利用热压还原法制备3D-W/rGO导电材料

利用木材天然多孔的网状结构及富含活性基团羟基和羧基的特性,通过冷热水循环结合冷冻处理的方式,提高了木材的渗透性;利用脉冲式真空浸渍法将氧化石墨烯(GO)与木材充分结合,再使用热压法将木材内部的GO还原,使木材具有三维导电性能。结果表明:当GO质量浓度为3 mg/m L,压缩率为45%,热压温度为220℃,热压时间为45 min时,木材/石墨烯三维导电材料(3D-W/r GO)性能最佳,纵向、径向和弦向体阻率分别为3.0×10²,7.0×10²和3.9×10³Ω·cm。对3D-W/r GO的形貌、结构和性能进行研究,激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜分析结果表明,还原性氧化石墨烯(r GO)在木材管道中均匀分布;X射线光电子能谱和傅里叶红外光谱表明,GO以酯键和氢键的形式与木材紧密结合,且r GO在木材机体中的还原程度较大;X射线衍射光谱分析显示,材料结晶度数值减小;综合热分析表明,材料的热稳定性有所提高。和木材相比,3D-W/r GO的力学性能及尺寸稳定性均有明显提升,是一种极具前景的导电材料。     

聚乙烯醇/纳米纤维素/石墨烯复合薄膜的制备与性能

利用生物质纳米纤维素纤维的高强度和高长径比,向聚乙烯醇中引入纳米纤维素,可改善薄膜的拉伸性能。针对聚乙烯醇阻隔性能的改善问题,选用片层的还原氧化石墨烯作为增强相,将自制的纳米纤维素和氧化石墨烯加入聚乙烯醇溶液中,以D-果糖为绿色还原剂,分别添加质量分数0.2%,0.4%,0.6%,0.8%的还原氧化石墨烯,采用浇涂法制备聚乙烯醇/纳米纤维素/石墨烯复合薄膜。通过纳米纤维素与石墨烯的协同增强作用,研制了兼具优良阻隔性能和拉伸性能的生物降解薄膜。结果表明,当纳米纤维素和石墨烯质量分数分别为0.8%和0.6%时,聚乙烯醇/纳米纤维素/石墨烯复合薄膜的拉伸强度、氧气透过系数、对水的接触角和吸水率分别为88.76 MPa、0.592×10-15cm~3·cm/(cm~2·s·Pa)、90.5°和72.9%。但石墨烯的用量存在一个阈值,当质量分数高于0.6%时,复合薄膜的力学和阻隔性能反而下降。     

纳米SiO_2-壳聚糖复合膜制备方法的探究

为探究纳米SiO_2壳聚糖复合膜制备方法设计了正交实验和单因素实验,得出最佳配比方案为:壳聚糖添加量为2.5%、纳米SiO_2质量百分比为0.2%、超声时间为20 min,膜的干燥温度为50℃、干燥时间为6 h, NaOH溶液浓度2.5%,实验表明复合膜比单一膜的机械强度和断裂伸长率分别提高了153.38%和56.23%,溶胀率降低了13.33%,氧气透过率降低24.6%,二氧化碳的透过率提高了138.38%,透光率提高了33.65%。     

功能性石墨烯/聚乙烯醇复合薄膜的制备与性能

可生物降解、具有良好水溶性、优异成膜性及黏结力的聚乙烯醇在包装领域具有极大的应用潜力,但其较低拉伸强度和阻隔性能严重影响应用效果。笔者以自制氧化石墨烯为加强相,以维生素C为绿色还原剂,制备了石墨烯/聚乙烯醇复合薄膜,重点研究了石墨烯的含量对复合薄膜性能的影响。结果表明,石墨烯的引入不仅可明显改善聚乙烯醇基复合薄膜的拉伸强度和阻水阻氧性能,而且还可赋予其导电性能。但是石墨烯的用量存在一个阈值:当石墨烯质量分数从1%逐步增加到5%时,复合薄膜的拉伸强度、对水的接触角和导电率均逐渐增加,吸水率和氧气透过系数均逐渐降低;但当石墨烯质量分数超过5%时,上述效果将不复存在,故将质量分数5%定为石墨烯/聚乙烯醇复合薄膜中石墨烯用量的阈值。     

米根霉废菌体制备壳聚糖及其成膜性能

以米根霉乳酸发酵废菌体制备壳聚糖,并对其成膜性能进行研究。结果表明,米根霉发酵100 g/L葡萄糖48 h,可获得51.59 g/L的乳酸和4.36 g/L的米根霉菌体,废菌体中可提取壳聚糖占菌体干质量的13.5%。米根霉菌体提取的壳聚糖脱乙酰度89.4%,高于商品壳聚糖的脱乙酰度86.6%。20 g/L的米根霉壳聚糖溶液黏度5.13 mP a·s,重均分子质量(68.61 ku)与螃蟹壳来源的商品壳聚糖重均分子质量(70.17 ku)相近,两者的红外光谱基本一致。厚度为(0.025±0.002)mm壳聚糖膜,米根霉壳聚糖膜和商品壳聚糖膜的弹性模量分别为42.72和14.64 N/mm2,拉伸强度分别为132.31和44.13 N/m,吸水率分别为52.90%和175.80%,最大失重速率温度分别为281.4和285.4℃,起始和终止分解温度存在差异。米根霉壳聚糖的成膜性能优于商品壳聚糖,适合于食品包装薄膜的制备。     

石墨烯/酚醛树脂浸渍改性地采暖地板的制备与表征

为了缩短传热时间、降低能耗,以高导热纳米材料石墨烯为填料,以水性酚醛树脂为载体溶液,配制石墨烯/酚醛树脂浸渍改性剂,开发一种导热性能良好的地采暖地板。以吸光度、透射电镜表征石墨烯在酚醛树脂中的分散性能,以改性单板导热系数、多层复合地板导热效能表征地采暖地板的传热性能,分析石墨烯添加量、浸渍改性剂分散性对地板导热性能的影响,确定浸渍改性最优配方工艺。结果表明:在试验范围内,石墨烯/酚醛树脂浸渍改性地采暖地板可获得更好的导热性能。浸渍改性剂的分散性、浸渍改性单板的导热性与石墨烯添加量有关,同一树脂固含量下,2%质量分数为最佳石墨烯添加量。通过对比试验分析,酚醛树脂固含量为20%,石墨烯添加量为2%时,浸渍改性单板导热系数提高2倍,为0.272 W/(m·K),浸渍改性地采暖地板导热效能为21℃/h。扫描电镜表明石墨烯随浸渍剂进入木材一部分的细胞腔中,X射线图谱也证实石墨烯与木材纤维素的羟基发生反应,导致结晶度数值降低。     

氧化石墨烯对盐胁迫下树莓组培苗生长及生理特征的影响

氧化石墨烯(Graphene oxide,以下简称GO)具有独特结构及优异性质,在众多领域得到广泛应用。以树莓(Rubus corchorifoliuslf)组培苗为材料,研究了Nacl胁迫下氧化石墨烯对其生长及生理特征的影响,同时还研究了两种浓度(0.05、2mg·L-1)氧化石墨烯对Nacl处理培养基电导率的影响。结果表明:与单独盐处理(75mmol·L-1Nacl)相比,盐胁迫下添加2mg·L-1GO能够显著地促进树莓组培苗在Nacl胁迫下根系的形成和发育。盐胁迫下添加两种浓度(0.05、2mg·L-1)GO可以显著降低根系中三种抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性,同时显著提高茎段中两种抗氧化酶(SOD、POD)活性,各处理茎段中均未检测到CAT酶活性。添加两种浓度(0.05、2mg·L-1)GO能够使培养基电导率显著升高。研究发现,适当浓度GO能够有效缓解Nacl胁迫对树莓组培苗的伤害,促进其根系的发育和生长。氧化石墨烯能够进入植株根系细胞吸附抗氧化酶并且提升其反应效率。     

石墨烯/炭黑导电油墨的制备与性能研究

采用改进Hummers法制备氧化石墨烯,并以维生素C为还原剂制备还原氧化石墨烯;然后以还原氧化石墨烯和炭黑为导电填料,以羧甲基纤维素钠为分散剂,乙醇、乙二醇、丙三醇和去离子水的混合溶液为溶剂,配制石墨烯/炭黑导电油墨。自制石墨烯/炭黑导电油墨导电笔,在相纸上直接书写线路,并对直写线路进行烧结处理。当烧结温度为100℃、烧结时间为30 min时,直写线路电阻值为0.06 MΩ。试验结果表明,石墨烯和炭黑颗粒连接致密,在烧结的墨层中能够形成导电通路。石墨烯/炭黑导电油墨直写线路具有良好的均匀性、附着力和导电性。以直写导电线路替代传统电路中的部分金属导线,可以成功组装纸基电路。该试验对实现导电油墨应用于喷墨印刷电路具有一定的参考价值。     

Ni-P/rGO复合催化剂的制备、表征及其松香加氢性能研究

以鳞片石墨为原料,采用改良后的Hummer s法制备了氧化石墨烯(GO)分散液,然后以化学还原法制备非晶态Ni-P/rGO复合催化剂,并以松香加氢为探针反应考察了催化剂制备条件对催化性能的影响,进一步通过正交试验优化了松香加氢反应的工艺条件。结果表明:在Ni元素与GO质量比为6∶1、溶液pH值为11、n(P)/n(Ni)为5∶1、温度为70℃的优化制备条件下,以及反应时间4.5 h、催化剂用量5%、反应温度200℃和反应压力4.5 MPa的适宜加氢反应条件下,该催化剂对松香加氢具有较高的活性,枞酸型树脂酸转化率达99.37%,且重现性良好,该催化剂重复使用7次仍能保持较高的催化活性。X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)表征结果表明:非晶态Ni-P/rGO复合催化剂已经成功制备,未与rGO复合的Ni-P粒子颗粒较大且分散性较差,使用7次后复合催化剂中Ni 0含量相对下降,活性组分流失导致催化活性稍有降低。     

羟甲基脲改性氧化石墨烯材料的制备及吸附Cu2+和Ni2+的性能

针对当前氧化石墨烯材料存在的吸附后固液分离困难的问题,采用化学接枝法制备了一种新型的氧化石墨烯/羟甲基脲复合材料(UF-GO),并用于水中重金属离子的去除。探讨了pH、时间及初始浓度对重金属离子去除能力的影响。结果表明:UF-GO复合材料保持了GO对重金属离子优异的吸附能力,吸附过程符合Langmuir吸附等温式,室温下对Cu²⁺、Ni²⁺的饱和吸附容量分别为96.9、94.1 mg·g^-1。在循环利用8次后,UF-GO复合材料对Cu²⁺、Ni²⁺两种离子的吸附容量仍保持有初次吸附容量的60、58%,表明UF-GO复合材料的回用性能较好,且能稳定存在。与GO相比,UF-GO复合材料吸附后的固液分离更加方便,有望成为一种具有较好应用前景的吸附材料。     

响应面优化法研究还原氧化石墨烯的制备（英文）

采用Hummers法合成氧化石墨烯,并以维生素C作为还原剂制备还原氧化石墨烯。在氧化石墨烯的还原过程中,使用Design-Expert软件,采用响应面优化法综合分析反应时间、反应温度、反应物配比(维生素C与氧化石墨烯的质量比)对还原氧化石墨烯导电性的影响,并建立了还原氧化石墨烯电导率的预测模型。回归模型和响应面分析结果表明,氧化石墨烯的最优还原工艺参数为:反应时间为2h、反应温度为95℃、反应物配比为13。验证试验所制备的还原氧化石墨烯(rGOm)的电导率为10.326s/cm,与理论预测值的拟合度较高,说明电导率的预测模型合理、有效。所得产物的拉曼光谱、X射线衍射、紫外可见吸收光谱分析结果表明,试验制得还原氧化石墨烯质量较高。     

NCC/NaClO氧化淀粉的制备及其对复合膜性能的影响

以玉米淀粉为原料,纳米微晶纤维素(NCC)/NaClO为氧化体系,探讨NaClO用量(以有效氯与绝干淀粉质量比计)对玉米淀粉氧化程度,以及氧化淀粉-聚乙烯醇/甘油(PVA/GL)共混复合膜性能的影响,分析表征了氧化淀粉的羧基含量、相对分子质量、表面形貌、晶体结构和复合膜的性能。研究结果表明:在NCC催化作用下,淀粉的氧化程度随NaClO用量的增加而提高,羧基含量在NaClO用量为10.0%时最高达到1.17%,比不添加NCC的NaClO氧化淀粉的羧基含量0.36%有明显提高;相比原淀粉,NaClO用量为8.0%时氧化淀粉的重均和数均相对分子质量分别降低了97.40%和97.27%。随着NaClO用量的增加,氧化过程使淀粉颗粒表面发生侵蚀且结晶度降低,但淀粉基复合膜的透明度提高(最高可达78.50%);随着NaClO用量的增加,复合膜的耐水性逐渐提高,接触角逐渐增加,同时复合膜的透气度显著降低,拉伸应力逐渐提高而拉伸应变降低;当NaClO用量为10%时,复合膜的质量损失比为23.14%,15 s时接触角为101.0°,透气度为0.10 cm~3/(cm~2·s),拉伸应力为24.01 MPa,拉伸应变为2.14%,杨氏模量为1 452.25 MPa。     

竹颗粒/PVC复合材料热模压工艺参数

为制备竹颗粒/PVC复合材料(BPPC)并优化热模压工艺,研究温度及时间等工艺参数对BPPC性能的影响.设定热模压时间5～11 min,模压温度165～190℃,制备BPPC并测定其物理力学性能.结果发现,随着热模压时间的增加,BPPC的物理力学性能改善,较佳热模压时间为8 min.热模压温度165～190℃范围内,随着模压温度的增加,BPPC的力学性能指标呈现先增加后减小的趋势,最佳热模压温度为180℃.DSC分析表明,热模压温度对竹颗粒和PVC的相容性影响显著,模压温度180℃时二者呈现较好的相容性.SEM分析发现,热模压温度180℃时竹颗粒在PVC基体中分布均匀,二者的界面相容性较好.     

从马尾松毛虫蛹中制备甲壳素和壳聚糖

采用酸碱法对马尾松毛虫蛹中甲壳素的提取及壳聚糖的制备技术进行研究.结果表明;虫蛹甲壳素提取的最佳工艺为--1)脱矿物质:盐酸质量分数为3%,处理温度为35℃,处理时间为20 h;2)脱有机物质(蛋白质);NaOH质量分数为5%,处理温度为70℃,处理时间为10 h;3)脱色;H2O2质量分数为11%,处理时间为2.5 h,处理温度为85℃.在此工艺下所得甲壳素产品为白色片状固体,其产品质量指标达到食品级甲壳素标准.虫蛹壳聚糖制备的最佳工艺为:NaOH质量分数为55%,浸泡时间为6 h,浸泡温度为100℃.所得壳聚糖产品为白色片状固体,其水分含量为3.73%,灰分为0.89%,脱乙酰度为93.22%,黏度为22.6 mPa·s,产品质量指标也达到食品级壳聚糖标准.本研究提出一种从马尾松毛虫蛹中制备食品级甲壳素,以及制备具有上述特性的虫源壳聚糖的应用技术.     

利用Hummers法混合酸液制备氧化石墨烯/纤维素复合材料

Hummers法是制备氧化石墨烯(GO)的一种重要方法,其操作简单、反应条件温和,但该方法反应结束后混合液中仍残留大量的酸。在不对Hummers法制备的混合液进行任何洗涤过滤处理的前提下,直接将经过预处理的木质纤维素溶解于混合液中,在45℃水浴条件下反应2 h后,将混合物透析处理至中性,并经冷冻干燥或超声-冷冻干燥处理后制得GO/纤维素复合材料。采用SEM、XRD、红外及拉曼光谱等表征方法对GO/纤维素复合材料进行分析。结果表明,利用本研究的方法可制备GO/纤维素复合材料,且该复合材料的冻干粉易分散于水溶液中,且溶液能稳定保持一段时间。该研究简化了制备GO/纤维素复合材料的方法,缩短了反应时间,节约了制备成本,充分利用了反应液中的硫酸,可在一定程度上降低对环境的影响。     

烷基化竹纤维素纳米晶增强醋酸纤维素复合膜的制备及性能

为提升竹纤维素纳米晶在醋酸纤维素中的分散均匀性,提高醋酸纤维素复合材料的力学性能,以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂KH-570)改性的竹纤维素纳米晶作为增强相,柠檬酸三丁酯为增塑剂,使用溶液浇铸法制备改性竹纤维素纳米晶/柠檬酸三丁酯/醋酸纤维素复合膜。采用傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱等方法分析竹纤维素纳米晶的结构,通过扫描电镜、紫外-可见光吸收光谱、力学拉伸试验和热重分析等测试手段表征了复合膜的微观形貌、透光率、力学性能和热稳定性。结果表明：经硅烷偶联剂KH-570改性后,竹纤维素纳米晶在醋酸纤维素基体中的分散性得到明显改善。复合膜的透光率随着改性竹纤维素纳米晶质量分数的增加而下降。当添加的改性竹纤维素纳米晶质量分数为3%时,醋酸纤维素复合膜的综合力学性能最佳,应力和应变分别达到60.76 MPa和5.05%。此外,改性竹纤维素纳米晶/柠檬酸三丁酯/醋酸纤维素复合膜与竹纤维素纳米晶/柠檬酸三丁酯/醋酸纤维素复合膜相比具有更优异的热稳定性。     

LLDPE/PS塑料合金及其与木纤维形成复合材料的研究

研究线性低密度聚乙烯(LLDPE)与聚苯乙烯(PS)共混制备的塑料合金的性能并用不同制备条件的塑料合金与木纤维复合形成塑料合金/木纤维复合材料,研究该种复合材料的外观质量及物理力学性能.结果表明:不同共混比例与共混温度对制备的塑料合金熔体流动性、力学强度有较显著影响.塑料合金/木纤维复合材料的性能与塑料合金共混比例及共混温度有较强的相关性.2种塑料在共混比为50/50,共混温度为200℃时,形成的塑料合金与木纤维具有相对最好的相容性和最好的材料外观质量与力学性能.DMA试验表明:塑料合金/木纤维复合材料的耐热性明显优于相应的塑料合金.     

EPDM-MA对木粉/聚丙烯复合材料性能的影响

采用特定设计的双螺杆和单螺杆串联挤出机组,以挤出的方式制备木粉/聚丙烯复合材料。主要采用静态力学试验、动态力学热分析(DMTA)和扫描电子显微镜(SEM)观察等方法,研究了马来酸酐改性的三元乙丙橡胶(EPDM_MA)对木粉/聚丙烯复合材料的静态力学性能、动态力学性能和吸水性能的影响。静态力学性能试验结果表明:添加适量的EPDM_MA有利于提高木粉/聚丙烯复合材料的拉伸和弯曲强度,冲击强度的提高最为显著,但EPDM_MA的添加对复合材料的模量有不利影响。动态力学性能分析结果表明:复合材料的储能模量(E′)和损耗因子(tanδ)的峰值均随EPDM_MA加入量的增加而降低,后者说明EPDM_MA改善了木粉与聚丙烯的界面结合;EPDM_MA的加入,使得复合材料的主转变温度略向高温方向移动,并且在-50℃左右的低温区出现了次级转变峰,表明EPDM_MA对复合材料的热性能产生影响,尤其有利于改善其耐低温冲击性能。SEM研究结果表明:EPDM_MA的添加不仅提高了木粉和聚丙烯的界面结合,并且以直径约为0·1~1μm的球状粒子形态分散于聚丙烯中,能够通过自身的塑性变形而提高复合材料的抗冲击性能。EPDM_MA的添加,有效降低了复合材料的吸水性。     

脱羧腰果壳液改性聚氨酯/亚麻油复合涂料

以亚麻油(LO)为分散介质,由蓖麻油(CO)和甲苯二异氰酸酯(TDI)反应制备了端部为-NCO的聚氨酯/环烷酸钴催干的亚麻油(PU/LO)复合涂料.测试了复合膜性能并利用IR、TEM和DSC对复合膜表征,TEM和DSC表明复合膜为两相结构.采用含有-OH的脱羧腰果壳液(CNSL)对其改性后,复合膜玻璃化温度上升、硬度提高,耐水性进一步改善.最后再用γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂(A1110)改善膜的附着力.     

可生物降解竹粉/聚己内醋复合材料的制备及其性能

利用转矩流变仪制备竹粉/聚已内酯复合材料,观察配方和加工工艺对加工流变性能的影响,并研究所制备的竹粉/聚已内酯的力学性能和微观形貌.结果表明,竹粉/聚己内酯复合材料的最佳配方为:聚己内酯70份、竹粉30份、铝酸酯1.6%(相对于竹粉的质量比)、硬脂酸1.2%和石蜡2%.最佳加工条件为:温度100"(2,转速50 r·min-1.竹粉含量为30份和聚己内酯70份的竹粉/聚己内酯复合材料界面相容性好,力学性能较佳.