合得到蓝色聚二炔/纳米氧化铜(PDA/CuO-NPS)复合物。在未聚合分散液中加入一定浓度的聚乙烯醇(PVA)水溶液,制备均匀的热致变色PVA/PDA/CuO-NPS薄膜。结果表明,PDA/CuO-NPS复合物具有蓝色到紫色再到红色的颜色转变特性,随着光聚合时间增加,分子内应力增加,变色温度由60℃降低为50℃。降温后分散液颜色迅速恢复到紫色,618nm处的峰值显著提高。通过与聚乙烯醇的交联,得到的PVA/PDA/CuO-NPS薄膜两步变色温度分别升高到约50℃和约85℃,并在红色(30℃)和黄色(90℃)之间可逆转换,经过多次循环后仍具有良好的可逆热致变色性能。

以N-(羧甲基)甘氨酸和对苯二酚二(2-羟乙基)醚为主要原料,三氧化二锑为催化剂,采用熔融聚合法,合成聚[N-(羧甲基)甘氨酸-对苯二酚二(2-羟乙基)醚]酯(P₁)。采用FT-IR、¹H-NMR对聚酯P₁结构进行了表征;采用GPC、DSC、TGA测试其分子量和热性能;并采用自然掩埋法,对其在土壤中的降解性能进行了研究。GPC测试结果表明,该聚酯具有较高的分子量,M_n为41500g/mol。TG结果显示,该聚酯有良好的热稳定性,起始热分解温度高于333℃。在自然土壤环境下,聚酯P₁经过两年的降解,分子量下降20%,降解性能好,具有良好发展前景。

将丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)、苯乙烯(St)作为聚合单体,通过悬浮聚合工艺制备了BA-SMA-St油水分离聚合物(PBSS)微球。使用红外光谱仪、显微镜表征了微球的基本结构和形貌,测试了微球的油水分离性能、保油性能以及在不同温度下的吸油性能,并探讨了交联剂用量对微球吸油性能的影响。结果表明:微球具有良好的油水分离性能,随着交联剂用量的增加微球的吸油倍率减小。在25℃下对汽油饱和吸附倍率可达11.72g/g,所需时间为30min;在70℃下对汽油饱和吸附倍率可达12.64g/g,所需时间仅为15min,吸附饱和后微球的保油率高于98%。

鉴于量广面大的餐饮废水大多无序排放,且导致水体富营养化等问题,选用陶粒、黑火山石、绿沸石和海泡石等4种矿物基吸附材料为研究对象,采用准一级/准二级动力学模型与Langmuir/Freundlich等温吸附的方法研究了这4种材料的吸附特性,并比较和分析了这4种材料对餐饮废水中氮磷的吸附效果。结果表明:4种材料对氮、磷的吸附符合准二级动力学模型,且用Freundlich等温线比Langmuir等温线更适合描述其吸附过程,4种材料对氨氮的吸附量由强到弱依次为绿沸石>海泡石>陶粒>黑火山石,其中绿沸石除氨氮能力最好,去除率达86.35%;4种材料对磷的吸附量由强到弱依次为黑火山石>海泡石>陶粒>绿沸石,其中黑火山石的除磷能力最好,去除率为64.45%。研究结果能为矿物基吸附材料在餐饮废水处理中的应用提供科学依据。

采用表面离子印迹技术,以Fe₃O₄@mSiO₂为载体,Cr₂O^2-₇为模板离子,水杨醛肟为功能单体,α-甲基丙烯酸为共聚单体,二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)为交联剂,制备了磁性铬离子印迹聚合物Cr(Ⅵ)-IIPs。采用红外光谱、透射电镜、热重分析和Zeta电位等手段对该磁性印迹聚合物进行表征,并通过单因素实验对该印迹聚合物的吸附性能进行了探究。结果表明:在室温条件下,当溶液pH为2时,此印迹聚合物可在2h左右达到吸附平衡,最大吸附容量可达到145mg/g;Cr(Ⅵ)-IIPs对CrO^2-₄、Cr³⁺、Pb²⁺和Cu²⁺的相对选择性系数分别为6.32、4.21、3.00和3.30,在重复利用6次后,印迹聚合物的吸附容量未发生明显变化。

用自制的磁性Fe₃O₄对β-环糊精进行改性,制备了β-环糊精磁性复合微球(β-CDM),并对β-CDM的形貌、结构进行表征,研究其对Cr⁶⁺的吸附行为。结果表明:β-CDM外观圆整,表面稍粗糙,具有网状结构;Langmuir等温吸附方程和准二级动力学方程对吸附过程拟合度较高,吸附过程为单分子层有利吸附,既包含物理吸附,也包含化学吸附;β-CDM重复利用5次后,解吸率和吸附率均有所下降,但基本满足重金属废水处理的要求。