改性TiO2纳米粒子对聚丙烯抗紫外光老化及结晶性能的影响

用苯乙烯-丙烯酸丁酯乳液共聚物包覆纳米TiO2,制备出P(St-BA)/TiO2复合粒子.利用扫描电子显微镜、偏光显微镜、差示扫描量热分析法和力学性能测试,研究复合纳米粒子对聚丙烯(PP)的结晶行为、力学性能和抗紫外光老化性能的影响.结果表明,P(St-BA)/TiO2复合纳米粒子能使PP的球晶尺寸得到细化,更好地分散在基体树脂中.改性TiO2纳米粒子能有效提高PP的力学性能和抗紫外光老化性能,PP的断裂伸长率从89%提高到106%;缺口冲击强度从2.6 KJ/m2提高到了3.4KJ/m2.经紫外光老化500h后,断裂伸长率保持率为31%,PP仅为8%;老化后缺口冲击强度保持率为65%,PP为31%.     

耐紫外光老化CO2共聚物的合成与性能

CO₂基塑料(PPC)是通过CO₂与环氧丙烷共聚所得的生物降解高分子,由于PPC的耐紫外老化性能较差,随紫外线的照射不仅PPC的相对分子质量快速下降,且其拉伸强度和断裂伸长率等力学性能也迅速降低,而农用地膜长期处于紫外线照射的环境中,因此亟待改善PPC的耐紫外老化性能。 本文设计合成了含紫外吸收基团的单体2-羟基-4(2,3-环氧丙氧基)二苯甲酮(HEB),与CO₂和环氧丙烷进行三元共聚制备了耐紫外光老化的CO₂共聚物(PPCH)。 在保证PPCH相对分子质量不低于5.0×10⁴的前提下,PPCH中HEB单元的摩尔分数最高可达0.32%,相应地其玻璃化转变温度(T_g)和起始热分解温度(T_d-5%)分别为26.7和216.9 ℃,拉伸强度达到30.97 MPa。 普通PPC经过240 h的紫外辐照后,其数均相对分子质量下降了67.8%,相应地其拉伸强度和断裂伸长率分别下降了10.1%和40.1%。 即使PPCH中的HEB摩尔分数仅为0.06%,经过240 h辐照后其数均相对分子质量仅下降了6.2%,相应地其拉伸强度和断裂伸长率也仅分别下降了1.7%和13.3%,证明PPCH具有较强的耐紫外老化性能,原因在于其主链含有HEB单元,对紫外光具有较好的吸收性能。 PPCH的紫外吸收性能随HEB单元在聚合物中含量的增加而增强,因此随着共聚物中引入的HEB单元含量增加,PPCH的相对分子质量和力学性能的保持率均得到了大幅度提高。 另一方面,对PPCH共聚物与相同二羟基二苯甲酮(BP)含量的PPC/BP共混物进行120 h的50 ℃热水萃取实验,PPCH显示出稳定的紫外光吸收性能,而PPC/BP共混物的紫外吸收性能随热水萃取时间的增长而快速下降,表明三元共聚反应能够有效解决普通共混物面临的小分子紫外吸收剂的外迁移问题。     

不同添加剂的聚乳酸薄膜性能研究

以几种环境友好型的无机成核剂和1种增塑剂作为聚乳酸添加剂,通过溶液成膜法制备复合薄膜.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、差示扫描量热仪(DSC)和拉伸试验机等对其进行结构和性能分析.结果显示:无机成核剂含量增多会导致其在基体中分散性变差,增塑剂添加有助于无机成核剂的分散且复合薄膜表面光滑.两相复合薄膜1M和3M表现出明显的孔洞结构,1K薄膜出现连续的岛状结构.FTIR和XRD结果表明添加剂并没有改变基体材料的晶型,同时DSC结果表明复合薄膜的结晶度均得到提高.5M,1C,5MMT,5K,1M/4K和1C/4K有最佳的拉伸强度和杨氏模量,但断裂伸长率较纯PLA薄膜下降.加入PBAT含量为2%(质量分数)的上述薄膜,断裂伸长率提高,韧性增强,综合力学性能提高.     

PP/EPDM共混物热氧稳定性研究

通过热氧加速老化的方法研究了不同的EPDM含量和抗氧剂对聚丙烯和三元乙丙橡胶共混物(PP/EPDM)热氧稳定性的影响.通过对老化前后试样的力学性能变化分析,热失重(TG)分析和扫描电镜(SEM)分析,结果表明:在热氧加速老化的初期,PP/EPDM共混物的拉伸强度随着时间的增长呈逐渐上升的趋势;在老化中期,共混物的拉伸强度变化不大;在老化后期,共混物的拉伸强度逐渐下降.在整个老化过程中,断裂伸长率都呈逐渐下降的趋势.而随着EPDM含量的增加,相应共混物的拉伸强度和断裂伸长率的下降减缓;相应共混物的分解温度得到较大的提高;抗氧剂的加入,能进一步提高共混物的热氧稳定性.     

天然微晶纤维素晶须补强天然橡胶的研究

采用硫酸酸解天然微晶纤维素(microcrystalline cellulose,简称MCC)制备纳米微晶纤维素晶须(cellulosewhisker,简称CW),加入天然橡胶胶乳共沉后混炼硫化.结果表明,CW对天然橡胶具有明显的补强作用,经间苯二酚(R)与六亚甲基四胺(H)改性后,NR/RH-CW复合材料的模量、断裂伸长率和撕裂强度都进一步改善.热空气(100℃,72 h)老化后,NR/RH-CW复合材料的力学性能明显优于纯NR,其拉伸强度由28.54 MPa下降至21.78 MPa,变化率缩小至23.7%;断裂伸长率由594%下降至493%,变化率缩小至17.0%,而纯NR的拉伸强度由22.0 MPa下降至2.4 MPa,变化率为89.1%;断裂伸长率由579%下降至168%,变化率为71.0%.扫描电镜分析表明,RH-CW与NR基体的界面相容性较CW改善.热重分析表明,CW的加入使NR的5%失重温度降低,但残重增加,微分曲线在520℃处出现了一个小峰,RH-CW的加入,使该峰变大,残重进一步增加.     

累托石/聚丙烯插层纳米复合材料的制备与性能

采用熔融共混法制备了有机改性累托石 (OREC)粘土 均聚聚丙烯 (PP)纳米复合材料 ,以X 射线衍射分析 (XRD)及透射电子显微镜分析 (TEM)观察了复合材料的相貌结构 ,研究了复合材料的力学性能及热性能 .结果表明 ,OREC在添加份数较少时可与均聚聚丙烯熔融插层形成插层型聚丙烯纳米复合材料 ,该复合材料与纯PP相比 ,具有较高的拉伸强度、断裂伸长率及冲击强度 .在有机粘土添加 2 %时 ,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度最高 ,与纯PP相比 ,2 %添加量的聚丙烯纳米复合材料拉伸强度提高 6 5 7% ,断裂伸长率提高 2 89 3% ,冲击强度提高 14 1% ,10 %失重率时对应的热分解温度提高 50K .     

石墨烯-聚酰亚胺复合薄膜的制备及性能表征

首先制备可均匀分散于N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)中的氧化石墨烯片(GO),将GO的DMF分散液与聚酰胺酸(PAA)的DMF溶液进行液相共混,然后流延成膜制得GO-PAA复合薄膜,最后将PAA进行热酰亚胺化处理,在此过程中GO被原位还原为石墨烯(GS),从而获得石墨烯-聚酰亚胺(GS-PI)复合薄膜.将具有不同石墨烯含量的复合薄膜样品分别进行热重分析及力学和电学性能测试.结果表明,随着GS含量的增加GS-PI复合薄膜的表面电阻率逐渐降低.使用1.0 wt%的GO制备的GS-PI复合薄膜的表面电阻率降至106Ω,此后趋于稳定.在GO不高于0.6 wt%的用量下制备的复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率可发生同步增加;至GO用量为0.6 wt%二者的增强都达到最高值.此后继续增加GS含量,拉伸模量持续提高,断裂伸长率出现下降.在实验涉及的范围内,复合薄膜保持良好的延展性和热稳定性.     

气相生长碳纤维/形状记忆聚氨酯复合薄膜的力学及形状记忆性能研究

采用溶液混合法制备了不同含量的气相生长碳纤维(VGCF)增强形状记忆聚氨酯(SMPU)的复合材料薄膜,测试分析了纯SMPU及VGCF/SMPU复合材料薄膜的力学性能及形状记忆性能.结果表明,制得的复合材料薄膜在VGCF含量达到9 wt%时,VGCF在SMPU基体中仍具有较好的分散性;SMPU与VGCF复合后,得到的复合材料薄膜的拉伸强度和刚度有较大程度的提高,含量达到9 wt%时复合材料薄膜的拉伸强度比纯SMPU提高66%,弹性模量提高300%,储能模量也有较大程度提高;SMPU与VGCF复合后,形状记忆性能有一定的下降,但经过适当预处理后,其形状记忆性能可以基本接近纯SMPU.     

基于紫外屏蔽性能的云母/MnO2/TiO2复合半导体微米片的制备及在聚丙烯中的应用

为改善聚丙烯(PP)的抗老化性能, 采用化学液相沉积法合成了云母/MnO₂/TiO₂复合半导体微米片, 并通过物理共混法将微米片引入PP中. 利用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射仪(XRD)、 拉曼光谱仪、 紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)、 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)及电子万能试验机等考察了二氧化钛(TiO₂)负载量、 二氧化锰(MnO₂)添加量及pH等条件对微米片形貌、 晶体结构及紫外屏蔽性能的影响, 并研究了微米片对PP的抗老化改性效果. 结果表明, 控制MnO₂添加量为2.0%、 TiO₂负载量为20%、 pH值为1.6时, 可以诱导微米片中的TiO₂由锐钛矿型向金红石型转变, 微米片包覆状态佳、 紫外屏蔽性能优异. 紫外老化27 d后, 与纯PP相比, 经复合半导体微米片改性后的PP产生的C=O数量减少, 表面形貌保持度较高; 其拉伸强度保持率提升38%, 抗紫外老化性能显著提高.     

介孔TiO2-ZnO复合薄膜的制备与表征

以三嵌段聚合物P123为模板剂, 以钛酸异丙酯和二水乙酸锌为无机前驱体, 利用溶胶-凝胶法和旋涂法成功地制备了不同ZnO含量的介孔TiO2-ZnO复合薄膜. 在ZnO前驱体摩尔分数为0~50％范围内获得薄膜质量较高的介孔TiO2-ZnO复合薄膜. 用小角XRD、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能谱仪(EDS)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)及X射线光电子能谱(XPS)对所得的复合薄膜进行了表征和分析. EDS和XPS等研究证明介孔薄膜为TiO2和ZnO的复合体系, 且ZnO前驱体含量的增加仍能保持TiO2-ZnO复合薄膜的均匀性. UV-Vis研究结果表明, 介孔复合薄膜的光学带隙宽度为3.45-3.58 eV, 随着ZnO含量的增加, 复合薄膜的紫外吸收蓝移.     

基于静电纺丝和静电喷射技术的P(VDF-HFP)/Al_2O_3/P(VDF-HFP)复合隔膜的制备与电化学性能分析（英文）

通过静电纺丝和静电喷射技术,将三氧化二铝(Al_2O_3)纳米颗粒沉积在两层聚四氟乙烯六氟丙烯[P(VDF-HFP)]静电纺丝隔膜之间,制备出了具有"三明治"结构的P(VDF-HFP)/Al_2O_3/P(VDF-HFP)复合锂离子电池隔膜.分析了隔膜的形态结构、热收缩性能、拉伸性能、电化学性能以及隔膜在电池中的循环性能.测试结果表明,该复合隔膜比纯P(Vd F-HFP)膜拥有更高的吸液率,隔膜更容易吸收电解液从而形成凝胶聚合物电解质(GPEs).该复合隔膜的拉伸强度在4 MPa左右,相对应的断裂伸长率为261.57%.复合隔膜在室温下的离子电导率为1.61×10~(-3)S/cm,且表现出了较高的电化学稳定性(电化学稳定窗口达到5.4 V).在电池的循环测试中,使用钴酸锂(LiCoCO_2)作为正极材料,由该复合隔膜组装的电池的首次放电比容量达到了理想的水平,为145 m A·h·g~(-1).     

液相沉积法制备ZnO/CdS复合纳米棒阵列薄膜及其光电性质

采用两步化学溶液沉积法在氧化铟锡(ITO)导电玻璃衬底上制备了ZnO/CdS复合纳米棒阵列薄膜.利用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收分光光度计、荧光(PL)光谱仪及表面光电压谱(SPS)研究了不同CdS沉积时间对复合薄膜的晶体结构、形貌、光电性质的影响.研究结果表明:ZnO纳米棒阵列表面包覆CdS纳米颗粒后,其吸收光谱可拓展到可见光区;与吸收光谱相对应在可见光区出现新的光电压谱响应区,这一现象证实,通过与CdS复合可显著提高ZnO纳米棒阵列在可见光区的光电转换性能;随着CdS纳米颗粒沉积时间的延长,复合纳米棒阵列薄膜在大于383nm波长区域的光电压强度逐渐减弱,而在小于383nm波长区域的光电压强度逐渐增强.用两种不同的电荷产生和分离机制对这一截然相反的光响应过程进行了详细的讨论和解释.     

左旋聚乳酸/聚己内酯/氧化锌复合材料的制备及性能

基于左旋聚乳酸（PLLA）固有低韧性的缺点,分别引入可降解且柔韧性好的聚己内酯（PCL）和刚性纳米粒子氧化锌（nano-ZnO）对其改性,通过溶液共混的方法制备了PLLA/PCL/ZnO复合材料。借助DSC、DMA考察了复合材料的热行为和粘弹性,研究发现,PCL和ZnO的引入对PLLA复合材料的玻璃化转变温度没有影响,说明复合材料是不相容体系;随着PCL、ZnO含量的增多,PLLA的熔融峰向低温偏移。拉伸实验结果表明,PLLA/2%PCL/1%ZnO组分的复合材料拉伸韧性最佳,断裂伸长率达到了35%,比纯PLLA的断裂伸长率提升了20倍。然而,相同比例的PCL和ZnO单独对PLLA改性时,断裂伸长率分别为17%和4%,说明两者协同作用的增韧效果更好。拉伸断面的观察结果表明,PCL/ZnO含量增多时PCL分散相尺寸增大、相分离显著,且ZnO粒子趋于聚集,因而导致增韧效率下降。     

静电纺空气过滤用PET/CTS抗菌复合纳米纤维膜的制备

采用静电纺丝法制备PET/CTS复合纳米纤维膜,并在纤维膜表面吸附一层纳米银,进一步增加纤维膜的抗菌性能.以扫描电镜(SEM)对不同配比PET/CTS所制备的纤维膜的微观形貌进行表征,结果显示w(CTS)/w(PET)为12.5%时,纤维形貌较好,平均直径为405 nm.分别对不同厚度的PET/CTS纤维膜进行力学性能、透气性能以及空气过滤性能测试,结果表明纺丝时间为7 h时,纤维膜具有较好的性能,其弹性模量为48.15 MPa、断裂伸长率183.30%、拉伸断裂应力2.11 MPa、拉伸强度2.49 MPa、拉伸屈服应力1.23 MPa、最大力1.38 N,阻气值为3.99 k Pa·S/m,过滤效率为99.55%,压降为621.32 Pa.吸附银离子实验表明,最佳GA交联浴配比为GA(vol%)=3.5%.紫外可见光谱(UV)及透射电镜(TEM)表征证明,有10 nm左右纳米银生成.抑菌实验表明,载银PET/CTS复合纳米纤维膜对金黄色葡萄球菌(S.a.)和大肠杆菌(E.coli.)的杀菌率分别为99.97%和99.99%.     

发泡三元乙丙橡胶在湿热盐雾老化环境下的力学性能研究

为评价发泡三元乙丙橡胶在高温高湿高盐雾环境下的服役情况,对材料进行海南万宁地区自然老化以及试验室加速老化(热空气、湿热、盐雾)试验。系统研究材料的交联密度、拉伸强度、断裂伸长率、压缩永久变形率等物理机械性能的变化规律。结果表明,相对于拉伸强度,压缩永久变形及断裂伸长率对环境影响具有更高的敏感性;在相同温度下,高湿度情况下材料压缩永久变形率增大,拉伸强度增大;高湿度可以减小老化时温度对材料的拉伸强度跟断裂伸长率的影响;盐雾环境几乎对拉伸强度跟断裂伸长率不产生影响。可以将压缩永久变形作为发泡三元乙丙橡胶材料及制品在湿热盐雾环境下使役寿命评价的主要指标。     

氧化石墨烯/ZnO光催化剂制备及其降解抗生素性能

采用共沉淀法合成氧化石墨烯(GO)/ZnO片层复合光催化剂。通过傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜及紫外-可见漫反射光谱对复合光催化剂的结构和形貌进行表征。实验结果表明,ZnO颗粒附着在片层GO表面,复合光催化剂在可见光区的吸收强度增大。当可见光照射180 min,GO的加入量为12 mg时,GO/ZnO(GZ-3)样品对环丙沙星、氧氟沙星和诺氟沙星的降解率分别达到85.9%、85.5%和90.1%,均高于纯ZnO光催化剂。经过3次循环实验后复合光催化剂仍具有较高的光降解活性。机理分析表明,GO/ZnO复合光催化剂具有高的光催化活性的原因是GO提高了光催化剂对抗生素的吸附,并有效促进了电子的传输。     

Au/ZnO/TiO_2复合薄膜的制备及光电转换性质

以含有Au和ZnO纳米颗粒的氢氧化钛溶胶作为成膜液,通过浸渍-提拉及灼烧处理在导电玻璃表面制备Au/ZnO/TiO2复合薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法对所得产物进行表征.结果表明,Au和ZnO纳米颗粒均匀地分布在多孔TiO2薄膜上,通过TiO2、ZnO和Au三组分的协同效应促进了光吸收和电荷分离,使Au/ZnO/TiO2复合薄膜具有较好的光电转换性质,可用作太阳能电池材料.     

基于静电纺丝和静电喷射技术的P(VDF-HFP)/Al2O3/P(VDF-HFP)复合隔膜的制备与电化学性能分析

通过静电纺丝和静电喷射技术, 将三氧化二铝(Al₂O₃)纳米颗粒沉积在两层聚四氟乙烯六氟丙烯[P(VDF-HFP)]静电纺丝隔膜之间, 制备出了具有“三明治”结构的P(VDF-HFP)/Al₂O₃/P(VDF-HFP)复合锂离子电池隔膜. 分析了隔膜的形态结构、 热收缩性能、 拉伸性能、 电化学性能以及隔膜在电池中的循环性能. 测试结果表明, 该复合隔膜比纯P(VdF-HFP)膜拥有更高的吸液率, 隔膜更容易吸收电解液从而形成凝胶聚合物电解质(GPEs). 该复合隔膜的拉伸强度在4 MPa左右, 相对应的断裂伸长率为261.57%. 复合隔膜在室温下的离子电导率为1.61×10^-3 S/cm, 且表现出了较高的电化学稳定性(电化学稳定窗口达到5.4 V). 在电池的循环测试中, 使用钴酸锂(LiCoCO₂)作为正极材料, 由该复合隔膜组装的电池的首次放电比容量达到了理想的水平, 为145 mA·h·g^-1.     

高性能光催化降解聚乙烯薄膜的研究

利用酸性蓝BGA染料敏化的纳米TiO2作为光催化剂, 与低密度聚乙烯(LDPE)树脂复合制备了具有可见光催化降解性能的复合塑料薄膜. 采用SEM、FTIR、VHX-100数码显微镜和高温凝胶渗透色谱(HTGPC)等分析技术系统地研究了该塑料薄膜在紫外光和太阳光照射下的降解性能. 探讨了塑料薄膜在光辐照前后的力学性能、质量和分子量变化规律. 研究结果表明, 该薄膜在经紫外线照射5 d后质量损失达到17.6％, 数均分子量由21800降低为5900; 经太阳光照射48 d后质量损失达到12.5％, 分子量降为8100. 辐照后薄膜拉伸强度和断裂伸长率显著降低, 羰基含量升高.     

ZnO/RGO复合材料的结构及其光催化性能研究

本实验以ZnSO₄和氧化石墨(Graphite Oxide,GO)原料,在低温环境下(60 ℃)制备了层状ZnO/RGO(ZnO/Reduced Graphite Oxide)复合材料。通过对ZnO/RGO复合材料进行XRD、FTIR、XPS和FE-SEM等测试,表征了产物的晶相结构、界面状况及微观形貌特征。氧化石墨在与ZnO的复合反应过程中其活性基团消失或减弱,氧化石墨自身被还原为一种类石墨物质(Reduced GO,RGO);GO的预处理过程对产物的形貌有较大影响,采用稀碱溶液对石墨的剥离处理有利于产物的层状结构形成。本文还以甲基橙为目标降解物,考察了不同条件下所得催化剂的紫外光催化性能。研究表明,ZnO/RGO纳米复合材料大大提高了ZnO紫外光催化活性。光致发光谱(PL)显示,ZnO/RGO复合材料的荧光发射峰强度比纯ZnO有较大降低,说明ZnO的光激发电子在氧化石墨的还原产物RGO和ZnO纳米颗粒之间存在界面电子转移效应,因而抑制了ZnO中光生电子-空穴对的复合,从而提高了ZnO的光催化性能。