纳米CaCO3-PVC增塑糊流变性能的研究

主要研究了改性纳米CaCO₃填充PVC糊树脂的流变性能。结果表明,改性纳米CaCO₃/PVC增塑糊具有明显的切应力变稀性能和触变性能,与英国ICI公司生产的改性纳米CaCO₃相比,北京化工大学超重力工程研究中心制备的改性纳米CaCO3填充的PVC增塑糊在高剪切速率下粘度相当的情况下低剪切速率时的粘度更高,环面积大一倍左右,具有更好的触变性能。     

纳米级CaCO3对聚氯乙烯/丙烯酸酯橡胶的增韧改性

采用丙烯酸酯橡胶(ACR)、纳米级CaCO₃对聚氯乙烯(PVC)进行增韧改性,并对该体系的断裂面形貌和加工流变性能进行了研究。结果表明,纳米级CaCO₃能进一步改善PVC/ACR共混合金的冲击性能;其加工流变性能不仅没有降低,而且略有提高.     

改性纳米CaCO3对RTV硅密封胶性能的影响

将湿法改性得到的活性纳米CaCO₃应用于RTV硅密封胶中，扫描电镜测试结果表明，改性的碳酸钙能够在RTV硅密封胶中达到很好的分散,活性CaCO₃-RTV硅密封胶体系黏度低，因而有较好的加工性能；经过改性的纳米CaCO₃能够极大地提高RTV硅密封胶的机械性能，其中拉伸强度提高300%，断裂伸长率提高100%,扯断伸长率没有明显变化。     

纳米CaCO_3-PVC复合材料微观结构和力学性能研究

将纳米CaCO3 进行表面改性 ,制备了纳米CaCO3 PVC复合材料。用透射电子显微镜观察纳米CaCO3 改性前后及纳米CaCO3 PVC复合材料的微观结构。结果表明 ,表面改性后纳米CaCO3 在PVC基体中达到了纳米级的分散 ,对PVC复合材料有显著的增韧作用 ,复合材料的缺口冲击强度达到 41 2kJ/m2 。此外 ,还研究了纳米Ca CO3 PVC的流变性能     

纳米CaCO3在有机颜料塑料着色中的应用

用纳米CaCO₃部分替代有机颜料制备纳米复合色母粒用于PP,PE和ABS树脂着色。采用色度计、Brabender万能塑化仪等测试方法,研究纳米CaCO₃部分替代颜料IRGALITERED 2BP对着色材料性能的影响。结果表明:纳米CaCO₃部分替代IRGALITERED 2BP,降低有机颜料用量,塑料制品的着色效果不会下降,甚至有所提高,共混体系的加工流变性能基本不变。用透射电子显微镜分析着色材料的微观形态,发现纳米CaCO₃ 的加入可以改善有机颜料颗粒在塑料基体中的分散状况。     

纳米CeO2的表面改性及其在水介质中的分散性能

采用阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠对纳米CeO₂进行表面修饰,考察了表面改性工艺条件对纳米CeO₂在水介质中粒度分布及Zeta电位的影响,确定了适宜的表面改性工艺条件：改性剂质量浓度60g/L、改性温度25℃、改性时间4h、搅拌速率150r/min,pH 9~11。采用TEM、FT-IR、XRD对改性前后的纳米CeO₂颗粒进行了表征,结果表明改性后纳米CeO₂表面包裹了一层改性剂分子,颗粒在水介质中分散性良好,达到了单分散。此外,采用溶液共混法制备聚乙烯醇（PVA）/ CeO₂纳米复合膜材料,利用UV-Vis分光光度计表征了复合膜材料的光学性能,发现纳米复合膜具有良好的紫外屏蔽性能以及高的可见光透过率,在300~400nm的近紫外光区,复合膜的紫外屏蔽率可达97%,添加5%纳米粒子的复合膜在650nm处的可见光透过率比纯PVA膜降低了3%,保证了复合膜的透明度。     

纳米SiO2改性UHMWPE性能的研究

文中研究了纳米SiO₂填充改性超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)塑料的耐热性能。结果表明：在UHMWPE中添加少量经偶联剂表面处理的纳米SiO₂对材料的耐热性能有较显著影响。用DSC法研究了UHMWPE/纳米SiO₂复合材料在不同纳米粒子含量时的熔融结晶行为。纳米SiO₂的加入，起到了结晶成核剂作用。通过偏光显微镜观察了复合材料结晶结构，同时和纯UHMWPE进行了比较。发现较低含量纳米SiO₂在UHMWPE中有成核作用，使UHMWPE以异相成核方式结晶，UHMWPE的结晶度提高，球晶颗粒变小。     

物探气动冲旋钻头牙齿纳米复合材料试验研究

针对目前物探气动冲击钻头在工作的过程中,遇到牙齿容易出现磨损和断裂失效的问题。应用纳米复合材料的相关理论和制备技术开展了Al₂O₃/WC-Co纳米/微米复合材料的系列试验研究,采用纳米改性技术,在硬质合金中掺杂纳米Al₂O₃制备出Al₂O₃/WC-Co纳米/微米复合材料,并测试其性能,进行组织结构分析和耐磨性、耐冲击性能等试验研究,结果表明：加入3%的纳米Al₂O₃并添加适量的抑制剂和稀土元素能明显改善Al₂O₃/WC-Co纳米/微米复合材料的组织结构,晶粒明显得到细化;耐磨性和耐冲击性能得到很大提高,较硬质合金YG8提高了7~10倍;为大幅度提高钻头破岩效率,延长钻头使用寿命提供了可能性,能较好地满足石油物探冲旋钻井的需要。     

超细轻质碳酸钙制备

利用电导仪跟踪CaCO₃ 乳液碳化过程,研究结果表明,生成的CaCO₃ 粉末材料的粒径与反应温度、石灰乳液浓度及碳化用二氧化碳的通气速率有关,反应过程主要受CO₂ 的吸收速率控制,但当CO₂ 的流量增大时则反应速率同时受CO₂ 的吸收及Ca(OH) ₂ 的溶解速率共同影响。在研究过程中,试验了各种表面活性剂对产品分散性能的影响,探索单分散碳酸钙的制备条件和过程控制。     

偶联剂在纳米CaCO3表面改性中的作用

提出并验证了活化-取向-平衡吸附假设,对偶联剂改性过程机理作出了新的解释。通过测定沉降速度、吸油量、活化率、比表面积,比较了几种偶联剂对纳米CaCO₃ 的改性效果,并考察了改性产品在有机溶剂中的润湿性。结果表明:经过改性的碳酸钙粒子能够很好地分散在有机溶剂中,甚至不发生沉降;润湿性有明显提高;只需2%(质量分数)改性剂B改性,产品就可以达到100%的活化率;比表面积由21.95m² / g上升到31.76m²/ g,表面性能有较大提高。     

不同微波消解条件对聚氯乙烯中Cd、Cr、Hg、Pb测定结果的影响

通过同位素稀释质谱法（IDMS）及电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）外标法,研究了不同微波消解酸体系对聚氯乙烯重金属含量测量结果的影响。实验结果表明,单一的硝酸及过氧化氢体系不能将PVC样品完全消解,消解之后样品底部有大量残渣剩余,ICP-MS外标法与IDMS方法数据有较大偏差;采用IDMS方法对样品以及消解后残渣进行分析,发现PVC中元素已经与稀释剂发生了同位素交换并趋于平衡,证明了IDMS方法的可靠性;采用硝酸、盐酸及过氧化氢的混合酸体系实现了样品的完全消解,对其消解后的溶液采用ICP-MS外标法进行元素检测,结果与IDMS方法一致;同时,延长消解时间对样品的消解也有一定的促进作用。     

微反应器结合水热法制备羟基磷灰石纳米粉体

采用Y型微通道反应器与水热法相结合的工艺路线,制备了羟基磷灰石(HAP)纳米粉体,并利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等分析手段对产物进行了表征。在此基础上,考察了反应物浓度、总流量和流量比等因素对HAP纳米粉体制备的影响以及形成机理。结果表明:HAP纳米粉体的颗粒粒径随着反应物浓度和反应物总流量的增加而先减小后增大,随着反应物流量比的增加而增大;其形成机理是利用微反应器的强制微观混合作用促进过饱和度的均匀分布,使化学沉淀反应的中间产物HAP前驱体以尺寸均一、分散性好的无定形磷酸钙二次颗粒聚集体的形式存在,HAP前驱体在水热处理时,通过ACP二次颗粒聚集体的内部重排及ACP粒子的溶解-重结晶的相转变方式,晶化生长为均匀细小的HAP纳米粉体;当Ca(NO3)2溶液和(NH4)2HPO4溶液的摩尔浓度分别为0.1和0.06mol/L、两溶液的流量比为1∶1、反应物总流量为80mL/min时,可制得平均粒径约为85nm、粒度均匀的短棒状HAP纳米粉体。     

LiNbO3(SiO2)/ZL102基高阻尼复合材料的制备及压电阻尼特性

采用溶胶/凝胶法在高居里点的LiNbO3压电颗粒表面覆盖SiO2薄膜，以压力浸渗工艺制备LiNbO₃(SiO₂)/ZL102基复合材料，并通过动态机械热分析仪研究了其在30~350 °C下的阻尼性能.结果表明，当30 °C时，LiNbO₃(SiO₂)/ZL102基复合材料的内耗是铝基体的3倍，LiNbO₃(SiO₂)/ZL102基复合材料的2倍；在所选用的测试温度范围内，铝基体、LiNbO₃/ZL102和LiNbO₃(SiO₂)/ZL102基复合材料内耗随温度的升高而增加并最终趋于相近.这是由于极化处理的高居里点LiNbO₃压电颗粒具有压电阻尼特性，而且SiO₂薄膜改变了LiNbO₃颗粒外部的电阻率，从而提高了其压电阻尼特性.     

CH3CSNH2和CdCl2水溶液均相体系制备CdS纳米粒子

直接将CH₃CSNH₂和CdCl₂水溶液混合,水浴加热,制备出了粒径为数纳米的CdS粒子,并研究了反应物浓度、加热时间及稳定剂对生成的CdS纳米粒子粒径的影响。     

MnO2/碳球复合材料的制备及其电化学性能的研究

利用碳球为还原剂,在中性KMnO₄溶液中制备出MnO₂/碳球复合材料,并对其结构和电化学性能进行了研究。结果显示,随着碳球含量的增加,MnO₂/碳球复合材料的循环稳定性提高,但比电容量降低;当碳球质量分数为35%时,MnO₂/碳球复合材料的比电容量在50mA/g的电流密度下达到181F/g。分别采用KOH活化和混酸氧化的碳球为还原剂,可以有效地提高MnO₂/碳球复合材料的比电容量和循环稳定性,相应复合材料的比电容量分别达到192F/g和218F/g,而且经过500次的充放电测试,仍然保持为184F/g和192F/g。     

纳米碳酸钙增韧聚氯乙烯复合材料的微结构及界面行为

选择微米、亚微米和纳米级碳酸钙增韧聚氯乙烯复合材料,研究了填料粒度对聚氯乙烯（PVC）复合材料微观结构、材料力学性能及界面行为的影响。结果发现少量CaCO3填充PVC复合材料使体系的加工流动性变好,大粒径颗粒填充PVC复合材料的流动性能更好。纳米CaCO3／PVC复合材料断面出现大量的拉丝结构。采用纳米CaCO3填充PVC可使材料产生脆韧转变,显著提高PVC复合材料的韧性;微米CaCO3对PVC基本上没有增韧作用,拉伸强度随着填充量的增加而下降,而且粒径越大拉伸性能下降的趋势也越大。引入了TPT方程的半经验参数B对不同粒径的CaCO3填充PVC复合材料的界面粘接情况进行定量描述,发现碳酸钙颗粒粒径越小,界面作用越大。     

纳米Al(OH)3干法表面改性及其在EVA中的应用

研究了钛酸酯偶联剂T对纳米Al(OH)₃的干法改性工艺，确定了偶联剂最佳质量分数0.5%、改性时间25min、改性温度100～110℃。采用红外光谱、TEM等检测手段对改性结果进行表征，改性后无机粉体表面包覆有机基团，吸油值减小，团聚减弱，比表面积增加。改性Al(OH)₃在乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中具有良好的分散性，阻燃效能提高，并保持了材料的力学性能。     

溶胶-凝胶法制备锆先驱体改性C/C复合材料

采用溶胶-凝胶法合成了锆先驱体,进一步制备了ZrC改性C/C复合材料,研究了锆凝胶在热处理过程中结构的变化。结果表明,锆凝胶在N₂条件下的热分解过程主要为结合水的脱除和羧酸盐的分解;900℃下锆凝胶的失重率为43.88%,灰分组成为ZrO₂和C。C/C-ZrO₂复合材料经1600℃处理得到C/C-ZrC,ZrC颗粒在材料中分散均匀且呈梯度分布,平均粒径约为28nm,锆元素质量分数（以ZrO₂计）约为10%;C/C-ZrC复合材料经1000℃氧化,表面出现能够阻止氧扩散的白色ZrO₂氧化膜;C/C-ZrC复合材料的氧化速率比C/C复合材料降低了40.03%,起始氧化温度比C/C复合材料提高了约300℃,材料的抗氧化性能得到明显的改善。     

微流体反应器制备金纳米粒子的研究

利用全聚合物微流体反应器,在紫外光照射下制备了金纳米粒子。采用紫外-可见吸收光谱、激光粒度分析仪、高分辨透射电镜等对柠檬酸钠-氯金酸微流体光化学反应体系进行了表征,并考察了注射泵的流速、柠檬酸钠与氯金酸的浓度比、紫外辐射强度对金纳米粒子产率和粒径大小的影响。结果表明,得到的金纳米粒子最小粒径约20nm;金纳米粒子的产率随注射泵流速的增大而上升,但是随柠檬酸钠与氯金酸浓度比的增大和紫外辐射强度的增强而减弱;金纳米粒子的粒径随注射泵流速的增大和紫外辐射强度的增强而减小,但是在柠檬酸钠与氯金酸浓度比小于16时,粒径变化不大,当柠檬酸钠与氯金酸浓度比大于16时,粒径迅速增大。     

Fe2O3半导体中光生电荷分离和传输研究进展

 利用自然界丰富的太阳能光电催化分解水制氢是解决能源问题的理想方法之一,也是光催化领域最具挑战性的课题之一。Fe₂O₃半导体由于其禁带宽度窄,具有优异的可见光吸收性能,而且对环境友好、来源丰富、价格低廉,有望成为未来光催化领域的重要材料。但Fe₂O₃半导体中光生电子-空穴的复合速率很快,导致其光化学能转化效率很低。综述了近年Fe₂O₃半导体中光生电荷分离和传输的研究进展,从杂原子掺杂、半导体复合、Fe₂O₃半导体微观形貌控制3个方面分析了影响Fe₂O₃半导体光催化剂光电转化效率的因素,提出有效抑制光生电子-空穴的复合是提高Fe₂O₃半导体光电催化分解水活性的关键。论述了Fe₂O₃半导体光催化剂的构成原理、设计思想、目前效果以及存在问题,展望了Fe₂O₃半导体光催化剂研究的发展趋势。