弱凝胶钻井液成胶剂AM/AMPS/OA_8的合成与表征

针对水平井、大斜度井钻井过程中井眼润滑性、岩屑携带以及钻井速度的影响等问题,通过合理的分子设计,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和实验室自制疏水单体丙烯酸正辛醇OA_8为原料,利用胶束聚合法,制备了一种弱凝胶成胶剂AMAMPSOA_8,其结构经1H NMR和IR表征。以AMAMPSOA_8在低剪切速率下的表观粘度为指标设计正交试验,确定最优反应条件为:AM与AMPS摩尔配比为4.8∶1,引发剂用量为单体总质量的0.04%,疏水单体浓度为0.75%,于70℃反应9 h。该条件下,0.5%AMAMPS0A_8聚合物溶液在低剪切速率3 r·min~(-1)下表观粘度可达23 680 mPa·s。利用热分析仪、高温滚子炉、高温高压流变仪对产物性能进行了研究。研究表明:AMAMPSOA_8的抗温性能可达160℃;聚合物溶液体系有明显的触变性,在40 min后溶液切力增加幅度变缓。     

双酚F分子印迹聚合物的制备及其对水相中双酚F吸附性能的研究

以双酚F(4,4′-BPF)为模板分子,α-甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,采用沉淀聚合法合成4,4′-BPF分子印迹聚合物(MIPs)。运用傅里叶红外(FT-IR)光谱对产物的结构进行表征,并对其吸附等温线、吸附动力学、吸附热力学及选择性识别性能进行研究。结果表明:MIPs对水相中4,4′-BPF具有特异性吸附,最大吸附容量为82.8 mg/g;Freundlich模型拟合吸附等温线的相关系数R2=0.995;热力学参数ΔG、ΔS、ΔH均小于0,表明此吸附过程是自发进行的、熵减的、放热的。     

基于甲基三苯乙炔基硅烷的新型聚三唑树脂的制备与性能

首先采用格氏试剂法合成了甲基三苯乙炔基硅烷(MTPES),通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1 H-NMR)对其结构进行了表征。然后以MTPES和4,4’-二叠氮甲基联苯(BAMBP)为原料制备了新型聚三唑树脂(MPTA)。利用FT-IR和差示扫描量热(DSC)研究了MPTA树脂的固化行为,通过动态力学热分析(DMA)和热重分析(TG)研究了炔基与叠氮基配比对树脂热性能的影响,并通过测试凝胶时间随贮存时间的变化研究了树脂及其四氢呋喃(THF)溶液的贮存稳定性。结果表明,固化后的树脂玻璃化转变温度(Tg)达到236℃,在氮气中的5%热失重温度(T_(d5))在320℃左右。MPTA树脂在35℃和25℃下分别贮存7d和20d后,100℃下树脂的凝胶时间分别为40min和25min,MPTA树脂的THF溶液在同样条件下贮存28d后,凝胶时间分别为54min和61min,具有比现有聚三唑树脂更好的贮存稳定性。单向T700碳纤维-MPTA复合材料常温下的弯曲强度为1 660 MPa,弯曲模量为129 GPa,150℃下的弯曲强度保留率为70%。     

四氯化碳液相催化加氢制氯仿多元金属催化剂的制备及其催化性能

以贵金属M(=Pd,Pt)为主要活性成分,掺加过渡金属Fe和Ni作为助剂,采取浸渍和氢气还原法制备了椰壳活性炭(ACcs)负载的单元金属(M/ACcs)、二元金属(M-Ni/ACcs、M-Fe/ACcs)和三元金属(M-Ni-Fe/ACcs)系列催化剂;通过CC_l4液相催化加氢制氯仿反应考察了这些催化剂的催化活性和选择性。结果表明,Pd基催化剂的催化活性明显高于Pt基催化剂,但后者对氯仿的选择性优于前者;在前5 h加氢反应时段,两系列催化剂的活性顺序为:Pd-Ni-Fe/ACcsPd-Fe/ACcsPd/ACcsPd-Ni/ACcs和Pt/ACcs≈Pt-Fe/ACcsPt-Ni/ACcsPt-Ni-Fe/ACcs;总体上,引入Fe对于催化性能的改善效果要优于Ni,Ni的单独引入则会不同程度地降低催化活性。综合考量成本、活性和选择性等因素,优选Pd-Ni-Fe/ACcs作为催化剂,在393 K下反应5 h,可实现CC_l497.6%的转化率以及接近100%氯仿的选择性。     

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.     

含铵根离子等规聚丙烯离聚体的合成及性能研究

合成了一系列高分子量、窄分子量分布且高等规度,含有不同―NR_3~+X~-离子基团含量的聚丙烯离聚体(iPP-NR_3~+X~-).以PP/IUD共聚物作为反应中间体,与三乙胺或N-甲基咪唑氨化得到聚丙烯离聚体.通过离子交换反应制备不同反离子的N-甲基咪唑聚丙烯离聚体,包括双三氟甲基磺酰亚胺根离子(Tf_2N~-)、四氟硼酸根离子(BF_4~-)和六氟磷酸根离子(PF_6~-).热重分析结果发现N-甲基咪唑聚丙烯离聚体的热稳定性明显优于三乙胺聚丙烯离聚体,表明不含β-H的N-甲基咪唑聚丙烯离聚体具有较高的热稳定性.同时,聚丙烯离聚体的表面亲水性得到明显改善.并且,聚丙烯离聚体的断裂伸长率也得到显著提高,最高达到900%.比较不同反离子聚丙烯离聚体的屈服强度和断裂强度发现I~-聚丙烯离聚体具有最优的力学性能.     

TiO_2纳米管阵列的多重改性及其在超级电容器中应用的最新进展

阳极氧化法制备的TiO_2纳米管阵列因其简单的制备方法、可控的形貌以及环境友好等优点而成为超级电容器领域重点研究的电极材料之一。本文介绍了TiO_2纳米管的多重改性方法,包括引入氧空位、金属或非金属修饰或掺杂、金属化合物(氧化物、氢氧化物、硫化物、氮化物)以及导电聚合物修饰等,以进一步提高TiO_2纳米管的电化学性能。介绍了近年来阳极氧化法制备的TiO_2纳米管阵列在超级电容器中应用的研究进展,为进一步拓展TiO_2纳米管阵列的实际应用提供参考。     

超支化分子桥联受阻酚抗氧化剂的合成与表征

以正十八胺为核的1.0代超支化大分子和β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氯为原料,通过酰胺化缩合反应,合成了一种具有长链烷基和2个受阻酚基团的新型超支化分子桥联受阻酚类抗氧化剂.通过正交实验确定了超支化分子桥联受阻酚类抗氧化剂的最佳合成体系为:3,5-丙酰氯为酰化剂、K_2CO_3为缚酸剂、苯和水为反应溶剂.通过条件优化实验确定了超支化分子桥联受阻酚类抗氧化剂的最佳合成条件为:3,5-丙酰氯与1.0代超支化大分子的物质的量比为6∶1、反应温度为25 ℃、反应时间为12 h、体系苯与水体积比为6∶1、3,5-丙酰氯与缚酸剂K_2CO_3的物质的量比为1∶1,在此条件下,超支化分子桥联受阻酚类抗氧化剂的收率高达75.5%.FT-IR和1H NMR证实了合成抗氧化剂的化学结构与其理论结构相符.超支化分子桥联受阻酚类抗氧化剂在聚乙烯树脂中的抗氧化性能优于抗氧化剂1076,且随着烷基链长度的增加,抗氧化性能增强.     

共沉淀法制备六方相ITO纳米粉体及其光电性能

以金属In、SnCl_4·5H_2O为原料、尿素为沉淀剂,采用共沉淀法加入(NH_4)_2SO_4,制备出六方相ITO纳米粉体。通过XRD、TEM、四探针电阻仪、荧光光谱仪以及XPS,研究了ITO粉体的晶型、颗粒形貌、电性能以及光性能。结果表明:加入(NH_4)_2SO_4后,ITO粉体形貌由类菱面体和类球形混合体转变为类球形;不加(NH_4)_2SO_4时晶型为立方相结构,当(NH_4)_2SO_4与铟的物质的量之比为1∶3.45和1∶1.73时粉体晶型转变为六方相结构,继续添加(NH_4)_2SO_4晶型又转变为立方相结构。立方相ITO粉体的电阻率较低为0.64Ω·cm,六方相ITO粉体在相同激发波长下,发射光强度相对较高。     

过渡元素掺杂Fe_3O_4(001)表面磁电性能的理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算Fe_3O_4,Fe_3O_4(001)表面以及过渡元素掺杂表面的电子结构和磁性。结果表明Fe_3O_4的半金属性主要来源于B位Fe离子,并且Fe的3d轨道发生强烈自旋极化;比较(001)表面不同终端A和B终端的表面能和电子结构,得出两种终端稳定性存在差异且A终端较稳定同时表现半金属性;由过渡元素V、Cr、Mn、Co、Cu和Zn取代Fe_3O_4(001)表面A终端A位Fe进行掺杂,形成的6种新表面结构都保持了半金属性。对比它们的表面能和磁矩,Mn掺杂的表面结构最稳定并且磁矩明显增大。