复合油品减阻剂初步合成及性能测试北大核心

为了解决高分子聚合物类油品减阻剂存在的抗剪切性能差的问题,将纳米粒子与聚合物减阻剂进行复合,采用硅烷偶联剂对无机纳米粒子(Si O2、蒙脱土、V2O5、Ca CO3、Ti O2)进行亲油改性,并分别将改性纳米粒子与自制的界面相容剂及聚α-烯烃复配制备了一类新型的复合油品减阻剂。减阻剂试验环道测试结果表明:含有纳米Si O2和纳米蒙脱土的减阻剂抗剪切效果最佳,所制备的复合油品减阻剂不仅抗剪切性能提高了约200%,而且减阻增输性能也得到相应的提高。     

复合油品减阻剂初步合成及性能测试

为了解决高分子聚合物类油品减阻剂存在的抗剪切性能差的问题,将纳米粒子与聚合物减阻剂进行复合,采用硅烷偶联剂对无机纳米粒子(Si O2、蒙脱土、V2O5、Ca CO3、Ti O2)进行亲油改性,并分别将改性纳米粒子与自制的界面相容剂及聚α-烯烃复配制备了一类新型的复合油品减阻剂。减阻剂试验环道测试结果表明:含有纳米Si O2和纳米蒙脱土的减阻剂抗剪切效果最佳,所制备的复合油品减阻剂不仅抗剪切性能提高了约200%,而且减阻增输性能也得到相应的提高。     

聚合物基纳米复合材料作为油品减阻剂的相关分析

针对当前聚α-烯烃类油品减阻剂抗剪切性能差的问题,探讨了在油品减阻剂研究中引入聚合物基纳米复合材料技术,依靠纳米粒子的微观效应提高减阻剂分子强度及抗剪切性能的可能性.综述了聚合物基纳米复合材料的技术特点和应用价值,基于聚烯烃类纳米复合材料的研究成果,结合聚α-烯烃油品减阻剂的结构和组成特性,讨论了利用聚合物基纳米复合材料技术制备复合油品减阻剂的基本构想,设计了合成方案,分析了技术关键点,展望了预期性能.     

双峰MWD聚α-烯烃油品减阻剂的研制

以络合型TiC13催化剂、N型Ziegler-Natta催化剂和[O,O,N,N]茂金属为主催化剂,采用本体聚合方法,制备了单峰和双峰聚α-烯烃油品减阻剂,考察了催化剂的种类与用量对聚α-烯烃分子质量、分子质量分布及减阻剂性能的影响.结果表明:3种催化剂中,[O,O,N,N]茂金属催化剂的催化效率最高,制备的聚α-烯烃分子质量、分子质量分布及减阻性能最优;使用双金属络合型TiC13和[O,O,N,N]及N型Z-N和[O,O,N,N]制备的双峰聚α-烯烃减阻剂的起效速度和减阻效果均优于单峰聚α-烯烃减阻剂.     

本体聚合油溶性减阻剂的抗剪切性能

通过对采用Ziegler-Natta催化剂引发α-烯烃本体聚合法制备的油溶性减阻剂抗剪切性能的研究,发现随着剪切次数的递增,减阻率明显下降,并最终趋于零.随着加剂浓度的增加,抗剪切性能明显提高.试验结果可以为现场试验或现场应用提供有效的依据.     

新型载体Z-N催化剂在减阻剂制备中的应用

N型催化剂是新一代高效载体Z-N催化剂,与第一代Z-N催化剂相比,具有比表面积大、催化活性高等特点。以常见的α-烯烃单体为原料,N型催化剂为主催化剂,三乙基铝为助催化剂,通过两步本体聚合法制备聚α-烯烃减阻剂,利用减阻剂室内评价环道考察不同因素对聚合产物减阻性能的影响。结果表明:主催化剂用量和主助催化剂比例都存在最佳值,过大或过小都不利于高分子量聚α-烯烃的形成,进而导致其减阻增输性能下降;外给电子体CMMS的加量增加,聚合产物的增输率先上升后下降,同样存在最佳用量;在0℃反应温度条件下的本体聚合产物增输率最大。采用新型高效载体催化剂制备的聚α-烯烃减阻剂对油品的增输率为48%,不但提高了聚合产物的减阻性能,而且降低了减阻剂生产中的催化剂成本。     

偶联剂改性纳米二氧化钛的分散性研究

纳米二氧化钛(TiO2)表面活性强、颗粒间易发生团聚,又由于其表面疏油亲水性能,导致在有机物介质中分散不均匀,从而大大减少了纳米TiO2的应用。为了充分利用其优异的性能,本研究分别使用KH550、KH560、KH570三种硅烷偶联剂改性纳米TiO2,通过沉降分析法、傅里叶红外光谱仪测试(FTIR)、热失重分析(TG)和XRD粒径分析表征与测试改性前后的纳米二氧化钛性能。     

SiO2纳米粒子改性PVDF复合材料气体渗透行为

为改进聚偏氟乙烯(PVDF)的渗透性能，采用硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对SiO₂进行表面改性，通过熔融共混法制备SiO₂/PVDF纳米复合材料，并研究改性前后纳米粒子对复合材料热力学性能、力学性能及气体阻隔性的影响。结果表明改性SiO₂(N-SiO₂)在基体中的分散性显著提高：掺杂改性纳米粒子后，PVDF的渗透系数显著降低；由于改性SiO₂良好的分散性，PVDF/N-SiO₂阻隔性能更为优异，其中1.0%N-SiO₂体系的渗透系数较纯PVDF降低18.6%，气体阻隔性最佳；随着温度上升，复合材料的渗透系数随之增加。研究结果可为柔性立管内衬层材料阻隔性改善提供参考。(图9，表2，参20)     

热处理复合硅乳液浸渍杨木表面疏水性的研究

以微、纳米二氧化硅和硅油(羟基硅油和含氢硅油)为主要原料,经高压均质制备了二氧化硅/硅油复合乳液(CSE),稀释后与催化剂混合,经真空-加压浸渍后联合180 ℃热处理改性东北青杨边材,构建疏水表面。测试并分析了改性材表面的接触角、滚动角、表面粗糙度,并采用场发射扫描电子显微镜-X射线能量色散谱仪和原子力显微镜观察改性材表面的微观形态并对细胞壁中的元素分布进行了检测。结果表明:1)2.7%CSE/热改性材的3个切面上的水分接触角和滚动角均达到了超疏水性的要求,随着CSE质量分数的进一步增加,改性材表面的疏水性呈递减趋势;2)与高质量分数的复合硅乳液相比,2.7%CSE/热改性材的3个切面的各项粗糙度与荷叶表面粗糙度最接近,单独依靠木材表面或硅树脂膜自身的粗糙度均无法模拟出与荷叶表面相似的粗糙度;3)改性材表面生成了和荷叶表面乳突相类似的新纳米、微米两级复合乳突;4)复合硅乳液中的Si元素渗入了木材细胞壁,且在木材表面有大量沉积。      

胶合板用改性低毒脲醛树脂胶的研制

采用粒度分析仪测定纳米SiO2在脲醛树脂的分散状态,并运用正交试验手段,研究改性低毒脲醛树脂的最佳制备方法.结果表明,当甲醛与尿素的摩尔比为1.15,合成树脂后于室温下采用机械共混法导入0.5%表面经硅烷偶联剂KH550处理过的纳米SiO2时,所制成的改性脲醛树脂压制的胶合板甲醛释放量达到E1级,胶合强度达到Ⅱ类板要求,成本估算比纯脲醛树脂高5%左右,但环保性能好,社会效益和生态效益明显.     

纳米羟基磷灰石改性生物炭对铜的吸附性能研究

为了提高生物炭对重金属铜的吸附能力,选取小麦秸秆作为原料,将不同比例纳米羟基磷灰石与秸秆混合均匀,在600℃高温限氧条件下制备了羟基磷灰石改性生物炭材料,比较了生物炭和生物炭改性材料对铜的吸附特性,同时分析了两者间的表面特征等。结果表明:热重分析显示,生物炭表面附着纳米羟基磷灰石可以提高生物炭的热稳定性;扫描电子显微镜分析显示,纳米羟基磷灰石可以较为均匀地附着在生物炭表面,但同时会伴随不同程度的聚集现象;接触角测试结果显示,生物炭表面附着纳米羟基磷灰石可降低其疏水性;生物炭和生物炭改性材料对铜的吸附符合伪二级动力学模型,生物炭改性材料可使铜的吸附速率提高7.69%~130.77%;生物炭和生物炭改性材料对不同浓度的铜吸附符合Langmuir等温吸附模型,对铜的最大吸附量分别为32.65 mg·g~(-1)和57.01 mg·g~(-1)。     

SiO_2和TiO_2改良木材表面性质的研究进展

SiO_2、TiO_2作为性质稳定、无毒无害的无机粒子,作用于材料表面能使材料表面性质发生变化。木材表面直接影响产品价值,而天然木材表面性质欠佳,需要对其进行改良。SiO_2、TiO_2不仅可以改良木材表面润湿性、燃烧性和耐候性,甚至能使木材表面获得超疏水性、光催化性等新功能,综述了该领域所取得研究成果的基础上,对未来SiO_2、TiO_2改良木材表面性质改性技术的研究重点和方向提出了一些意见和建议。     

SiO_2和TiO_2改良木材表面性质的研究进展

SiO_2、TiO_2作为性质稳定、无毒无害的无机粒子,作用于材料表面能使材料表面性质发生变化。木材表面直接影响产品价值,而天然木材表面性质欠佳,需要对其进行改良。SiO_2、TiO_2不仅可以改良木材表面润湿性、燃烧性和耐候性,甚至能使木材表面获得超疏水性、光催化性等新功能,综述了该领域所取得研究成果的基础上,对未来SiO_2、TiO_2改良木材表面性质改性技术的研究重点和方向提出了一些意见和建议。     

阻燃型聚丙烯基木塑复合材料的正交优化

为获得性能良好的阻燃型聚丙烯基木塑复合材料(WPC),从理论上估算WPC中木粉(WF)所含的羟基(—OH),以指导调整膨胀型阻燃剂(IFRs)中聚磷酸铵(APP)与季戊四醇(PER)的比例及用量,通过正交试验对其进行优化。利用前期试验得到的协效剂组MgO/EG/SiO_2(其组成为m(MgO)∶m(可膨胀石墨,EG)∶m(SiO_2)=1∶5∶5,配比为m(IFRs)∶m(MgO/EG/SiO_2)=1.00∶0.18)对优化后的APP/PER进行阻燃增效,进一步提高WPC的阻燃性能。结果表明,当m(APP)∶m(PER)=2.0∶0.6、IFRs的质量分数为25%时的IFRs1对WPC的阻燃效果最为显著。IFRs1及MgO/EG/SiO_2的同时加入可有效提高WPC的热稳定性,其残炭率提高至24.79%。WPC/IFRs1的热释放速率峰和总热释放量比WPC分别降低了33.9%和10.4%,WPC/IFRs1/MgO/EG/SiO_2的热释放速率峰和总热释放量比WPC分别降低了39.15%和15.99%。硅烷偶联剂KH550、钛酸酯偶联剂NDZ-201和铝酸酯偶联剂DL-411-DF处理均能提高WPC/IFRs1/MgO/EG/SiO_2的力学性能和阻燃性能,其中KH550的效果最好。     

纳米TiO2的表面改性研究

分别采用4种硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂对纳米TiO2的表面进行改性,并对改性前后的纳米TiO2在丙酮中的沉降时间进行测试,发现4种偶联剂改性后的纳米TiO2完全沉降时间明显增加,其中钛酸酯偶联剂TC-2的改性效果相对最好。以TC-2为例分别探讨了改性剂用量,改性温度及pH对改性效果的影响。傅立叶红外光谱分析表明,TC-2成功结合到纳米粒子TiO2表面。     

硅烷偶联剂处理对PE表面粘结性能的影响

用硅烷偶联剂KH550对聚乙烯表面进行预处理后制备环氧涂层,并与其他常规处理方法(砂纸打磨、喷砂、火焰极化)处理过的PE表面与环氧涂层的粘接性能进行比较.结果表明:经过KH550处理后的PE粘结强度比打磨、喷砂、火焰极化处理分别提高了80％、66％和43％;KH550质量分数在5％～10％,水解时间为48 h的粘结效果最佳;经过60℃热水浸泡20 d后,用硅烷偶联剂KH550处理过的聚乙烯与环氧的粘结强度仍然保持在5MPa,且破坏状态为环氧内聚,耐水性优于传统的处理方式.(表2,图2,参6)     

TiO2/PDMS增强表面热改性木材耐老化性的协同效应

目的表面热改性木材是一种常见的室外用木材,但易受光照和水分的作用发生老化现象,这在一定程度上限制了它的应用。因此,探究一种有效可行的改性方法提高表面热改性木材的耐老化性能十分必要。方法本研究采用二氧化钛(TiO₂)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)单独或复合处理作为表面热改性的预处理手段,采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)测试其微观结构和表面物质的变化,探讨了不同处理手段对于提高表面热改性木材耐老化性能的改性效果及其作用机理。结果TiO₂或PDMS单独改性处理不能有效提高表面热改性材的耐老化性能。TiO₂/PDMS复合改性处理有效提升了表面热改性材在老化过程中的颜色稳定性、疏水性能和耐磨性能,这是TiO₂的紫外屏蔽效应和PDMS的防水效应共同作用的结果。木材表面形成的纳米TiO₂能够散射、反射和吸收紫外光,防止木材内部组分因吸收紫外光发生剧烈降解,PDMS可减少TiO₂颗粒因水分和摩擦影响而产生的流失。结论TiO₂/PDMS复合改性处理对改善表面热改性材耐老化性能具有协同作用。      

杉木 - 纳米SiO2复合材料结构表征及复合机理研究

杉木木材可与纳米SiO2通过类似生物拟态矿化的过程进行复合,其力学性能等提高的程度取决于两者间的界面结构和结合状态.通过SEM,TEM表征杉木 - 纳米SiO2复合材料的结构;并基于二元复合理论,结合XRD和EDXA等分析其复合机理.结果表明,纳米SiO2粒子多数以纳米尺度分布在木材细胞壁上,并有部分沉积在木材中的纳米空间;纳米SiO2与木材组分既有原位复合,但主要是其表面的大量不饱和残键和游离羟基与杉木组分中的羟基形成化学结合.     

氨基化纳米纤维素改性无醛装饰纸的制备及性能

为了研究氨基化纳米纤维素(AEAPMDS-CNC)改性无醛装饰纸吸附CO2的性能,通过3-(2-氨基乙氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷(AEAPMDS)接枝到纳米纤维素(CNC)改性无醛装饰纸,采用傅里叶红外光谱对AEAPMDS-CNC进行表征,分析AEAPMDS和CNC质量分数、反应时间及叔丁醇对浸渍纸吸附CO2性能试验,对改性后的无醛装饰纸的表面胶合性能和表面耐磨性能进行了测试。结果表明:改性剂没有破坏CNC的基本形态,AEAPMDS与CNC接枝成功;浸渍纸的吸附性能随AEAPMDS、CNC质量分数的增加而增加,随反应时间的增加而适当增加,最佳时间为4 h,叔丁醇的存在也有利于提高其吸附性能;装饰纸吸附量最大为1.606 mmol/g,对其是否可重复吸附仍在进一步探究中;改性后的无醛装饰纸的表面胶合强度基本不变,表面耐磨性能有一定的提高。     

磁性核壳纳米材料的制备及其吸油性研究

利用溶剂热法制备了高分散Fe3O4纳米微球,以此为核,制备了2种核壳型亲水纳米微球Fe3O4@SiO2和Fe3O4@mSiO2,通过TEM、FTIR和N2吸脱附等温曲线来表征微球,并通过表面疏水改性改变微球表面性质得到2种疏水材料:材料1和材料2.将这2种疏水材料应用于机油、柴油的吸油性研究.结果表明:具有介孔结构的材料2对柴油的吸油率可达9.67g/g,对机油的吸油率可达15.03g/g,材料再生后可重复使用5~6次.