利用水生植物水花生制备高吸水性树脂

以水生植物水花生(Alternanthera philoxeroides,空心莲子草)和丙烯酸为接枝共聚原料,通过自由基反应制备高吸水性树脂,对接枝聚合物进行FTIR、SEM的结构表征,同时对影响吸水树脂性能的因素进行优化。当水花生干粉用量10 g时,优化条件如下:活化温度为35℃,丙烯酸单体与水花生干粉质量比为6:1,丙烯酸中和度为56%,引发剂过硫酸钾的用量为单体质量的1%,交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺用量为单体质量的0.075%,引发温度为65℃。在此优化条件下制备的吸水性树脂吸水性能最好,对去离子水吸水倍数达到442 g/g。     

有机硅改性环氧树脂的光固化动力学与性能研究

目的研究紫外光固化有机硅改性环氧树脂的固化行为和性能。方法通过介电分析(DEA)研究光引发剂、热引发剂及有机硅含量对紫外光固化脂环族环氧树脂反应过程的影响,利用热重(TG)、差示扫描热(DSC)和显微硬度仪对有机硅树脂改性环氧树脂性能进行分析。结果发现光引发剂与热引发剂对固化效率可起到协同互补的作用,增加光引发剂和热引发剂的浓度,可缩短引发时间,加快固化速率,提高固化效率。与纯环氧树脂相比,有机硅改性环氧树脂的固化效率和初始分解温度都有所下降,但高温阶段降解速率明显降低,500℃的残炭率也得到提高。当加入质量分数为10%的有机硅时,固化物表现出较好的耐热性能,树脂维氏硬度可达31.75HV。结论紫外光可以很好地固化有机硅改性环氧树脂。     

基于纳米TiO2添加的新型航空涂料性能研究

目的解决纳米TiO_2在涂料中的团聚问题,同时实现增强涂层防腐蚀、疏水性能和耐紫外老化性能。方法以氯醚树脂为航空涂料的主要成膜物质,以经氟硅烷改性后的金红石型纳米TiO_2颗粒为主要吸光剂和疏水剂,配合其他合适填料和颜料制备一种新型航空涂料,通过拉拔法、硬度测试法、电化学极化曲线法、接触角测试法和人工紫外加速老化等测试手段分别对涂层的力学性能、电化学性能、疏水性能和耐紫外老化性能进行研究。结果改性后的金红石型纳米TiO_2颗粒的分散性及与氯醚树脂的相容性得到改善。当添加量为2%~3%时,涂层腐蚀防护性能、表面疏水性、耐紫外老化性能达到最佳,附着力、硬度等力学性能达到航空涂料的基本使用要求。结论该涂料有效地解决了纳米TiO_2在涂料中的团聚问题,提高了涂层的防腐蚀、疏水性能和耐紫外老化性能。     

聚丙烯酰胺改性有机硅材料对硅藻、贻贝附着的影响

采用聚丙烯酰胺共聚物对有机硅弹性体进行了共混改性,并对改性有机硅材料进行了静态水接触角、扫描电镜、X射线能谱的分析与表征。结果发现,当改性有机硅涂层浸水时,聚丙烯酰胺共聚物能够吸水并在有机硅涂层表面形成亲水性微凝胶,从而提高了有机硅表面的亲水性。进而考察了改性有机硅涂层对硅藻、贻贝附着的影响,结果显示添加该共聚物后,有机硅涂层的能够较好的抑制硅藻、贻贝的附着,其防污性能得到了显著的提高。     

硬脂酸和硅烷偶联剂KH570对氧化钙疏水改性研究

为开发事故情况下高浓度毒性有机物污染土壤快速固化/稳定化材料,本文以氧化钙(Ca O)为基材,硬脂酸和硅烷偶联剂KH570为两种改性剂,采用湿法工艺对Ca O粉体进行表面疏水改性,探讨不同工艺条件对改性效果的影响,并对改性后Ca O的形态和结构进行表征.结果表明,硬脂酸改性氧化钙的最佳工艺条件为:硬脂酸添加质量分数5%,改性温度30℃,改性时间30 min;KH570改性Ca O的最佳工艺条件为:KH570添加量0.02 m L·g-1Ca O,改性时间40 min.改性后Ca O的接触角均大于90°.傅里叶红外和扫描电镜分析表明,两种改性剂均以化学吸附的方式包覆在Ca O表面,达到了表面疏水改性的目的.     

添加纳米SiO2空芯微球的水性丙烯酸 涂料性能研究

目的将纳米SiO_2空芯微球加入水性丙烯酸成膜物中,制备出一种性能优异的水性丙烯酸涂料。方法采用扫描电子显微镜(SEM)、拉开法附着力测试、氙灯加速老化试验、酸性盐雾试验、电化学交流阻抗(EIS)等方法对涂层的微观形貌、常规力学及电化学性能进行系统性研究。结果 SEM形貌表明,添加的玻璃微球与成膜物之间具有良好的相容性和稳定性,改性后的涂层在常温和高温环境下具有较好的附着力。盐雾试验和氙灯加速老化试验结果进一步显示改性后的涂层具有较好的耐老化性能,在酸性环境下有着较好的耐蚀性能。从电化学交流阻抗对比结果可明显观察到添加微球的水性丙烯酸涂层耐腐蚀性能提高了50%。结论将纳米SiO_2微球加入水性丙烯酸成膜物中,可有效改善水性丙烯酸涂料的环境适应性,同时能够有效提升其防腐性能。     

催化剂厂滤渣制备高吸水复合材料的研究

炼油催化剂厂在生产过程中每年要排除大量的滤渣,对滤渣成分进行了分析,其中SiO2含量为60%左右,Al2O3含量为10%左右,重金属含量不超过土壤环境质量标准值(GB15618-95)。以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和催化剂厂滤渣等为主要原料,采用水溶液聚合法制备出了滤渣/P(AA-AM)高吸水复合材料,考察了引发剂用量、交联剂用量、单体中和度及滤渣用量对复合材料吸液倍率的影响。结果表明,当中和度为80%,滤渣、引发剂和交联剂用量分别为丙烯酸单体质量的25%、1.0%和0.04%时所制得复合材料吸蒸馏水、自来水和0.9%NaCl达到了1093.2g/g、323.4g/g和74.39g/g。复合材料在25℃下干燥10d,还保持50%的吸水量,在70℃下干燥10h吸水凝胶还可以保持40%的吸水量,表明复合材料具有良好的保水性能。     

GO-TiO2改性中空纤维膜的制备条件及抗污染性能研究

以氧化石墨烯(GO)与纳米二氧化钛(TiO_2)为改性剂,采用界面聚合法与抽滤吸附结合,对聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜(简称原膜)进行表面改性,得到新型纳米改性膜(简称GO-TiO_2改性膜).研究改性膜的制备工艺条件及其对腐殖酸(HA)的吸附截留性能与抗污染特性.结果表明:(1)最佳制备工艺条件为:钛酸丁酯2 m L、GO 1 mg、间苯二胺1%(质量分数)、间苯二胺浸泡时间8 min、均苯三甲酰氯0.2%(质量分数)、均苯三甲酰氯浸泡时间10 min;(2)亲水性提高显著,亲水性表面为GO-聚酰胺-TiO_2复合结构,改性膜接触角由80.6°±1.8°下降到38.6°±1.2°;(3)抗污染性能提高明显.改性膜通量总衰减率由改性前的51.2%下降到35.6%,过滤周期约为原膜的2.5倍;反冲洗后膜通量恢复率由69%提高到96%.     

AA-HPA-AMPS阻垢剂最佳合成条件研究

通过溶液聚合方法,以丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸为单体,以过硫酸铵为引发剂,合成AA-HPA-AMPS聚合物。固定聚合物浓度为4mg/L,分别考查反应时间、反应温度(X1)、引发剂用量(X2)、单体配比(X3)对聚合物阻CaCO3垢性能的影响,并设计了正交实验,得出聚合物在90℃、引发剂用量为13.5%、M(AA)∶M(HPA)为7∶3时,阻CaCO3垢率最高为80.9%。为探究此聚合物是否有更高的阻垢性能,应用多元回归分析对正交实验结果进行分析及验证,聚合物阻CaCO3垢效率y与各影响因素x之间基本满足y=-146.825+16.25x2,最佳聚合条件为X2=14.5,y为90.20%。     

适用于DOT4制动液环境丙烯酸氨基烤漆的制备与性能研究

目的提高丙烯酸氨基烤漆的耐DOT4制动液性能,并保留其良好的耐冲击性能。方法通过制备高酸价的丙烯酸树脂并与一定量的高分子量的环氧树脂(E20)共混改性后,与氨基树脂混合加热固化制备涂层,分别采用DOT4制动液高温浸泡法、划格法和冲击试验测涂层的耐制动液、附着力和耐冲击性能。结果成功制备了酸价为60 mg KOH/g与固含量为60%高酸价丙烯酸树脂。当高酸价丙烯酸树脂以质量比为3:1的比例与氨基树脂混合并加入4%的E20时制备的涂层具有优异的综合性能,涂层的附着力为0级,耐冲击性能为50 kg·cm,在100℃的DOT4制动液中浸泡7 h后,涂层不脱落,不起泡。结论该方法适用于提高丙烯酸氨基烤漆的耐DOT4制动液性能。     

二氧化硅-聚苯胺-氧化石墨烯复合纳米材料改性水性涂层的制备及防腐蚀性能研究

目的将SiO2-PANI-GO三维复合物添加到水性醇酸涂层中,并对改性涂层防腐蚀性能进行研究。方法将纤维状的PANI和球状SiO2与片状的GO进行复合,通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)对复合物进行材料表征。将纳米复合物作为填料按照1%的质量比添加到水性涂层中,利用电化学阻抗(EIS)研究涂层改性后的防腐蚀性能。结果SEM图像表明,SiO2-PANI-GO复合物为表面复合了纤维状PANI和球状SiO2的片层状GO。FT-IR及XRD证明了SiO2-PANI-GO复合物的成功制备。EIS结果表明,添加了SiO2-PANI-GO三维复合物改性后,水性醇酸涂层的阻抗提高了2个数量级,其中以SiO2与PANI-GO比例为1:4时效果最好。结论水性醇酸涂层中添加SiO2-PANI-GO/WAV三维复合物,可以增加腐蚀介质侵蚀基底的路径,有效提高涂层的防腐性能。     

以淀粉为模板多孔纳米氧化铈的制备及其催化性能研究

为获得多孔纳米CeO₂（氧化铈）,以淀粉为生物模板,以Ce（NO₃）₃·6H₂O为铈源,在温和条件下制备出海绵状的多孔纳米CeO₂,同时考察了焙烧温度、碱液、铈源投加量对样品形貌的影响.利用XRD（X射线衍射光谱）、SEM（扫描电镜）、N₂吸附-脱附等表征手段对合成的多孔纳米CeO₂进行物相组成、微观形貌及孔径大小分布的分析.通过湿式催化过氧化试验,探究其对腈纶废水中有机物COD_Cr的催化降解性能.结果表明:①所制备的多孔纳米CeO₂具有多孔结构,孔径分布范围为2~4 nm,孔容为0.225 cm3/g,BET比表面积为256.426 m2/g;②多孔纳米CeO₂的最佳制备条件为1 g淀粉溶解于20 mL水中,加入0.02 mol Ce（NO₃）₃·6H₂O,以5%的氨水调节前驱体混合液pH,以1℃/min升至400℃,焙烧4 h,得到海绵状的多孔纳米CeO₂.③以不同形貌的CeO₂作为湿式催化反应中的催化剂,催化降解腈纶废水中有机物,其中以制备的多孔纳米CeO₂催化性能最佳,COD_Cr去除率可达82.5%.研究显示,焙烧温度、碱液、铈源投加量均可影响样品的形貌,在湿式催化过氧化处理腈纶废水试验中,多孔纳米CeO₂能显著提高废水COD_Cr的去除率.      

自组装纳米ZnO光催化二甲基亚砜废水实验研究

可生化性很差的二甲基亚砜废水严重危害了环境和人们的健康,目前寻求一种高效降解该种废水的材料尤为重要。利用自组装技术制备纳米ZnO材料是近年来研究的热点。实验由此入手,以NH2/SiO2为基底,采用分子自组装法在常温下制备出了ZnO/NH2/SiO2光催化材料,并利用此材料与传统sol-gel法制备的纳米ZnO材料在紫外灯照及有无通入空气条件下,对二甲基亚砜废水的降解效果进行了对比研究。结果表明,未通入空气条件下,自组装法制备的ZnO和sol-gel法制备的ZnO对废水的降解率分别为63.8%和34.7%;通入空气条件下,自组装法制备的ZnO和sol-gel法制备的ZnO对废水的降解率分别为70.9%和57.9%。结果表明,自组装技术制备的纳米ZnO在通入空气条件下降解难生化的二甲基亚砜废水效果是最好的。     

钛合金表面微弧氧化涂层在模拟海洋环境下摩擦腐蚀规律研究

目的 研究TC17钛合金及其表面微弧氧化(Microarc Oxidation,MAO)涂层在模拟海洋大气环境下发生摩擦腐蚀行为的规律及特征.方法 利用微弧氧化技术,在TC17钛合金表面原位生长MAO涂层,通过SEM、EDS以及XRD对MAO涂层微观结构、元素分布以及相组成进行检测分析.采用电化学工作站和摩擦腐蚀设备研究试样在模拟海洋环境条件下的耐腐蚀及摩擦腐蚀的性能.结果 在硅酸盐中制备的MAO涂层,表面微孔尺寸较小,且分布均匀,MAO涂层与基体结合良好,无明显微裂纹等缺陷的存在,其平均厚度约为15.8μm.MAO涂层主要有金红石相、锐钛矿相和SiO2相组成.MAO涂层的自腐蚀电位较基体有所提高,而其钝化电流密度则显著降低.MAO涂层在腐蚀液中表现出较低的摩擦系数,开路电位缓慢降低.结论 TC17基体表面氧化膜在摩擦开始瞬间发生破裂,难以起到有效的防护作用,而MAO涂层由硬度较高的金红石相和SiO2相组成,在摩擦腐蚀过程中,能够起到优异的耐磨损腐蚀的作用.     

SiO_2对PVDF/PMMA/TPU五孔膜结构与性能的影响

在PVDF/PMMA/TPU铸膜液中添加SiO2,采用相转化法制备有机/无机共混五孔膜,并经接触角实验、扫描电子显微镜、超滤实验和拉伸实验分别对不同SiO2添加量下膜的亲水性能、微观结构、超滤性能和机械性能进行了分析。结果表明,当SiO2添加量为0.5%时,膜的亲水性较好,结构形态也有所改善,此时纯水通量为164.8 L/(h.m2),同时截留率可达76.8%,膜的拉伸性能也有所提高;但是SiO2含量过高的情况下,膜的各项性能指标会因SiO2颗粒的团聚现象而下降。     

无机添加剂对PVDF/PMMA/TPU中空纤维共混膜结构与性能的影响

采用相转化法制备纳米氧化物PVDF/PMMA/TPU共混中空纤维膜。测定共混膜的纯水接触角和黏度、并经扫描电子显微镜、共混膜的超滤实验和拉伸实验分别对不同添加剂膜的亲水性能、微观结构、超滤性能和机械性能进行了分析。结果表明,纳米氧化物的加入使膜的性能有明显的改善,其中无氧化物、添加SiO2、TiO2、Al2O3的PVDF/PMMA/TPU复合膜对牛血清白蛋白的截留率分别为28.7%、65.8%7、1.4%和79.6%,同时添加无机氧化物的膜水通量也较未添加无机氧化物的膜有所提高;而且无机氧化物的加入还能改善膜的亲水性能和机械性能。     

土壤施硅对水稻吸收砷的影响

通过盆栽试验研究在2种砷污染土壤中施加硅对水稻幼苗吸收砷的影响.结果表明,施加外源硅没有显著提高幼苗期水稻植株地上部和地下部生物量,也没有显著影响低砷土壤中水稻植株地上部和地下部的磷浓度,却使高砷土壤中水稻植株地上部磷浓度增加18%～39%,但对地下部磷浓度影响不大.同时与不施硅相比,无论是否调节硅酸钾溶液的pH值,施加2种浓度的外源硅均显著降低水稻植株地上部和地下部砷浓度.在低砷土壤中施加2种浓度的外源硅使水稻植株地上部砷浓度降低36%～59%,地下部砷浓度降低15%～37%.在高砷土壤中加硅,地上部砷浓度降低42%～58%,地下部砷浓度降低70%～82%.此结果与水培试验结果相一致,并对可能的机理进行了解释.     

镁硼硅晶膜改性技术对镍-磷复合镀层组织性能的影响

目的 通过研究镁硼硅晶膜改性技术对镍-磷复合镀层组织性能的影响,开发并提升工业应用价值较高的非晶态镍-磷镀层.方法 采用镁硼硅晶膜改性处理技术,在45#钢基材上制备Ni-P化学镀层,通过扫描电子显微镜等设备,检测处理后镀层的微观形貌、组织结构和耐磨耐蚀性能,结合镁硼硅水体活化表征,分析镁硼硅晶膜改性技术对镍-磷镀层的强化机理.结果 相比传统的Ni-P镀层,镁硼硅改性晶膜处理的Ni-P镀层表面平整,分布均匀,表面致密度明显提升,摩擦因数减小了约32％,腐蚀电位正移221 mV,腐蚀电流为原来的1/2,腐蚀质量损失速率明显较低,耐腐蚀性能更为优异.经过镁硼硅改性晶膜处理的水体分子团明显减小,活性提升,这说明经过处理后的水体易于溶解来自复合陶瓷中的硅石和硼素等物质,在Ni-P镀层形成致密的晶膜,提高镀层的综合防护性能.结论 经过镁硼硅晶膜改性处理后,Ni-P镀层表面致密度和耐磨耐蚀性能有了明显的提升,具有更为宽广的工业应用价值.