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通过溶液共混法制备了环氧树脂/纳米介孔MCM-41和环氧树脂/纳米SiO2复合材料,研究了结构不同的填充颗粒、不同的填充颗粒含量及其复合材料的分散性与力学性能.结果表明,由于这种具有双重纳米结构(纳米级颗粒尺寸和纳米级的介孔结构)的介孔分子筛MCM-41能与基体形成新型网络复合结构,因此在纳米介孔MCM-41的含量适当(小于10%,质量分数,下同)时,纳米介孔MCM-41能均匀地分散在环氧树脂基体中,有效地提高复合材料的拉伸强度.而含量较高(不低于5%)的实心纳米SiO2将在环氧树脂基体中产生大量团聚体,使复合材料的拉伸强度降低.

关键词: 纳米复合材料 , 纳米介孔MCM-41 , 纳米SiO2 , 环氧树脂 , 分散性

硅烷修饰对环氧树脂/纳米介孔MCM-41复合材料性能的影响

王娜 , 梁艳 , 张军旗 , 李明天 , 张劲松

材料研究学报

用偶联剂将纳米介孔MCM--41粉体修饰后与环氧树脂溶液共混, 制备出环氧树脂/MCM--41纳米复合材料. 研究了偶联剂的含量和不同溶剂的修饰对纳米介孔MCM--41粉体分散性和复合材料力学性能的影响. 结果表明, 加入适量的偶联剂和在极性较小的介质中修饰, 可制备出单分散的纳米介孔MCM--41颗粒增强的新型网络复合材料. 偶联剂中的有机基团--(CH$_{2}$)$_{3}$--NH$_{2}$不仅进入孔道、修饰了MCM--41的孔壁, 而且使介孔分子筛保持了有序的孔道结构. 环氧树脂高分子链与偶联修饰后的MCM--41颗粒的内、外表面以强烈的化学键结合, 使MCM--41颗粒均匀分散在聚合物基体中, 提高了材料的力学性能, 其拉伸强度比基体树脂提高了69\%, 杨氏模量提高了90\%.

关键词: 复合材料 , mesoporous MCM-41 , epoxy resin , silane coupling agent

单分散短棒状介孔二氧化硅的制备

李明天 , 王娜 , 梁艳 , 张劲松

材料研究学报

在温和碱性条件下, 以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂, 正硅酸乙酯为硅源, 平平加Os--25为助剂, 制备出轴向尺寸为200 nm左右, 径向尺寸在60$\sim$80 nm范围内的单分散短棒状纳米介孔二氧化硅MCM--41. 研究了CTAB用量、平平加Os--25的用量、反应时间等因素对介孔形貌和纳米粒子分散性的影响. 结果表明, 适量的非离子表面活性剂平平加Os--25具有助模板剂的作用, 可以有效地提高纳米介孔粉体的有序性. 平平加Os--25与十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比在0.02$\sim$0.06范围内, 可以得到有序性好、分散性好的短棒状介孔二氧化硅MCM--41

关键词: 无机非金属材料 , null , null

硅烷修饰对环氧树脂/纳米介孔MCM-41复合材料性能的影响

王娜 , 梁艳 , 张军旗 , 李明天 , 张劲松

材料研究学报 doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2005.01.016

用偶联剂将纳米介孔MCM-41粉体修饰后与环氧树脂溶液共混,制备出环氧树脂/MCM-41纳米复合材料.研究了偶联剂的含量和不同溶剂的修饰对纳米介孔MCM-41粉体分散性和复合材料力学性能的影响.结果表明,加入适量的偶联剂和在极性较小的介质中修饰,可制备出单分散的纳米介孔MCM-41颗粒增强的新型网络复合材料.偶联剂中的有机基团-(CH2)3-NH2不仅进入孔道、修饰了MCM-41的孔壁,而且使介孔分子筛保持了有序的孔道结构.环氧树脂高分子链与偶联修饰后的MCM-41颗粒的内、外表面以强烈的化学键结合,使MCM-41颗粒均匀分散在聚合物基体中,提高了材料的力学性能,其拉伸强度比基体树脂提高了69%,杨氏模量提高了90%.

关键词: 复合材料 , 介孔MCM-41 , 环氧树脂 , 硅烷偶联剂

单分散短棒状介孔二氧化硅的制备

李明天 , 王娜 , 梁艳 , 张劲松

材料研究学报 doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2006.02.014

在温和碱性条件下,以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,平平加Os-25为助剂,制备出轴向尺寸为200 nm左右,径向尺寸在60～80 nm范围内的单分散短棒状纳米介孔二氧化硅MCM-41.研究了CTAB用量、平平加Os-25的用量、反应时间等因素对介孔形貌和纳米粒子分散性的影响.结果表明,适量的非离子表面活性剂平平加Os-25具有助模板剂的作用,可以有效地提高纳米介孔粉体的有序性.平平加Os-25与十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比在0.02～0.06范围内,可以得到有序性好、分散性好的短棒状介孔二氧化硅MCM-41.

关键词: 无机非金属材料 , 短棒状 , 单分散 , 介孔二氧化硅MCM-41 , 助模板剂

PF/MCM-41纳米复合材料的制备及其耐热性

李明天 , 王娜 , 魏薇 , 张劲松

材料研究学报 doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2006.03.020

采用原位聚合结合共混工艺制备了PF/MCM-41纳米复合材料,研究了耐热性.结果表明,当MCM-41粉的含量为20%时,PF/MCM-41纳米复合材料中MCM-41粉的分散性及有机-无机两相间的界面结合良好;与纯PF比较,复合材料的质量损失达到50%(质量分数)时的温度提高约70℃,分解结束时的温度提高约100℃.介孔MCM-41中的纳米级孔道能有效地限制其内树脂分子链的自由运动,是PF/MCM-41复合材料耐热性提高的机理.同时,其纳米级厚度的孔壁具有极好的耐热性和绝热性,在快速升温的条件下能延缓孔内树脂分子的热分解及分解产生的小分子产物的释放.

关键词: 复合材料 , 酚醛树脂 , 纳米复合材料 , 耐热性 , 介孔MCM-41

富G海藻酸钠聚氨酯泡沫的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能

李明天 , 赵岩 , 刘志宇 , 颜雨坤 , 张劲松

材料研究学报

以低分子量富G海藻酸(LG-HA)为多元醇原料,以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为交联剂制备海藻酸钠聚氨酯泡沫(PF-SA)材料,用XRD、FTIR、SEM、BET等手段对其表征,研究了HDI的用量和LG-HA的浓度对PF-SA材料对水相中亚甲基蓝染料(MB)吸附性能的影响.结果表明,HDI的用量、LG-HA的浓度对PF-SA的形貌、结构和材料的吸附性能有明显的影响.当HDI与LG-HA糖单元的摩尔比在1/3-1/4、LG-HA的浓度为0.08-0.1 g/mL时PF-SA形成三维联通多孔结构,有利于PF-SA对MB的吸附.对于初始浓度为100 mg/L的MB溶液,PF-SA在室温下对MB的吸附在30-160 min内达到平衡,对MB的去除率高达99％.

关键词: 有机高分子材料 , HDI , 海藻酸钠 , 交联反应 , 亚甲基蓝吸附

MCM-41填加量与偶联修饰对复合材料拉伸性能的影响

王娜 , 李明天 , 张军旗 , 张劲松

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2005.02.006

通过溶液共混法制备出MCM-41/环氧树脂、偶联修饰MCM-41/环氧树脂纳米复合材料.研究了填充MCM-41介孔分子筛颗粒的偶联修饰以及不同的填充颗粒含量对分散性和复合材料拉伸性能的影响.结果表明:在MCM-41/环氧树脂纳米复合材料中,MCM-41仍保持着长程有序的孔道结构.修饰后的MCM-41变成亲油性,有利于增强颗粒与环氧树脂间的界面结合和纳米网络结构的形成,使MCM-41颗粒更能均匀分散在聚合物基体中,提高复合材料的拉伸性能.修饰后的MCM-41填加量为2.5%(质量分数)时,拉伸强度达到最大值,比基体树脂提高99.2%,杨氏模量提高了110%.

关键词: 纳米复合材料 , 介孔MCM-41 , 环氧树脂 , 偶联剂

超临界CO2方法制备环氧树脂/纳米介孔MCM-41复合材料

王娜 , 李明天 , 张劲松

材料研究学报 doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2006.01.003

采用超临界方法先将环氧树脂低聚物引入介孔MCM-41的一维孔道内,再与基体溶液共混,制备出环氧树脂/MCM-41纳米复合材料.研究了复合材料的拉伸性能与填充复合颗粒含量的关系.结果表明,超临界的方法确实可将环氧树脂低聚物分子链引入到MCM-41的孔道,并占据孔道的绝大多数空间.环氧基团进入介孔的孔道中并使孔口处的环氧基团与基体环氧产生了较强的界面相互作用,增加了两者的相容性.填充含量较低的复合颗粒就能提高复合材料的拉伸性能.

关键词: 复合材料 , 介孔MCM-41 , 超临界CO2 , 环氧树脂