锂离子电池高电压正极粘结剂的研究进展

锂离子电池在高电压下会导致严重的电解液分解以及不稳定的正极与电解质界面问题,严重制约高电压正极材料的商业化.粘结剂不仅可以将正极活性材料和导电炭紧密粘结在集流体上,还对构建电解质与正极之间的多尺度相容性界面起积极作用,因此,粘结剂的优化可以有效解决上述难题.本文提出了高电压锂离子电池正极粘结剂需具备的必要条件,如:粘结性能和机械性能优异,具有出色的电化学稳定性和热力学稳定性以及良好的离子和电子传输能力等.综述了近些年来高电压正极粘结剂的研究及发展现状,通过天然粘结剂和合成粘结剂对目前已报道的高电压粘结剂进行了评述,介绍了各种粘结剂对电极的粘结性能和包覆以及对锂离子电池性能的影响机制,重点阐述了粘结剂分子结构中的极性基团与活性物质间的相互作用,如氢键和离子-偶极相互作用,并讨论了设计开发高电压正极粘结剂的途径以及展望了高电压正极粘结剂的发展前景.     

亲疏水性可控纤维素基相变纤维的制备与性能研究

以棉花为支撑材料,丙烯酰氯(AC)作为中间体,在异相条件下制备纤维素基丙烯酸酯(CA);后利用过氧化苯甲酰(BPO)作为引发剂,通过自由基聚合法接枝疏水性丙烯酸十八酯(A18)、亲水性聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(OEGMA)及其共聚物,制备具有亲疏水性可控的纤维素基固-固相变纤维(solid-solid phase change fibers, SSPCFs)。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析(TG)和X射线衍射(XRD)对SSPCFs的结构和热性能进行了表征;通过形态稳定性测试研究接枝共聚物在不同温度下的形态;最后对相变纤维进行水接触角测试研究其亲疏水可控性。结果表明：成功将A18和OEGMA接枝到纤维素表面,制备出具有一定储能特性的固-固相变材料;五种CA-g-P(A18-co-OEGMA)共聚物的耐热温度初始分解温度最低为348℃,最高为368℃,均比CA的初始分解温度高,增加了纤维素基产物的热稳定性;通过水接触角测试表面,随着OEGMA含量的增加,接枝共聚物的水接触角逐渐减小,呈现出逐渐亲水的状态。以上结果说明CA-g-P(A18-co-O...     

聚酰亚胺作为锂离子电池硅基负极粘结剂的研究进展

硅基负极材料是提升锂离子电池能量密度的重要材料基础,负极粘结剂性能的优劣是影响硅基负极材料推广应用的关键因素。本文全面综述了锂离子电池负极粘结剂材料的研究及应用进展,详细阐述了粘结剂对于硅基负极材料及锂离子电池电化学性能的影响,简要介绍了目前常用的羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸(PAA)、海藻酸盐(Alg)三种硅基负极粘结剂的特点,重点讨论了聚酰亚胺(PI)材料作为负极粘结剂的优势,其分子结构可设计、形变可逆、高强高模等优点有望抑制硅基负极体积膨胀并避免颗粒粉化,系统综述了目前PI在硅基负极粘结剂中的研究进展。在此基础上,为PI粘结剂后续研究提供了新的方法策略,为锂离子电池负极粘结剂的开发和应用提供了新的设计理念。     

高性能硅基负极聚合物粘结剂的研究进展

硅（Si）由于其具有超高理论比容量而成为最有前途的下一代锂离子电池的负极材料。但是,锂离子的嵌入和脱出会造成硅体积的巨大变化,进而导致Si的粉化,致使电极容量产生不可逆的衰减,严重限制了硅基材料的广泛应用。然而过去的大量报道表明,聚合物粘结剂可以有效克服由于硅微粒的体积膨胀而产生的“孤岛效应”,保持电极在充放电过程的完整性,进而提高电极的电化学性能。对聚合物粘结剂按结构分类,可以将其大致分为4类,即线型、支化型、交联网络型及共轭型。不同分子结构的粘结剂用作硅基负极粘结剂时,电极表现出不同的电化学性能。特别是设计出具有多种分子结构的聚合物粘结剂,极大地促进了硅基负极的实际应用。通过对比具有不同分子结构的聚合物粘结剂用于硅基负极取得的效果,可以清晰地得到最有效的分子结构,对未来硅基负极聚合物粘结剂的开发提供思路。最后,本文提出了下一代聚合物粘结剂的设计方向,以促进其向可大规模应用和工业化生产的方向发展。     

用于UV固化的水性超支化聚酯合成及膜性能

以三羟甲基丙烷、2,2-双(羟甲基)丙酸、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、三乙醇胺作为原料合成了三种可UV固化的超支化聚合物,分别命名为UVHBP33、UVHBP42、UVHBP51,并对80%～90%固含量的UVHBP的粘度及水溶性进行了表征,粘度范围为4592～9973 cps^-1,室温和加热下具有较为良好的水溶性,可以保证涂料施工性。后续以三种UVHBP作为成膜物质,在马口铁板上进行UV固化,并对固化膜进行了性能表征。结果表明随着交联密度的提升,UVHBP51经UV固化后具有最优的涂层使用性能,硬度H级、涂层附着力5B级。热重实验表明UVHBP51优于UVHBP33和UVHBP42。     

水性光引发剂研究进展及其在生物医学中的应用

近年来,水性光固化技术被越来越多地应用于生物医学领域,如牙科材料、3D生物打印、体外聚合、细胞封装等。水溶性好、细胞毒性低、引发效率高的水性光引发剂是光固化技术在生物医学领域广泛发展应用的关键物质。为此,研究人员做了大量的工作,设计开发了一系列性能优良的水性光引发剂,并研究了其在药物控释、生物仿生解毒器、细胞传感器、软骨修复、断层扫描体积生物打印、生物组织粘合剂、光动力肿瘤治疗等方面的应用效果。本文概述了水性光引发剂的种类、作用机制以及在生物医学中的一些应用研究,并对水性光引发剂的发展方向进行了展望,希望能为水性光引发剂的发展以及应用带来一些启发。     

水性防污涂料的研究进展

海洋污损生物是海洋资源开发首先要面对的问题。防污涂料是防除海洋污损生物的关键材料。传统的防污涂料虽然发展成熟,但以油性溶剂为介质,存在挥发性有机物(VOC)排放过高、环境污染严重的问题。不释放VOC的水性涂料符合绿色无污染的环保要求,是防污材料领域研究的热点。本文对最重要的四种水性防污涂料(污损释放型水性低表面能防污涂料、自抛光型水性防污涂料、污损阻抗型水凝胶海洋防污涂料、强碱释放型水性硅酸盐防污涂料)从防污机理、制备方法和存在的问题等几个方面进行了综述,并对水性防污涂料的发展趋势进行了展望。     

稀土尾矿基蜂窝状脱硝催化剂的成型及性能检测

以白云鄂博稀土尾矿粉末为研究原料,通过Solidworks绘制,CoLiDO桌面3D打印机打印出成型模具,采用模具压制法将组成物料成型为蜂窝状脱硝催化剂。考察了不同粘结剂和不同物料配比对稀土尾矿基蜂窝状脱硝催化剂影响,并对成型催化剂进行维氏硬度仪、万能试验机测试和BET,SEM-EDS,XRD及TG等表征分析。研究结果表明：磷酸二氢铝溶液为最佳的粘结剂且最佳的物料配比为：稀土尾矿基粉末：拟薄水铝石粉末∶黏土=2∶4∶3;成型的蜂窝状脱硝催化剂在反应温度800℃时脱硝催化活性高达88.60%,与传统粘结剂硅酸钠溶液相比,选用磷酸二氢铝溶液结合拟薄水铝石粉末所成型的蜂窝状脱硝催化剂在最佳工况下脱硝活性提升30%以上,且具有抗硫性与脱硝稳定性;在可以保证机械性能良好的情况下,原本比表面小、表面光滑的稀土尾矿经成型后转化为无规则、多孔状蜂窝体(成型样比表面积最大为10.28m~2·g^-1),因两种铝源在500℃焙烧熔化为γ-Al₂O₃,导致稀土尾矿在γ-Al₂O₃下活位点暴露,放大其脱...     

水性涂料中半挥发性化合物的非靶向筛查及其潜在危害评估

采用气相色谱-质谱联用法(GC-MS)对3种水性涂料中的半挥发性物质进行非靶向筛查。以甲醇为溶剂超声辅助提取3种自然干燥水性涂料中的化合物后,结合MS-DIAL软件、保留指数和NIST质谱库进行非靶向定性分析,初步得到包括芳香烃、羰基化合物、酯基化合物等63种半挥发性化合物。丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸-2-乙基己酯是样品涂料中的聚合单体,并在3种样品中识别出不同含量的添加助剂,例如三乙二醇单丁醚、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇等,以及包括2-乙基己醇、月桂醇、邻苯二甲酸二丁酯等疑似非有意添加物质(NIAS)。利用T. E. S. T(Toxicity Estimation Software Tool)软件和VEGA QSAR软件分别预测评估其急性毒性、发育毒性、致癌致突变性和Cramer等级。结果显示,水性涂料的安全风险主要来源于含有Cl、N和Si元素的NIAS,以及2-乙基己醇、苯乙烯、丙烯酸-2-乙基己酯等物质,因此需重点关注,而其余有意添加物质(IAS)的潜在毒性危害均较低。     

聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液结构与性能的影响

以聚四氢呋喃醚二醇（PTMG）、异氟尔酮二异氰酸酯（IPDI）、亲水单体二羟甲基丙酸（DMPA）,乙二胺为主要原料,制备了稳定的水性聚氨酯乳液.然后以苯乙烯（St）、丙烯酸丁酯（BA）为单体,过硫酸钾为引发剂,在不外加乳化剂的条件下,运用物理共混、化学复合和化学共聚三种方法对该水性聚氨酯乳液进行改性研究.用FTIR技术对聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液的结构进行了对比与表征;通过粘度测定、粒度分析、力学性能和耐水性能测试、DSC分析,研究了不同改性方法对乳液及其胶膜性能的影响.结果表明,化学共聚的改性方法对原水性聚氨酯的耐水性的改良效果最好,能够得到稳定且综合性能较优的聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液.