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。     

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。     

羧甲基半纤维素/壳聚糖/氧化石墨烯复合膜的制备及性能研究

以毛竹半纤维素为原料,对其进行羧甲基化改性制备羧甲基半纤维素(CMH);再将CMH与壳聚糖(CS)、氧化石墨烯(GO)共混制备具有良好力学及阻氧性能的半纤维素/壳聚糖/氧化石墨烯复合膜;采用FT-IR、XRD、SEM、TGA、力学强度和阻氧测试对复合膜材料进行分析,并探讨了不同GO添加量对复合膜结构及性能的影响。结果表明:CMH、CS、GO之间主要通过离子键和氢键作用,GO在CMH/CS基质中分散均匀,使得膜表面平整致密,断面具有层状结构。GO在整个复合体系中起增强作用,GO的添加使复合膜的力学性能和热稳定性明显提高,同时还改善了复合膜的氧气阻隔能力。当GO添加量为0.5%时,复合膜力学性能最佳,拉伸应力为73.63MPa、应变为20.24%、杨氏模量为2.28 GPa,断裂能为1 293.24 N/m;同时,其阻氧性能也最佳,气体透过系数为3.793 cm~3·cm/(m~2·s·Pa);此时膜材料的初始分解温度为242.4℃,最大热失重速率温度为274.5℃。     

FeCl3/聚丙烯酸透明导电木材的制备及性能研究

以巴尔沙木为原料,脱除木质素后,浸渍丙烯酸溶液并固化得到透明木材,进一步浸渍FeCl₃溶液得到FeCl₃/聚丙烯酸透明导电木材。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等方法对材料进行表征,结果表明：透明木材在质量分数为0.75%的FeCl₃溶液中浸泡60～70 min时,其电导率(0.017 S/m)最佳;经0.5 mol/L FeCl₃溶液浸泡后的透明木材,其拉伸强度可达6.03 MPa,相比未浸泡的透明木材(0.55 MPa)提高了近10倍。透明木材对人体不同动作表现出特征性电学变化,具有电阻传感性能,在导电薄膜、人体传感器等领域有潜在的应用价值。     

柔性导电薄木的微观结构与导电性能研究

为开发木基柔性导电材料,采用导电高分子对柔性薄木切片进行原位聚合,制备薄木-聚吡咯(PPy)和薄木-聚苯胺(PANi)两种导电材料,并对其微观形态、结构与导电性能进行研究。结果表明:通过聚合,薄木切片表面成功地附着了一层PPy纳米颗粒或PANi纳米棒,附着量和薄木的导电率均随聚合时间的延长而增加;弯曲角度对导电薄木的导电性能影响很小,电导稳定性优良,作为柔性电极材料,具有潜在的应用价值。     

油墨清洗剂的制备

油墨清洗剂的制备印刷油墨是印刷工业不可缺少的辅助材料,而使用油墨带来的污染和清洗问题则有待科学地解决。过去印刷工业所使用的油墨清洗剂是汽油、煤油、醚、酯及卤代烃等溶剂,虽然清洗速度快,成本低,但由于易燃、易爆、储存、使用很不安全,尤其在我国北方地区,...     

淀粉/木粉复合材料的制备与性能研究

以淀粉和木粉为原料,甘油为增塑剂,通过挤出成型制备淀粉/木粉可生物降解复合材料,重点研究淀粉/木粉混合比例对复合材料性能的影响。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和热重分析（TGA）对复合材料进行表征,并对复合材料的力学性能和吸水性能进行测试。实验结果表明：木粉的加入破坏热塑性淀粉的连续性,使复合材料的结晶度增大。复合材料的拉伸强度、吸水率和吸水厚度膨胀率随着木粉比例增大逐渐增大,断裂伸长率却逐渐降低。TGA测试结果表明,随着木粉加入比例增大,复合材料的热分解起始温度逐渐降低,但热分解的终止温度逐渐升高,淀粉和木粉两相依赖性逐渐减弱。     

石墨烯改性椰壳活性炭复合材料的制备及其电化学性能研究

以椰壳为原料,水蒸气活化法制备了椰壳活性炭(AC),并以乙醇和水作为溶剂,采用水热法将AC与石墨烯(GR)按质量比90∶0、90∶5、90∶54、90∶90和54∶90复合,将制得的复合材料(GAC1~GAC5)作为电极应用于超级电容器。通过氮气吸脱附、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)方法表征了活性炭的孔结构和表面形貌;采用循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)方法分析比较不同复合比例下超级电容器电极材料的性能。实验结果表明:在炭化温度800℃,活化温度900℃及活化时间1.5 h的条件下制备的椰壳活性炭比表面积为2482 m^2/g,其孔径主要分布在2~4 nm,孔容可达1.33 cm^3/g,在6 mol/L KOH电解液中比电容为85 F/g,石墨烯改性的复合材料GAC-5作为电极材料具有优异的电化学性能,在电流密度1 A/g时比电容可达186 F/g。     

/BAC的制备及其性能研究

采用竹活性炭(BAC)作为载体,以尿素为氮源,采用溶胶-凝胶法掺杂了N元素的TiO2/BAC,然后通过等体积浸渍法负载Pt,制备了铂、氮共掺杂型光催化剂(Pt/N/TiO2/BAC)。样品的N2吸附、XRD、FT-IR、XPS等分析结果表明:掺杂后BAC的比表面积、比孔容积等均有所下降,对中孔及大孔影响更明显;Pt、N共掺杂不改变TiO2的晶型类型,有利于TiO2在活性炭表面分散,N掺杂使晶粒粒径减小,Pt掺杂对晶粒粒径影响不明显;N、Pt通过化学键与TiO2相结合,实现了晶格掺氮,在催化剂表面形成了表面活性位Pt0。样品TiO2/BAC、Pt/TiO2/BAC、N/TiO2/BAC、Pt/N/TiO2/BAC在紫外光、氙灯照射下对水溶液中甲醛的降解研究结果表明:N掺杂拓宽了催化剂的光吸收范围,Pt掺杂增强了TiO2的光催化活性;Pt/N/TiO2/BAC的甲醛去除率达到TiO2/BAC的2.6倍,并且具有良好的分离性能。     

PAM/PEGDA相变储能导电木膜的制备与表征

以轻木为基材,以丙烯酰胺(AM)为改性单体,添加聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)为相变基元和交联剂,通过自由基聚合的方法制备了一种具有固-固相变储能的木膜。通过傅里叶红外光谱测试、机械性能测试、X射线衍射、差示扫描量热法以及热失重测试分析了样品的结构与性能。结果表明,轻木基板浸渍AM和PEGDA后力学性能显著提升;PEGDA含量为2.5%(质量分数)时,木膜拉伸强度取得最大值2.85 MPa;断裂伸长率在0.5%(质量分数)时取得最大值6.06%;PEGDA含量为2.0%(质量分数)时,木膜结晶度取得最大值47.7%;木膜的相变潜热焓在PEGDA含量2.0%(质量分数)时,达最大值25.63 J/g;木膜具有各向异性导电性能,沿纤维方向(x方向)最大电导率为2.99 S/m,垂直纤维方向(y方向)最大电导率为2.01 S/m;木膜浸渍0.5 mol/L FeCl_3溶液比浸渍相同浓度NaCl和AlCl_3溶液的电导率高,浸渍NaCl、AlCl_3和FeCl_3后,沿纤维方向木膜的电导率最大值分别为0.01,0.02和2.99 S/m,垂直于纤维方向电导率最大分别为0.03,0.04和2.01 S/m。聚丙烯酰胺/聚乙二醇二丙烯酸酯(PAM/PEGDA)相变储能导电木膜有望作为新型木基环保导电薄膜材料应用于柔性电子可穿戴领域及绿色建筑材料。     

铜纤维/脲醛树脂复合膜片的导电性能

属纤维填充聚合物复合材料作为电磁屏蔽材料和吸波材料具有广泛的应用前景(John,1990;Chen et al.,2004;谭松庭等,1999).金属纤维由于长径比较大,在复合材料中能够有效地形成导电网络,因此大大减少了导电粉末填充时的"闲置体积",同时由于形成网络时的搭接次数多,因而使接触电阻减少很多,所以用较少的金属纤维用量即可赋予复合材料优良的导电性能(范五一等,1996;于杰等,2005).导电纤维填充脲醛树脂胶黏剂制备电磁屏蔽胶合板(华毓坤等,1995;刘贤淼,2005)是木基电磁屏蔽复合材料的研究主流,但现阶段该研究方向存在一些不足.目前该类研究主要将导电纤维直接与胶黏剂混炼后热压制备电磁屏蔽胶合板,通过增加导电纤维填充量来提高材料屏蔽效能,然而单一增大导电纤维填充量使得胶合板胶合强度大大降低,材料胶合强度与屏蔽性能产生了互相制约,表现出屏蔽效能低和频带窄的缺点.     

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。     

竹炭导电率及高导电率竹炭制备工艺研究

通过对竹炭炭化过程的研究，得出炭化温度，炭化时间是影响石墨化和导电性能的重要因素。实验测定了不同炭化时间与炭化温度下的体积电阻率，含水率和产率，提出了以干馏的方法获取普通的竹炭原料，并通过二次加工制备高导电率竹炭的方法及工艺。     

松香/生物基丙烯酸酯压敏胶的制备与性能研究

以糠醛基单体甲基丙烯酸四氢糠基酯(THFMA)、歧化松香改性单体(DRM)为硬单体,及油脂基单体甲基丙烯酸月桂酯(LMA)为软单体,通过溶液聚合法分别合成了THFMA-LMA、DRM-LMA系列生物基压敏胶(PSA),详细探讨了硬单体与软单体组成比例、单体分子结构等对PSA性能的影响。研究结果表明：随着PSA中硬单体THFMA质量分数由10%增加到50%时,持黏力从0.48 h提高到72 h;且当THFMA质量分数为30%时,PSA的综合性能最佳,THFMA30-LMA的初黏力为2.28 N,180°剥离强度为143.6 N/m,持黏力达到21.25 h。另外与THFMA相比,以DRM作为硬单体在增强PSA力学性能的同时,还提高了PSA的热稳定性。     

聚苯胺/竹炭复合材料的制备及性能研究

利用竹炭(BC)的导电性和特殊的多孔结构,结合聚苯胺(PANI)的导电性,通过原位溶液聚合法制备了具有导电性能的聚苯胺/竹炭(PANI/BC)复合材料,考察了各种反应条件对复合材料电导率的影响.利用四探针、红外光谱、扫描电镜对复合材料的导电性能、分子结构、微观形貌进行表征测试.结果表明:当苯胺用量为1mL,引发剂过硫酸...     

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。     

松香/丙烯酸系复合高分子乳液的制备与性能研究

通过反相乳化法制备了小粒径的松香乳液 ,以它作为聚合种子 ,采用单体预乳液滴加的半连续乳液聚合方法 ,制备了以松香为核、聚合物为壳的松香 /丙烯酸系复合高分子乳液。并用动态光散射、扫描电子显微镜、差示扫描量热器和凝胶渗透色谱等对所制备的复合高分子乳液进行了表征 ,研究了松香及松香衍生物结构对聚合历程的影响 ,测定了不同松香含量乳液的 1 80°剥离和T型剥离强度 ,结果表明松香的引入可显著提高聚合物的粘结性能     

植物油基油墨连结料的制备

植物油基油墨连结料是以大豆油和桐油为原料,蒽醌和氧化锌为催化剂进行制备的,研究大豆油和桐油的比例、催化剂用量、反应温度、反应时间对植物油基连结料酸值和粘度的影响以及连结料性能的测试。桐油和大豆油质量比为9∶1,蒽醌和Zn O的质量比1∶1,催化剂的用量为4%,在310℃反应2 h条件下制备的植物油基油墨连结料粘度达到10.85 Pa·s,酸值为13.3 KOH mg·g-1。结果表明,以大豆油和桐油组成的混合油制备的植物油基油墨连结料能够用于油墨的生产,具有良好的油墨性能。     

Ag/BiOBr复合材料的制备及其光催化性能研究

通过贵金属负载对BiOBr进行修饰,采用一步法制备出花状结构的Ag/BiOBr复合光催化剂,并采用XRD、FE-SEM、TEM和UV-Vis等表征手段对复合材料的组成、形貌、结构进行了分析、表征,确定了Ag纳米粒子成功负载在BiOBr表面。在模拟可见光下降解MB、MO、RhB来评估复合材料的光催化性能,实验结果表明:Ag负载的Ag/BiOBr催化剂对MB具有较好的降解性能;当Ag负载量为2%时,光照120 min后99.6%的MB被有效降解;同时,Ag/BiOBr催化剂对多种污染物质均有良好的降解效果,具有潜在的实际应用前景。     

TiO_2/木材复合材料的制备及其性能研究

为提高木材的防潮阻燃性,采用水热法在木材表面负载二氧化钛(TiO_2)晶粒。观察TiO_2/木材复合材料表面形貌组织,检测其质量变化量(△m)、体积变化量(△v)、尺寸稳定性变化量(△D)、氧指数(LOI)和热稳定性。结果表明:木材表面TiO_2晶粒尺寸越小,TiO_2负载区域越密集,材料防潮阻燃性越好。最佳制备条件为反应温度80℃,反应时间1h,钛酸丁酯用量10mL,可使复合材料△m下降48.8%,△v下降24.3%,△D提高24%,LOI提高24.2%,半纤维素和纤维素的热解温度分别提高17.4%和5.4%。