高吸油材料研究进展

近年来,水环境污染问题越来越严重,特别是泄油事件和含油废水的处理已成为环境保护工作中的重点问题。高吸油材料是一种不同于传统吸油材料的新型功能材料,具有吸油倍率高、油水选择性好以及可重复使用等优异性能,因此高吸油材料的开发也引起了国内外研究人员的广泛关注。本文主要对高吸油材料的研究进展进行了综述,主要介绍了高吸油材料的吸油机理和各种制备方法,并简要探讨了这一日益重要的新材料领域的发展方向。     

纤维素基气凝胶型吸油材料的研究进展

近年来,开发"绿色"、可回收的高效吸油材料吸引了国内外学者的广泛关注.纤维素基气凝胶兼具多孔气凝胶型材料比表面积大、孔隙率高的特点以及纤维素材料天然、可再生的优势,对其进行表面疏水化处理后,是一种极具发展潜力的环保型吸油材料.本文分别系统综述了再生纤维素基气凝胶型、天然纤维素基气凝胶型及细菌纤维素基气凝胶型吸油材料的研究进展,并对它们的制备方法和吸油性能进行了归纳总结,最后讨论了当前纤维素基气凝胶型吸油材料研究中存在的问题和今后的研究方向.     

PVA-SiO_2复合物改性棉纤维及其吸油性能

首先以棉纤维为主要原材料,通过一步浸渍将聚乙烯醇-二氧化硅粒子(PVA-SiO_2)复合物涂覆在棉纤维表面;然后对其进行疏水改性,制得一种超疏水吸油材料。通过扫描电子显微镜(SEM)和水接触角(WCA)测试对改性纤维的表面结构及润湿性进行了分析表征。研究了PVA和SiO_2纳米粒子的质量分数对纤维吸油性能的影响,并评价了改性纤维的疏水性、润湿耐受性、吸油速率和重复使用性能。结果表明:棉纤维经过PVA-SiO_2复合物涂覆后具有稳定的超疏水性,吸油量比改性前显著提高,对正己烷、甲苯和氯仿的吸油量分别提高了47%、18.6%和26.2%。     

羧甲基纤维素钠修饰的聚氨酯泡沫制备磁性吸油材料

采用聚氨酯泡沫为模板,依次修饰羧甲基纤维素钠(CMC)、Fe~(3+),在惰性气氛中高温热处理反应,制备多孔结构的磁性吸油材料.用光学显微镜、扫描电子显微镜、红外吸收光谱、X-射线衍射、接触角等技术对材料进行表征.详细考察了加热反应温度、CMC浓度和Fe~(3+)浓度对材料吸油性能和磁性的影响规律.实验表明,当加热反应温度选择230°C,CMC浓度为0.3 wt%,FeCl_3浓度为0.1 mol/L时,材料吸油性能最佳,对正己烷、二甲苯、环己烷、甲苯、乙酸乙酯、氯仿、机油、原油等有机溶剂和油类分子的吸附容量为10倍左右.磁性多孔材料具有明显的亲油、疏水特性,水的接触角达115.9°,同时材料密度只有0.036g/cm~3,能够漂浮于水面,实现对水面有机溶剂的快速吸附.吸附后的材料在外界磁场控制下,能够通过磁分离方式从水面快速分离.该材料具有良好的循环利用性能,可重复使用20次以上,吸油性能仍然保持良好.     

丙烯酸稀土接枝剑麻纤维及性能研究

为改善剑麻纤维(SF)与聚合物基界面的相容性,制备了丙烯酸稀土接枝剑麻纤维,并对其结构进行表征。用过硫酸铵作为引发剂,把丙烯酸稀土接枝到剑麻纤维表面上。利用红外光谱仪、扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪对接枝剑麻纤维结构进行表征,结果表明丙烯酸稀土已成功接枝到剑麻纤维表面上。考察了接枝剑麻纤维热稳定性和吸油性能,结果表明接枝剑麻纤维的热稳定性、吸油性能优于剑麻纤维,饱和吸油量(24 h)达5.957 g.g-1,吸油倍率达4.727%。     

镍/碳纳米纤维复合物的制备及其吸波性能

以乙二胺为碳源,自制的镍纤维为催化剂,利用原位复合的方法制备得到一系列不同比例的镍/碳纤维复合物,并研究了其吸波性能.由于镍纤维和碳纤维均具有一定的电磁波耗散能力,因此得到的产物无需任何处理,可以直接作为吸波材料使用.结果表明,通过改变镍纤维的加入量,可以改变产物的镍碳比,进而实现对复合材料吸波性能的调控.在合适比例条件下制备得到的纤维复合物具有较好的吸波性能,当纤维复合物含量为25%时,其反射率的最小值可达-14.3dB.该材料在轻质吸波材料领域具有很好的应用价值.     

木棉纤维接枝聚苯乙烯吸油材料的制备及性能

以过氧化苯甲酰为引发剂,制备了木棉纤维接枝聚苯乙烯吸油材料。考察了引发剂浓度、单体浓度、反应温度和反应时间等因素对吸油材料吸油性能的影响。红外光谱表明苯乙烯接枝到了木棉纤维分子骨架上。在引发剂浓度为1.77 mmol/L、单体浓度为0.16 mol/L、反应温度80°C和反应2 h的条件下,吸油材料有最大的吸油倍率,对...     

甲基丙烯酸丁酯接枝纤维素的制备

为开发纤维素基吸油材料,以棉浆粕为基材、甲基丙烯酸丁酯(BMA)为单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,采用悬浮接枝聚合法合成了BMA接枝纤维素的聚合物。采用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重(TG)、差热(DSC)等手段对所得吸油材料结构进行了表征。考察了引发剂的种类及用量、接枝单体及交联剂用量、反应温度、反应时间等因素对BMA接枝纤维素聚合物的接枝聚合反应性能及吸油性能的影响。结果表明:当m(棉浆粕)∶m(K2S2O8)∶m(BMA)∶m(乙二醇二甲基丙烯酸酯)=1∶0.025∶1.5∶0.005,75℃下恒温反应6 h,合成的BMA接枝纤维素的接枝率最高(36.2%),均聚物含量相对较低(5.8%),且吸油性能优良。     

芋叶超疏水超亲油性能及应用

通过静态接触角(CA)和扫描电子显微镜(SEM)分析了芋叶的超疏水超亲油性能. 考察了不同处理温度下芋叶的饱和吸油率、缓释保油率以及离心保油率. 结果表明, 芋叶下表面具有超疏水性能, 其静态水接触角为157.1°(滚动角小于3°), 远大于上表面静态水接触角(109.1°). 不同温度处理的芋叶的饱和吸油率的变化呈现一定规律, 在200 ℃下干燥的芋叶具有最高饱和吸油率(8.1 g/g). 芋叶对难挥发性的机油固定能力较强, 并且在较高转速下对机油仍具有较高的离心保油率.     

Mg-20%(RE-Ni)(RE=La,Y,Mm)复合材料储放氢性能研究

通过磁悬浮熔炼和反应球磨相结合的方法成功制备出Mg-20wt%(RE-Ni)(RE=La,Y,Mm)复合储氢材料,主要研究了材料的物相结构和储放氢性能.结果表明.Mg-20wt%(RE-Ni)(RE=La,Y,Mm)复合储氢材料,具有相似的物相结构和吸放氢热力学性能,吸氢相均为MgH2和Mg2Ni,在同一温度下,合金只有一个放氢平台,表明两相具有良好的协同放氢效应.在复合体系中,Mg-20wt%(Y-Ni)具有最佳的综合储氢性能,表明Y具有最佳的催化效果,其在293 K,3.0 MPa H2,10 min的吸氢量和573 K,对0.1 MPa,15 min的放氢量可分别达到3.92%和4.75%,实现了室温快速大量吸氢和较温和条件下的快速放氢.     

甲基三氯硅烷改性三聚氰胺阻燃疏水泡沫的制备及其性能

以软质三聚氰胺泡沫为基材,甲基三氯硅烷作为改性剂,使用化学气相沉积法成功制备得到包含二维聚硅氧烷涂层和三维多孔网络骨架结构的三聚氰胺改性泡沫。这种独特的结构赋予三聚氰胺改性泡沫优异的疏水、油水分离、吸油以及阻燃性能,其水接触角、吸油量、氧指数、热释放速率、热释放速率峰值和总热释放量下降比例分别可以达到104（°）、155.6 g/g、38.5%、57.4%、59.5%和31.1%。兼具独特结构、优异疏水和阻燃性能的三聚氰胺改性泡沫的设计制备,为今后多功能油水分离材料的设计以及处理油污问题的解决提供了一种新的途径。     

铁酸镍/碳复合中空多壳层结构的制备及吸波性能

采用次序模板法合成了单、双壳层的中空铁酸镍(NiFe₂O₄)材料,通过改变前驱体溶液组成及煅烧条件等因素实现了对产物形貌的调控.在中空NiFe₂O₄颗粒表面原位包覆聚多巴胺,再经过碳化处理,制备了具有中空多壳层结构(HoMS)的NiFe₂O₄/C复合吸波材料;考察了其电磁参数,计算了其吸波性能,分析了不同复合结构对性能的影响.结果表明,中空多壳层结构能够显著降低材料的密度,而碳薄层不仅能够改善其阻抗匹配性,而且提升了材料的反射损耗性能.其中,双壳层NiFe₂O₄/C复合物的吸波性能最佳,当样品厚度为3.5 mm时,材料在8.44 GHz处反射损失最小,为-32.35 dB;当样品厚度为2.0 mm时,材料在14.01～17.69 GHz范围内反射损耗小于-10 d B,有效吸收频宽为3.68 GHz.这些优异性能主要源于独特的中空多壳层结构增加了电磁波多次反射/散射的概率,提供了更多的界面极化,实现了电磁波的快速...     

聚芳醚酮基复合吸波材料的制备及性能

以磁性多孔碳(WPC/MNPs-80)作为吸波剂材料, 通过溶液共混方式将其与聚芳醚酮复合, 制备了聚芳醚酮基复合吸波材料(6F-PAEK-Crosslink@WPC/MNPs-80). 为了通过溶液共混的方式制备复合材料并避免成膜过程中吸波剂的沉降问题, 设计合成了含有氨基与六氟异丙基的可溶性可交联型聚芳醚酮(6F-PAEK-NH₂). 结果表明, 在交联剂作用下形成的交联结构不仅避免了吸波剂粒子沉降, 而且还赋予了材料优异的耐热性能和力学性能. 此外, 6F-PAEK-Crosslink@WPC/MNPs-80还具有优异的吸波性能, 当复合膜厚度为1.4 mm时, 最大反射损耗达到了-33 dB, 损耗超过-10 dB的频带宽度达到4.8 GHz; 当复合膜厚度为1.8 mm时, 最大反射损耗为-44.5 dB, 损耗超过-10 dB的频带宽度达到3.1 GHz.因此, 6F-PAEK-Crosslink@WPC/MNPs-80是一种综合性能优异的电磁波吸收材料.     

H_3PW_(12)O_(40)掺杂TiO_2介孔材料的制备及光催化性能

以P123为模板剂,采用溶胶-凝胶的溶剂热合成方法制备了H3PW12O40掺杂TiO2介孔材料H3PW12O40/TiO2.利用紫外可见漫反射吸收光谱(UV-vis/DRS)、X射线粉末衍射(XRD)、N2吸附和透射电子显微镜(TEM)手段对所制备的材料进行结构表征,罗丹明B(RB)为模型污染物评价其光催化性能.结果表明,所制备的介孔材料具有锐钛矿与板钛矿复合的晶型结构、大的BET比表面积和孔径均匀分布的介孔结构.光催化实验表明,H3PW12O40/TiO2可将罗丹明B完全矿化.     

具有黏附性的吸能弹性体材料的合成与性能

首先，以羟基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS-OH)与三甲氧基硼氧六环(TMOB)反应制备冲击硬化聚合物(IHP)；然后，采用乙烯基封端聚二甲基硅氧烷(vinyl-PDMS)与甲基含氢硅油(PDMS-H)反应生成交联聚二甲基硅氧烷（交联PDMS）；再通过自由基聚合制备聚2-（（（（丁基氨基）羰基）氧代）甲基丙烯酸丁酯）（PBM）；最后，以IHP、PBM和交联PDMS预聚液通过“一锅出”的方式，制备了具有黏附性的吸能弹性体材料(IHP-EA)。其中，IHP作为其动态交联网络提供吸能特性，交联PDMS作为其稳态交联网络提供机械强度，PBM与底物形成高密度氢键提供其黏附性能。采用多种结构表征方法及性能分析手段，探讨了IHP-EA中不同组分对性能的影响。结果表明:IHP-EA在玻璃基材上的黏附强度达198 kPa，且具备良好的转移黏附和多次黏附能力；同时IHP-EA在4.43 m/s的高速冲击下可实现78.44%的能量吸收率，表现出优异的吸能减震性能。     

链状纳米碳酸钙的原位制备及其性能表征

采用间歇式鼓泡碳化法,以油酸为添加剂,通过对实验条件的控制,原位制备了由小立方体晶粒连接而成的链状纳米碳酸钙,粒子的长径比约为6∶1,分散性良好、白度高、吸油值低,并对其碳化反应机理进行了初步探讨。同时,通过电子透射电镜、X射线衍射、傅里叶红外光谱、白度和吸油值等测试手段对产物的结构和性能进行了表征。     

磁流变体的制备及性能

对以羰基铁粉、硅油和烃类油为悬浮相和悬浮介质,通过适当添加剂和工艺制备的磁流变体材料,制备方法、磁流变性能及影响因素进行了研究,认为是具有良好综合性能的磁流变体材料.制备的磁流变体具有较低的零场粘度(0.4～1.5 Pa s),较高的剪切应力(τ=50～75 kPa)和良好的稳定性及阻尼性能.     

微乳液聚合制备多孔高吸油甲基丙烯酸酯类树脂的研究

研究了双连续相微乳液聚合制备多孔高吸油树脂,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)为共聚单体(油相),水(H2O)/乙醇(EtOH)为混合水相,2,2′-偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,采用十二烷基硫酸钠(SDS)和复配十二烷基硫酸钠/吐温80(SDS/T80)两种乳化体系,调节油相和水相比例,配制出双连续相微乳液.聚合在无搅拌下进行.研究了乳化体系、混合水相含量、单体配比、交联剂和引发剂用量等因素对树脂吸油性能的影响.结果表明,多孔高吸油树脂比同系无孔树脂的吸油速率大大提高,最快可以在2min内达到吸油饱和.树脂对苯,四氢呋喃,四氯化碳的吸油倍率分别达到15.5g/g,15.5g/g,31.7g/g.     

导电聚合物在吸波材料中的应用

导电聚合物具有比重小、结构多样、电磁参数可调等优点,成为新型吸波材料。为提高其吸波性能,人们从微观结构设计和宏观结构设计两方面对其进行了大量的研究,发现共轭聚合物及其金属络合物具有良好的吸波特性,通过纳米化、纤维化、手性化等微观形貌控制,可以显著提高其吸波性能;通过二元或多元组分复合方法可以获得更强的吸波材料;而通过多层结构、超材料构造等结构设计手段,可以赋予体系更为优异的吸波特性。本文对上述诸方面加以综述,着重介绍近期一些研究成果,对导电聚合物吸波材料的发展方向做了展望。     

磁流变弹性体的研究进展

磁流变弹性体(Magnetorheological-Elastomer,MRE)由磁流变液(Magnetorheological-Fluid,MRF)发展而来。MRE材料克服了MRF的易沉降、稳定性差、颗粒易磨损等缺点,并具备了响应速度快、可逆性好、结构设计简单、制备成本低等优点。因此,MRE材料被广泛用于吸振隔振、振动控制以及应力位移传感器等领域。通过总结MRE材料的制备方法和相关性能,能够加速它的发展。本文汇总了近几年MRE材料的制备方法、性能及应用研究现状,并展望了未来的发展方向。