为了绿色、高效地制备3,4-二氢嘧啶-2-酮衍生物,在无溶剂70℃条件下,以木质素磺酸为催化剂,单或多取代苯甲醛、尿素或硫脲与乙酰乙酸乙酯为原料,通过Biginelli反应“一锅法”合成了一系列3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮产物。产物结构经1H和13C NMR表征。研究结果表明:与经典的Biginelli反应条件相比,该催化体系对官能团普适性良好、产率优良,最高产率可达94%。该方法是一种具有绿色、温和、合成操作简单、产物纯化后处理方便等优点的制备3,4-二氢嘧啶-2-酮衍生物的新方法。
为高效利用农业废弃物玉米秸秆(CS),用十二烯基琥珀酸酐(DDSA)作为酯化剂对玉米秸秆进行酯化改性。采用单因素分析法,研究反应时间、酯化剂含量、催化体系比例、溶胀时间对反应产物增重率的影响,从而确定酯化改性的反应条件。由FT-IR谱图可知改性后玉米秸秆在3 345 cm-1处的-OH含量均明显下降,1 750 cm-1处的C=O明显增多。XPS谱图结果表明:改性前CS中C1 (C=C、C-C)、C2(C-O)、C3(C=O)、C4(C-O-C)含量分别为47.85%、40.24%、9.12%和2.79%。经DDSA改性后变为40.52%、28.48%、1 9.05%和1 1.95%,即改性后C1 (C=C、C-C)、C2(C-O)含量均下降,而C3(C=O)、C4(C-O-C)含量均增加。
在不使用任何化学还原剂和稳定剂的条件下,利用超声原位还原法制备了镍铁水滑石(NiFe-LDHs)负载PdNi双金属纳米催化剂(PdNi/LDHs)。超声空化效应将LDHs表面的-OH基团激发出还原性强的氢自由基(H·),并还原Ni2+, Pd2+为Ni和Pd,同时也会使部分分解层间阴离子CO32-,形成NO3-和Cl-插层LDHs,增加层间距。表征分析结果表明,PdNi/LDHs上PdNi纳米颗粒分散均匀,Pd与Ni存在电子转移,两者的协同作用有利于催化降解有机废物的性能的提高。400 W超声波作用1 h下所制备的PdNi/LDHs催化降解有机废物的性能最佳。可在5 min内完全降解对硝基苯酚(4-NP)、甲基橙(MO)和甲基蓝(MB),11 min内完全降解刚果红(CR)。此方法为负载型纳米催化剂的环境友好制备提供借鉴。
目前2-羟基对苯二甲酸(2-HTA)的生产主要以间羟基苯甲酸、甲酸钾、二氧化碳为原料实验室制备,未见放大生产的报导。为满足市场需求,以间羟基苯甲酸、碳酸氢钾、碳酸钾和氢氧化钾为原料,加入一定量高沸点溶剂,用改进的Koble-Schmi t t法放大生产制备2-羟基对苯二甲酸。考察原料配比、反应温度、反应压力和反应时间对产物收率的影响,用高效液相色谱法(HPLC)分析产物纯度,用DSC测定产物的熔点,用FTIR和1H NMR对产物的结构进行表征。在间羟基苯甲酸与碳酸氢钾、碳酸钾和氢氧化钾物质的量比为2.67∶3.77∶1.3∶1,反应温度180℃,反应压力2.0 MPa,反应时间8 h时,粗产品经混合溶剂一次精制,2-羟基对苯二甲酸的收率达74.87%,纯度99.7%,钾金属离子含量19 mg/kg。结果表明改进的Koble-Schmi t t法放大工艺,成本低、步骤少、环境污染小,适合放大生产。
电磁波吸收材料可以解决目前的电磁波污染问题,满足军用设备隐身领域的需求,成为新兴功能材料的研究热点之一。利用低成本溶剂热法制备了尺寸可控的反铁磁性球形FeS2材料。利用XRD、TEM和矢量网络分析仪进行了物相、形貌、尺寸和电磁波吸收性能分析,结果表明该方法可以制备出10~500 nm的球形FeS2材料,可以通过反应条件对其进行尺寸调控,其反射率可达到-28.3 dB,能吸收90%电磁波能量。该项研究拓宽了硫化物的应用领域。
环氧树脂类注浆材料是混凝土结构裂缝修复工程中比较常用的一种材料,为了改善环氧树脂类注浆材料的流动性能,适应现场施工的需求,以E51型环氧树脂、乙二胺和稀释剂为原料,制备了环氧注浆材料的A组分,并以二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚醚多元醇(PTMG)、催化剂和表面活性剂为原料,制备了环氧注浆材料的B组分,将A组分和B组分混合后即得到环氧注浆材料。环氧注浆材料的性能评价结果表明:随着稀释剂用量的不断增大,环氧注浆材料的浆液密度逐渐增大,初始黏度逐渐减小,可操作时间逐渐延长,推荐环氧树脂与稀释剂的最佳体积比为1∶1。随着环氧注浆材料体系中异氰酸酯指数R的不断增大,固化物的抗压强度、拉伸剪切强度、抗拉强度、粘接强度(干表面粘接和湿表面粘接)和抗渗压力均逐渐增大,推荐异氰酸酯指数R应大于1.4。研究的环氧注浆材料各项性能指标均能够满足行业标准JC/T 1041-2007中的相关要求,在混凝土结构裂缝修复领域具有较好的推广应用前景。
为了分析纳米碳酸钙对透水混凝土力学性能和抗酸雨腐蚀性能的影响规律,制备了不同纳米碳酸钙添加量的透水混凝土试件,利用浓硝酸、硫酸铵和pH缓冲溶液配制了酸雨溶液,开展了不同酸雨溶液干湿循环下的力学性能测试,分析了纳米碳酸钙添加量和酸雨溶液干湿循环次数对混凝土透水系数、抗压强度、抗折强度的影响规律。研究结果表明:(1)随着纳米碳酸钙添加量的增大,混凝土的透水系数先增大后减小,而抗压强度和抗折值先减小后增大,拐点均出现在添加量为1.6%时;(2)随着酸雨腐蚀天数的增加,混凝土的透水系数先缓慢减小后快速增加,而抗压强度和弹性模量则先缓慢增大后快速减小;(3)添加4%以下的纳米碳酸钙均有利于透水混凝土抗酸雨腐蚀性能的提升,尤其是添加量为1.6%~2.4%时提升效应最为明显,性价比最高。
在铝合金零件的胶接工艺中,为延长粘接面的适用期限,改善粘接面的粘接性能,结构粘接用底胶应运而生。随着对环境友好型胶粘剂的要求日益提升,水基结构粘接用底胶受到日益关注。以实验室自制的环氧树脂水分散体为基体,以改性咪唑为促进剂,探究了固化剂、气相Si O2、偶联剂、抑制腐蚀剂对底胶性能的影响,并形成了一种相对优化的底胶制备方法。
使用聚醚二元醇等材料实现封端,制备硅烷封端聚醚预聚体,将该预聚体作为基础制备高弹性改性聚醚密封胶。通过试验确定吸附剂用量,分析温度对密封胶弹性影响以及密封胶的固化性能。研究不同湿度下密封胶的吸水率变化,并测试密封胶的粘结性能。试验结果显示,多孔二氧化硅吸附剂能够提升硅烷封端聚醚预聚体性能;密封胶所处环境温度越高,弹性模量呈现下降趋势,弹性恢复率没有出现明显变化;周围环境湿度的增加能够提升密封胶吸水性,使得密封胶不易开裂,养护28 d的密封胶在粘结金属材料和陶瓷材料时密封效果更好,密封性能更高。
采用Fe3O4活化过硫酸钠降解土壤中石油污染物,探究Fe3O4与Na2S2O8质量比、水土比、过硫酸钠投加量对石油去除效果的影响,分析了石油污染物的降解动力学;对土壤修复前后有机物官能团及表面形貌进行表征。结果表明:当过硫酸钠用量为7%、四氧化三铁与过硫酸钠质量比为1/3、水土比为1/2、室温反应120 h后,石油去除率为53.58%,石油污染物的降解符合二级反应动力学,红外谱图表明氧化后石油污染物的C-H断裂,扫描电境显示氧化降解过程会改变土壤表面形貌。
在提高石墨材料高温抗氧化性能的各种方法中,溶液浸渍法的工艺操作简单,成本相对低廉,保护效果较好,因此选择了磷酸盐溶液作为浸渍液,并按照试样清洗、干燥、加热浸渍、热处理等流程,让石墨材料表面形成抗氧化涂层,同时进行了高温抗氧化实验。实验中探究了浸渍时间、表面活性剂添加量、热处理、热处理终温4个变量对抗氧化性能的影响。结果表明,除了热处理终温这一因素外,其他3个因素对石墨材料的抗氧化性能均有明显影响。其中,浸渍时间为30 min、表面活性剂添加量为8 m L、有热处理的情况下,石墨材料形成的涂层最佳,抗氧化性能最好。
聚合物型材料在医学牙科领域有着广泛的应用,选择钡玻璃粉材料制备出牙科修复材料。实验中,树脂渗透材料水甘油酯/酯混合比为6∶4时,制备的材料性能出色,其弯曲强度为146.9 MPa;水甘油酯/酯材料混合比为6∶4时,材料能获得良好的渗透效果。增加过氧化二苯甲酰引发剂可以提高制备时的混合效果,树脂体系固化温度为100℃,固化时间为12 h时的固化效果最佳。考虑成本因素,采用了钡玻璃粉材料替代原有的长石陶瓷粉材料,制备出一种新的聚合物修复材料。新的聚合物渗透陶瓷在抗弯曲强度上有明显提升,弹性模量有一定下降,与自然牙齿接近,满足医用要求。
主要从高分子非催化还原(PNCR)烟气脱硝技术的机理出发,研究了各影响因素对PNCR脱硝效率的影响。研究表明,高分子脱硝剂具有较好的温度可调控性以及非催化还原性能。当锅炉炉膛温度在850~1 100℃时,脱硝效率随着脱硝温度的升高先增大后减小,在950℃时达到最高;随着O2浓度的增大,脱硝效率降低;以225 t/d焚烧炉为例,脱硝效率随着脱硝剂耗量的增加而增大,但当脱硝剂耗量超过20 kg/h时,脱硝效率增加幅度变小。可为高分子非催化还原(PNCR)烟气脱硝技术提供一定的理论和技术支撑。
为改善透水钢筋混凝土结构的应用效果,分析了刚性聚丙烯纤维改性透水钢筋混凝土结构力学性能。制备了刚性聚丙烯纤维添加量分别为0%、0.3%、0.6%以及0.9%的C1、C2、C3、C4组试件,通过拉拔试验、侵蚀环境下轴向拉伸试验、劈裂抗拉强度试验以及收缩性能测试,分析每种试件的力学性能。经力学性能试验分析可知:未添加刚性聚丙烯纤维改性的C1组试件随着龄期的增长收缩量较大,会逐渐影响其力学性能,且该组试件劈裂抗拉强度、粘结应力、粘结强度等指标在4组试件中均处于最小水平,在碱环境侵蚀下,C1组试件的抗拉强度保留率呈现迅速下降趋势;当透水钢筋混凝土经纤维改性后,纤维添加量为0.6%的C3组试件可以始终保持最高的劈裂强度与粘结强度,且该组试件的滞回耗能保持在最小水平,当受到外部环境侵蚀时,依然可以保持较高的粘结效果。可以看出添加0.6%纤维改性剂可以使透水钢筋混凝土保持最佳力学性能。
针对传统足球用普通聚乙二醇基聚氨酯胶粘剂(PU胶)耐老化性能差,成胶时间长,热稳定性能差等问题,提出一种新型改性乙酸木质素PU胶粘剂的制备方法。通过对胶粘剂微观形貌和性能进行表征,探究其用于体育器材的可行性。试验结果表明,在改性温度为120℃,改性乙酸木质素掺量为0.2 g的条件下制备的改性乙酸木质素PU胶粘剂性能最佳,此时胶粘剂的固含量和黏度分别为52.01%和1419 m Pa·s,成胶时间117 min,拉伸强度和杨氏模量分别为91.25 MPa和1 023.7MPa,断裂伸长率为9.87%。经过湿热老化处理后,材料拉伸性能虽然有一定下降,但下降后的材料仍具备较好的拉伸性能。3种胶粘剂的最大分解温度均为292.5℃,其分解速率大小为DLPU-3胶粘剂<LPU胶粘剂<PU胶粘剂。
多烯环化反应是有机合成中一类重要的环化反应,具有高效、简单易行等特点,被广泛应用于医疗领域、天然产物和化工研究中。但当环化反应的环数增多时,会出现较低回率现象。为此,阐述了多烯环化反应及其在天然产物全合成中的研究进展。分析多烯环化反应原理,使用多个碳原子构建环状结构,通过环化反应使得含有多烯或者单烯的混合物转变成链烯结构存在差异的芳香烃。多烯环化反应过程中需要使用金属催化或者非金属催化,金属催化能够保证所生成化合物的稳定性,非金属催化则需要借助高温或者光照才能实现。锰催化多烯环化反应在天然产物全合成中,受到醋酸锰(Ⅲ)影响自由基出现多烯串联环化反应,能够推动生成奥利霉素和雷公藤素,在医疗领域发挥重要作用。烯类化合物在天然反应全合成中,乙酸作用下调聚1,3-丁二烯,经过水解之后能够生成松茸醇。将多烯环化反应应用于角鲨烯衍生聚醚合成中,能够获得较高回率,合成效果较好。
环氧树脂(EP)具有良好的机械和热性能,固化收缩率低,耐化学性高,因而得到广泛应用。碳纳米管(CNT)、石墨烯(Gr)及其衍生物因其优异的力、热和电性能而成为环氧树脂基复合材料的首选增强材料。概述了过去十年通过碳纳米管(CNT)、石墨烯(Gr)改性环氧树脂体系的导电和导热性能方面的研究进展。
利用聚吡咯(PPy)和碳纳米管(CNT)获得的二元或再掺入其它材料组成的多元复合材料在诸多领域具备一定的应用潜力。对PPy/CNT基纳米复合材料(NC)和水凝胶的已有制备方法进行了梳理,对其在传感器、电极、热电材料、电磁屏蔽、吸波、光催化剂等方面的最新应用研究进行了回顾,指出了目前制备方法和研究中存在的问题,并提出探索更合理的制备工艺和更全面的性能研究及测试是未来需要关注的研究方向。
利用REELS方法进行H元素相对含量的准确测定在聚合物薄膜材料研究中非常重要,实际测试谱图中H元素引起的损失峰相对H元素以外其余元素产生的弹性损失峰较弱,常规测试参数和数据处理操作对谱峰数据质量产生的影响不容忽视。以PET材料为例,采用XPS、REELS相结合的技术方法,通过测试参数以及分析方式的优化研究出含H元素在内的元素含量准确测定方法,为储氢材料/高分子聚合物的元素含量准确测定提供可靠的数据支撑。
试验采用α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷作为基胶(107胶),选择填料碳酸钙补强,配合一定工艺量的交联剂、偶联剂、催化剂等功能助剂,制得单组分室温硫化硅橡胶。试验考察了3种硅烷偶联剂与复配偶联剂对硅橡胶硫化性能、物理性能、粘接效果以及贮存稳定性的影响。试验结果发现,硅烷偶联剂中活性官能团的数量,对硅橡胶的硫化、粘接性能以及贮存稳定性均有很大的影响;偶联剂在改善胶料粘接、力学性能的同时,对硅橡胶的贮存性有一定负面作用,选用1~2份的复配偶联剂为原料,制得的硅橡胶综合性能最佳。
为了实现对相变材料的有效封装,充分发挥相变材料的温度调节功能,以OP18E(辛基酚聚氧乙烯醚)相变材料为核心,采用控流操作的方式制备出三种不同核壳比的相变材料微胶囊。通过电子显微镜和差示扫描量热仪获取微胶囊的微观形貌和热特性参数。经实验研究发现,研究所制备的相变材料微胶囊具有良好的储能、储热性能。
针对硫酸新霉素药物成分分离不佳的问题,研究在该药物的检测过程中,建立反相高效液相色谱—脉冲安培检测法。该方法的色谱柱选用Thermo Acclaim TM Am G,其内径大小设置为4.6 mm×150 mm。流动相采用2%的三氟乙酸溶液,波形检测的方法使用积分脉冲安培电化学检测。在实验中,硫酸新霉素的主要成分与其他杂质具有良好的分离情况,测出主要成分的检出限与定量限分别为1.75 ng、35 ng。实验方法验证该方法具有较强专属性、高灵敏度和宽线性范围,在实际应用中具有较好的效果。
根据蒽醌法生产过氧化氢中控质量控制的需求,建立了一种高效液相色谱法检测蒽醌法生产过氧化氢工作液中有效蒽醌的方法。采用Acclaim TM 120 C18 (150 mm×4.6 mm, 5μm)液相色谱柱,40℃恒定柱温,流动相为75%色谱甲醇水溶液,流动相流速为1 m L/min,紫外检测器,检测波长254 nm,进样量20μL的检测条件,先根据2-乙基蒽醌(EAQ)、2-乙基四氢蒽醌(THEAQ)单标的保留时间进行定性分析,再采用标准曲线法对工作液中EAQ和THEAQ进行定量分析。结果表明:高效液相色谱法可准确测定蒽醌法生产过氧化氢工作液中2种有效蒽醌的质量浓度,EAQ和THEAQ的保留时间分别为8.275 min和11.080 min,经检测,分析2022年5月28日新配制工作液中EAQ、THEAQ分别为143.64和0.86 g/L,10月21日循环工作液中EAQ、THEAQ分别为123.94和27.74 g/L,该方法操作简单、相对标准偏差在0.02%~0.18%之间、加标回收率在98.59%~1 01.05%之间,可作为蒽醌法生产过氧化氢中间过程质量控制。
为提高路面的耐久性和使用寿命,减少路面的维修次数和费用,对道路施工用橡胶沥青改性剂加固性能进行了研究分析。选取某一市政道路路面维修工程作为路面加固实验区,准备基质沥青作为对照组L-1试样,依次制备添加40目橡胶改性剂、60目橡胶改性剂以及SBS改性剂的改性沥青,构成L-2、L-3、L-4组试样,采用高温车辙试验、高温流变试验以及水稳定性试验,测试每种试样的加固性能。经测试分析:未改性的基质沥青L-1试样在高温环境下的车辙深度较大、动稳定度较弱,在四组试样中的加固性能最差;改性后的每组试样中,通过40目橡胶改性的L-2组试样始终具有良好的抗高温车辙能力,同时在冻融环境中,L-2组试样的劈裂抗拉强度较高,因此该组试样在冻融恶劣环境中依然可以实现优异的加固效果。