石墨/纳米氧化锆复合颗粒的制备及表征

以ZrOCl2·8H2O为前驱物,采用非均匀成核技术对天然鳞片石墨表面进行改性处理,制备出石墨/纳米氧化锆复合颗粒.考察不同氧化锆加入量对复合颗粒亲水性的影响.结果表明,改性后石墨/纳米氧化锆复合颗粒的亲水性能得到提高.采用Zeta电位测试仪以及TGA-DSC分析仪,分别对改性前后颗粒的表面电位和热失重进行表征.结果表明,复合颗粒的等电点从pH＝2.5位移到pH=5.3.抗氧化性能也得到了一定的提高,氧化失重率从98.9%变为93.1%.SEM及EDS分析结果表明,复合颗粒表面包覆了一层致密的纳米尺度的氧化锆颗粒,其平均粒径为数十纳米.XPS能谱检测进一步表明,复合颗粒表面出现Zr的特征峰,且C1s的电子结合能向高能方向移动了0.4 eV.     

聚乙烯醇改性无纺布的制备及表征

采用表面涂覆法将PVA固定在聚丙烯无纺布表面进行表面改性,运用全反射红外光谱(FTIR-ATR)、扫描电镜(SEM)和X-电子能谱(XPS)技术对改性前后无纺布表面的结构及状态进行了分析,测定了改性前后表面的水接触角,探讨了PVA浓度对表面亲水性能的影响.研究结果表明,PVA与GA交联形成的薄膜(凝胶层),将亲水性的-C-O-、-C-O-C-等基团引入到无纺布的表面,明显改善了表面的亲水性能;随着PVA浓度的增加,表面亲水性增加,在PVA浓度为0.8wt%时,改性表面的亲水性最好.     

PDMS真空紫外光表面亲水改性研究

PDMS用作人体植入材料和医疗制品已获得广泛应用,但疏水性表面会降低其生物相容性并引起并发症,而亲水改性后的表面,亲水性也会逐渐变差.采用172 nm真空紫外光对PDMS进行表面亲水改性处理后,亲水性在较长时间内得以保持.用红外光谱、X射线光电子能谱和水接触角测试对改性前后材料表面化学组成和亲水性变化进行检测,结果表明:真空紫外光照后,PDMS表面由疏水性转变为亲水性,且表面形成的类玻璃物质大大延缓了其疏水性的恢复.     

聚乙烯醇改性无纺布制备及性能研究

采用表面涂覆法,将聚乙烯醇(PVA)和戊二醛(GA)交联反应形成的薄膜固定在聚丙烯无纺布的表面,进行表面亲水改性.运用FTIR-ATR和SEM技术对改性前后无纺布表面的结构及微观形貌进行了分析,探讨了PVA/GA质量分数对薄膜固定度和表面亲水性的影响,并测试了改性无纺布的力学性能.结果表明:PVA改性将极性基团—OH和—C—O—C—引入到无纺布表面,改善了表面的亲水性能,水静态接触角从改性前的86°±1°降至改性后的43°±3°;增加PVA质量分数,改性表面亲水性增加.PVA改性增强了无纺布的力学性能,拉伸强度和撕裂强度分别提高了25.0%和21.6%.     

多元醇改性亲水共聚酯纤维的结构与性能

由于聚酯大分子结构缺少极性吸湿基团,其亲水性尚待改善.以精对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)为基本单体,以间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠(SIPE)为第三单体、聚乙二醇(PEG)为第四单体以及多元醇为第五单体,采用酯化和缩聚反应制备得到具有高亲水性的共聚酯,并通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、热失重分析仪(TGA)、接触角测试仪(CA)和纤维强力仪对亲水共聚酯的结构与性能进行表征.结果表明:亲水共聚酯由于含有多羟基结构,而赋予其以优异的亲水性能,并且由于多元醇的引入,破坏了其结构的整体规整性,因此结晶性变差,且熔点降低;同时多羟基结构导致亲水共聚酯的耐热温度低于纯聚酯.通过熔融纺丝得到的亲水共聚酯具有良好的可纺性,并且亲水共聚酯纤维吸湿性好,纤维强度可以满足家纺要求.     

聚偏氟乙烯膜表面亲水改性

分3步对聚偏氟乙烯(PVDF)膜进行亲水改性,首先采用碱液处理脱除PVDF微孔膜表面的氟化氢(HF),然后通过热聚合接枝在PVDF微孔膜上接枝丙烯酸(AA),最后通过酯化反应在PVDF-g-AA链上酯化聚乙二醇PEG(200),以改善PVDF膜亲水性.优化了碱液处理条件对PVDF膜接枝率的影响,并研究了不同接枝率对膜性能的影响.测定了改性前后膜的化学结构、表面接触角、水通量和蛋白吸附等.结果表明,随着接枝率的增加(≤15wt%),改性后膜表现出优异的抗污染性和亲水性.     

聚砜超滤膜的表面化学改性

利用化学接枝方法在膜的表面引入亲水基团,提高膜的抗污染能力。通过过硫酸钾(K₂S₂O₈)羟基化预处理、铈盐引发丙烯酰胺(AAm)对聚砜(PSF)膜进行亲水化改性,研究了预处理温度、时间以及接枝反应水浴温度的变化对接枝反应的影响;并采用X射线光电子能谱(XPS)和全反射红外光谱(ATR-FTIR)对接枝前后聚砜膜进行表征,用扫描电子显微镜(SEM)观察接枝前后聚砜膜的形貌变化。结果表明,在羟基化预处理温度为40℃,处理时间2h,接枝反应温度为40℃时,接枝改性后的聚砜膜表面水接触角能够降低到29°左右。     

电诱导自组装玉米醇溶蛋白膜的制备与性质

采用分别吸附了亲水与疏水末端基团的铟锡氧化物导电玻璃(ITO)作电极,对玉米醇溶蛋白进行改性,诱导其分子自组装,形成排列有序的稳定薄膜.对其电诱导前后形成薄膜的性质进行研究,结果表明:处理前后薄膜性质随乙醇体积分数的变化趋势相同,当乙醇体积分数为90%,时,整体性质最佳;改性后薄膜性质整体改善,有向亲水方向转变趋势;诱导后薄膜的抗拉强度为(40.6±0.8)MPa、断裂伸长率为(7.3±0.3)%,,接触角为69.39°±0.36°、吸水率为(25.12±0.71)%,、水蒸气透过率为(68.53±1.82)g/(m~2·d),热变性温度提高到122.37,℃.扫描电子显微镜(SEM)观察显示,薄膜结构更为光滑、致密.     

低温等离子体表面改性提高聚四氟乙烯黏结性能

探究不同气体氛围、等离子体放电功率和处理时间对聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)表面黏附性和亲水性的影响,以表征其黏结性能。使用场发射扫描电子显微镜(field emission scanning electron microscopy,FE-SEM)和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)表征分析PTFE膜黏结性能改善的机理。结果表明,等离子体处理能提高PTFE膜的表面亲水性,经不同气体等离子体处理后PTFE表面黏附性均有显著提升。FE-SEM分析表明PTFE膜表面粗糙度增加,这是促使其黏结性能提升的原因之一;XPS显示等离子体处理后PTFE膜表面引入新的含氧、含氮基团,这是黏结性能提升的主要原因。     

两亲性分子在聚丙烯表面的包埋及亲水改性

以两亲性的硬脂醇聚氧化乙烯基醚(AEO)为改性剂,采用表面包埋改性的方法对聚丙烯(PP)表面进行亲水改性。通过接触角、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等分析方法,研究了表面溶胀、退溶胀、改性剂结构等因素对表面改性效果的影响。结果表明:经二甲苯(二甲苯在混合溶剂中的质量分数为80%)与环己酮混合溶剂溶胀处理,溶胀层位于PP表面的无定形区。以AEO-8为改性剂,采用真空干燥的退溶胀方式,改性表面的接触角低至20.6°。相分离及水取向作用能够促进改性剂的聚环氧乙烷(PEO)亲水段向包埋表面外层迁移,并赋予表面亲水性。     

溶剂热法制备十二胺改性的氧化石墨及其表征

为了改善氧化石墨的亲油性,获得能够在有机溶剂甲苯中稳定分散的氧化石墨,以改进的Hummers法制备的氧化石墨胶体为前躯体,通过溶剂热法,在不同的反应条件下用十二胺对氧化石墨进行改性,制备了疏水的功能化氧化石墨.采用X射线衍射、紫外-可见分光光度计、红外光谱、拉曼和接触角测试对所得产物进行表征,考察了反应条件对产物结构及疏水性的影响.结果表明:经十二胺处理后氧化石墨的—COOH能与十二胺中的胺基发生反应,生成酰胺基团;在120℃,3h溶剂热条件下经过十二胺处理后的氧化石墨表现出了较好的疏水性,能均匀分散在甲苯中,真空抽滤获得的氧化石墨薄膜接触角由未处理前的16.9°提高到101.7°.     

石墨对混凝土导热系数及抗压强度影响规律分析

能源桩兼顾承载和换热两项功能,如何在保障桩体承载力的前提下,增强其导热性能,是提高浅层地热利用效率的关键。在混凝土中添加具有良好导热性能的石墨,测试不同石墨掺量下混凝土的工作性能、力学性能和导热系数,分析石墨对混凝土性能的影响规律。结果表明:添加石墨使混凝土的坍落度、抗压强度持续降低,导热系数逐渐升高,石墨掺量体积分数为5%时的混凝土配合比,可兼顾导热性能与承载力两项指标。采用VHX5000超景深显微镜对石墨混凝土的细观结构进行观察,发现随着石墨体积分数的增大,细骨料中石墨粉之间排列紧密形成连续的导热通道,使得热量快速传递,从而在宏观上提高混凝土的导热系数。     

石墨导电混凝土的制备与性能

为研究石墨混凝土的力学及电学特性,以C30混凝土为基准分别制备不同石墨掺量的石墨导电混凝土,分析石墨对混凝土拌合物和易性的影响,以及石墨混凝土在不同养护龄期时抗压强度及电阻率的变化.结果表明：加入石墨后混凝土的流动性明显变差,坍落度下降约25％,黏聚性和保水性下降明显.掺加5％和10％石墨的混凝土养护28 d时抗压强度分别下降了约50％和77％.加入石墨的混凝土导电性有所提高,掺加5％和10％石墨的混凝土养护28 d时电阻率分别为未加石墨混凝土的千分之一和五千分之一.该研究为混凝土改性提供了借鉴.     

石蜡/膨胀石墨复合相变材料的结构与热性能

以有机物石蜡为相变材料、膨胀石墨为支撑结构，利用膨胀石墨的多孔吸附特性，制备出了石蜡含量分别为50％（质量分数，下同），60％，70％和80％的石蜡／膨胀石墨复合相变储热材料．采用扫描电镜（SEM）和差示扫描量热分析（DSC）对复合相变储热材料的结构和热性能进行了表征．结果表明：膨胀石墨吸附石蜡后仍然保持了原来疏松多孔的蠕虫状形态，石蜡被膨胀石墨微孔所吸附；复合相变储热材料的相变温度与石蜡相似，其相变潜热与基于复合材料中石蜡含量的潜热计算值相当．储（放）热性能测试结果表明，含80％石蜡的复合相变储热材料其储热时间比石蜡减少69．7％，放热时间减少80．2％．     

Gradient distribution of radial structure of PAN-based carbonfi ber treated by high temperature

High-performance graphite fibers were prepared and analyzed. The gradient distribution of radial structure of PAN-based carbon fibers was characterized by two different Raman test methods(incident laser beam perpendicular to and parallel to the fiber axis) and studied by the distribution of graphitization degree. Meanwhile difference between the two Raman test methods was used to describe the orientation of the graphite crystallite along the fiber axis. The results showed that the radial structure of PAN-based carbon fiber presented different gradient distribution states at different heat treatment temperatures,and the graphitization degree in the skin region changed more rapidly compared with the core region since the skin region was more affected by temperature which resulted in the obvious difference between skin and core structures.The difference of graphitization degree(Δg) characterized by two different Raman test methods increased with heat treatment temperature,indicating that the high temperature treatment(HTT) promoted further stacking of graphite crystallite,and the orientation degree of the graphite crystallite along the fiber axis was continuously increased.     

PAN基炭纤维中石墨微晶的取向度及其与抗拉模量的关系

本文采用单色Ｘ射线透射平板照相法，测定了ＰＡＮ基炭纤维高温热处理后其内部石墨微晶的取向度，讨论了高温热处理条件对取向度的影响，以及取向度与抗拉模量的关系。结果表明：热处理温度越高，取向度愈小，抗拉模量愈高；升温速加快时，取向度增大，说明微晶折择优取向过程需要一定的时间。     

二次孕育及终硅量对铸态铁素体球墨铸铁组织性能的影响

将铸态球墨铸铁经退火处理生产铁素体球墨铸铁的工艺复杂、周期长。本研究进行了调整终硅量及釆用二次瞬时孕育处理工艺直接得到铸态铁素体球墨铸铁的试验。结果表明,釆用稀土镁球化剂和硅铁孕育剂,对铁液进行立即孕育、立即浇注的瞬时孕育处理,并控制终硅量为2.95%~2.99%,可直接获得铁素体球墨铸铁,石墨球径仅为0.019~0.017mm,球化级别提高至3~2级,铁素体量多达88.4%~94.7%,力学性能完全达到国家标准。     

基于分形的多孔介质复合相变材料的储热特性

本文利用膨胀石墨和纳米颗粒来强化相变储热系统的传热性能。在膨胀石墨基体中填充含纳米颗粒的相变材料,用焓-孔隙度法模拟材料的相变过程。针对不规则的膨胀石墨孔隙结构,用三维W-M分形函数修正膨胀石墨孔隙率波动,以研究不同的孔隙率和有效导热系数比对固态显热蓄热阶段相变材料熔融速率的影响。在液态显热蓄热阶段时探讨膨胀石墨孔隙率以及纳米颗粒体积分数对相变储热系统中对流传热的影响。研究结果表明,分形分布的孔隙结构能有效地抑制纳米颗粒的自由运动从而降低了纳米颗粒的局部团聚的可能性,所以利用三维W-M分形函数修正的膨胀石墨比采用平均孔隙率能更好地模拟相变材料的熔融速率。在固态显热蓄热阶段,膨胀石墨孔隙率为0.8的相变材料熔融速率比孔隙率为0.85和0.9显著增加,另外,膨胀石墨与纳米颗粒-相变材料的有效导热系数比为100的熔融速率也明显比有效导热系数比为80和60的快。当相变材料处于液态显热蓄热阶段时,其在膨胀石墨孔隙中产生对流,对流传热速率随着膨胀石墨的孔隙率增大而增大,纳米颗粒体积分数的增加也会提高对流传热速率。     

含As、Sn、Pb、Ti球墨铸铁的热处理

探讨了１０种热处理工艺对含Ａｓ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉ球墨铸铁试样抗拉强度及延伸率的影响．结果表明：含Ａｓ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉ球墨铸铁采用低温部分奥氏体化正火处理,可以获得较佳的综合力学性能;高温退火有利于其综合力学性能的提高;在共析转变温度上、下波动加热－－冷却的珠光体球化处理是改善其韧性的有效措施．     

膨胀石墨制备石墨烯的可行性研究

本文以鳞片石墨为原料,采用化学法经氧化酸化插层、水洗、干燥、高温膨胀过程制备膨胀石墨,再采用超声剥离法制备出少层数石墨烯片;并对制备膨胀石墨时的相关影响因素及插层机理作了初步探讨。结果表明：对不同工艺条件下制备的膨胀石墨,其层间距变化非常微小,但是其衍射强度却有明显下降;不管是细鳞片石墨还是大鳞片石墨制备成膨胀石墨,再次进行酸化处理后,加入插层剂后经过超声剥离就可以得到少层数的片状石墨烯。膨胀石墨制备石墨烯,不失为一种能高效、可行地方法。