化学与粘合

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2024年05期

  • 采用湿法浸渍-辉光放电等离子还原法,制备了MCM-41负载纳米钯催化剂(Pd-WP/M41),并通过XRD、TEM、XPS、H2-TPR和H2-TPD等手段对Pd-WP/M41进行了表征。结果表明:钯纳米粒子(PdNPs)均匀分散在载体MCM-41表面,平均粒径为2.52 nm。与化学还原法制备的催化剂(Pd-WC/M41)相比,Pd-WP/M41上钯的分散度更高,且具有更多的催化活性位点。Pd-WP/M41催化十二氢-N-乙基咔唑(1 2H-NEC)的脱氢反应实验结果表明,在1 80℃下反应6 h时,1 2H-NEC脱氢效率为98.79%,脱氢反应活化能为85.2 k J/mol。Pd-WP/M41循环4次时,1 2H-NEC脱氢效率仍达到91.23%。

  • Box-Behnken响应面法优化中药通便膏中番泻苷A提取工艺
    黄楠楠史宇宁何育薇贾力维王一格田园吴丽红

    利用响应面法优化中药通便膏剂中番泻苷A的提取工艺。以大黄中番泻苷A的含量作为提取指标,采用紫外-可见分光光度法测定其吸光度,结合单因素实验数据,运用Design-Expert 13软件设计3因素3水平Box-Behnken实验,从而得出番泻苷A的最佳提取工艺。在水浴温度为79.4℃、料液比为10、乙醇浓度为81%的工艺条件下所得番泻苷A最大含量为1.999 4 mg/g。确定了以大承气汤为核心处方的通便膏剂中番泻苷A的最佳提取工艺。

  • 钽钨合金具有优异的高温力学性能、优良的耐腐蚀性能及稳定的物理化学性质,被广泛应用于电子元器件、武器制造及航天航空领域高温结构材料。通过料浆烧结法在Ta12W合金上制备Si-Cr-Mo-Zr-Hf涂层,并对该涂层在1 900℃及1 800℃大气中的静态抗氧化行为进行测试和研究。利用SEM、EDS等检测手段,观察涂层的微观组织形貌、元素分布及相组成等。结果表明:涂层与基体形成了冶金结合,涂层均匀致密且高温稳定性强,形成了过渡层和互扩散区,在1 900℃高温下寿命可达1 h以上,1 800℃寿命可达1 0 h以上,该涂层具有良好的高温抗氧化能力。

  • 随着航空航天技术的高速发展,对航天发动机用高温合金材料高温力学性能的强度要求也在不断提高,伴随高温力学性能强度更优的新型Nb-W-Ta合金的研制开发成功,研究该合金适用的高温抗氧化防护涂层,就显得尤为重要。应用浆料熔烧法制备硅化物涂层,提升新型Nb-W-Ta合金涂层后的高温抗氧化防护性能。试验结果:涂层厚度在100μm±20μm条件下,1 850℃下的静态抗氧化寿命达到了5 h以上,1 700℃下的静态抗氧化寿命达到了20 h以上,800~1 700℃空冷热震循环性能达500次以上,涂层具有良好的耐高温、抗氧化性能。

  • 中温固化环氧树脂增韧改性研究
    高小茹 吴伟萍 李金亮 李庚

    采用聚氨酯弹性体改性环氧树脂(EPU)作为增韧剂,改性中温固化环氧树脂。通过DSC、黏温试验、力学试验、SEM、DMA等分析手段对ZW、ZWR树脂体系的固化行为及固化工艺、黏度-温度关系、浇铸体力学性能、微观形貌及耐热性进行了研究;制备ZW/SYT49S及ZWR-20/SYT49S单向预浸料,测试了预浸料的理化性能及其复合材料单向板的力学性能。研究结果表明,增韧后树脂体系的黏度仍然满足热熔预浸工艺要求;随着EPU含量的增加,树脂体系的韧性提高,Tg呈降低趋势,但仍满足使用要求;ZWR-20/SYT49S复合材料单向板与ZW/SYT49S相比,具有更优异的力学性能,层间剪切强度、90°拉伸强度及弯曲强度分别提升了25%、43%和34%。综合实验结果,当EPU含量为20%~25%时,树脂体系的综合性能较好。

  • 为优化热固性酚醛树脂的应用效果,提升材料的稳定性与强度,研究了纳米MgO改性热固性酚醛树脂的制备并进行了性能表征测试。采用甲醛、苯酚以及氢氧化钠等材料,制备热固性酚醛树脂溶液,将纳米MgO作为改性剂,分别向树脂溶液中添加含量为0.5%、1.5%、3.0%的纳米MgO,制备得到C1、C2、C3组试样,测试每组试样的蠕变性能、甲醛消耗量、游离苯酚含量等性能。经试验测试可知:在较高温度下,纳米MgO添加量为3%的C3试样质量损失率与磨损率最低;C3组试样的冲击强度与抗折强度最高,由此可以看出,当添加3%纳米MgO时,热固性酚醛树脂材料的基础性能可以得到有效提升。

  • 腈基改性醚化酚醛树脂的制备与性能研究
    杨娜 张大勇 刘晓辉 王刚 李欣 赵颖 朱金华

    通过4-硝基邻苯二甲腈与醚化酚醛树脂间的亲核取代反应,制备了邻苯二甲腈改性醚化酚醛树脂。采用FT-IR、DSC、TGA和万能拉力试验机对其结构和力学性能进行了研究。结果表明,不同腈基改性比例的树脂热性能均有提升。在氮气气氛下,CN-BPF-1的800℃残炭率达到了69%,比醚化酚醛提高了20%,表现出高残炭的特点;其2%失重温度、5%失重温度分别为348.7℃、386.0℃,比醚化酚醛树脂分别提高了66.2℃、9.9℃;力学性能得到明显提升,其中CN-BPF-1的室温、250℃和350℃剪切强度比醚化酚醛分别提高了9.3MPa、9.8MPa和6.8 MPa。

  • 4-溴-4'-丙基联苯的合成研究
    徐虹 吴绵园 李淑辉 梅立鑫 王艳华 田勇 李猛

    联苯类液晶显示材料被认为是很有开发前景和实用价值的一类光电材料,4-溴-4'-丙基联苯是合成联苯类液晶显示材料重要的中间体。以4-丙基联苯为原料,采用直接溴代反应得到4-溴-4'-丙基联苯,并通过IR、NMR对其结构进行了表征。对影响反应的重要因素进行了考察和讨论。最佳工艺条件如下:n(4-丙基联苯):n(NBS)=1:0.99,反应时间3.0h,反应温度为55℃,NBS是分批加入。反应收率为76.6%,纯度为98.5%。采用的工艺路线合理,产品收率高。

  • 丙烯酸聚氨酯基道路标线胶粘剂的制备及表征
    毛凯歌 张富强 王新禄 杨金枝 常迅夫

    以乙氧基化三羟甲基丙烷、六亚甲基二异氰酸酯和甲基丙烯酸-2-羟乙酯为原材料,通过加成反应合成了三醇丙烯酸聚氨酯化合物,将合成的丙烯酸聚氨酯应用于道路标线胶粘剂,具有优异的性能。通过红外光谱验证了化合反应的进行,凝胶渗透色谱测试了聚合物的相对分子质量。采用氧化还原体系在室温下固化胶粘剂,测试了胶粘剂的拉伸强度、拉伸剪切强度、透光率、硬度和接触角。结果表明:通过改变三醇丙烯酸聚氨酯的化学结构及掺量可改变道路标线胶粘剂的各项性能,添加5%质量分数的三醇丙烯酸聚氨酯可制得性能较优的道路标线胶粘剂。

  • 阻燃硬质聚氨酯泡沫的制备及性能研究
    裴煜 徐静璇 秦玉猛 颜浩

    采用反应型聚酯多元醇、反应型聚醚多元醇、甲基磷酸二甲酯、改性石墨阻燃剂,通过协同阻燃效应提升了硬质聚氨酯泡沫阻燃性能,氧指数可达33.5%。此外我们研究了不同阻燃剂对硬质聚氨酯泡沫的力学性能及施工性能的影响。在此基础上,我们进一步筛选出了性能最佳的配方,即混合聚醚占30%,DMMP占3%,改性石墨阻燃剂占10%,可以获得阻燃性能与力学性能均优异的硬质聚氨酯泡沫。

  • 为改善建筑保温材料的防火和保温性能,研究多孔纳米复合聚苯不燃防火保温材料的制备,并且分析了制备材料的性能。采用硅烷偶联剂改性多孔纳米材料,其含量分别设定为1%、2%、3%,并添加聚苯乙烯、乙醇,制备3组多孔纳米复合聚苯不燃防火保温材料试样。试验通过紫外光吸收试验、燃烧性能试验、保温性能试验等方法,测试不同试样的性能。试验结果表明:3组试样在燃烧测试时燃烧增长速率、烟气生成速率以及产烟量均符合要求,材料具备良好的阻燃效果;添加1%改性纳米试样的紫外光吸收能力较弱,影响抗老化性能,且该组试样保温效果较差;改性纳米添加量为2%、3%试样的抗老化能力、抗拉强度、抗冲击强度均保持较高水平;而添加2%改性纳米材料的复合聚苯不燃防火保温材料可保持最低的吸水率与较长放电时间,为此该材料可在不同环境中始终保持良好的保温性能。

  • 为提高建筑胶粘剂粘接性能,研究建筑外墙用保温材料防火胶粘剂。选用环氧树脂、阻燃剂、增强剂、碳酸钙、滑石粉和催化剂作为原材料,计算环氧树脂用量系数、阻燃剂用量系数等,确定材料用量,制备防火胶粘剂。结果表明:4种状态下,拉伸载荷最大值分别为52 N、97 N、60 N、82 N;试验组最大压缩变形量仅为22 mm;在无火和有火溢流下,试验组在15℃、20℃时不受温度影响,在超过25℃时,熔化程度仅为20%,说明潮湿状态下的抗拉性能、抗压性能和耐火性能较好。

  • 选择常见的慈竹纤维作为研究对象,制备不同纤维长度、不同纤维掺量的沥青胶浆试件,开展低温拉伸、低温流变、高温流变、抗剪切、抗老化性能试验,分析胶浆性能与竹纤维掺量、长度的关系。结论如下:(1)当掺量一定时,随着纤维长度的增大,胶浆拉伸峰值力表现出先上升后下降的规律,最大峰值力对应掺量为9%;(2)测力延度试验表明,添加竹纤维能够提高沥青胶浆的低温抗裂性能,长度9 mm、掺量2.0%、2.5%的纤维沥青胶浆拉伸峰值力为纯沥青的3倍以上,延度提升2.8%左右;(3)抗剪切试验表明,随着纤维掺量的增大,沥青胶浆锥入度逐渐减小,抗剪切强度逐渐增加,掺量2.5%、3.0%的沥青胶浆抗剪切强度可达300 MPa左右,为原状沥青的4.8倍以上;(4)低温流变性试验表明,随着纤维掺量的增加,劲度模量与材料脆性增大、蠕变速率减小,相比原状沥青胶浆,低温流变性在2.0%掺量时下降6.22%,但在2.5%掺量时下降16.71%;(5)抗老化性试验结果表明,老化后竹纤维胶浆弛豫时间仅0.79 ms,相比老化前峰值信号仅下降1.71%,表明竹纤维沥青在老化前后的黏稠度变化并不显著;老化后沥青延度损失率为18.7%,优于基质沥青的26.4%,车辙因子及增幅显著优于基质沥青,表明其具备较好的抗老化能力;(6)综合考虑慈竹纤维沥青胶浆的各项性能,推荐最佳掺量为2.0%、长度为9 mm。希望相关成果能够为同类研究提供指导。 

  • 光催化技术作为应对环境污染和能源短缺的先进解决方案,面临着太阳能转换效率低的挑战。WO3是一种无毒、经济的n型半导体,因其适宜的禁带宽度而成为备受关注的光催化材料。尽管如此,光响应范围有限和高光生载流子复合率阻碍了其性能提升。综述了WO3基光催化剂的制备及性能改性技术,如掺杂和构建异质结,旨在拓宽光吸收范围至可见光区,并提高了载流子分离与转移效率。还讨论了WO3基光催化剂在光解水、有机污染物降解以及还原N2和CO2中的表现。最后展望了WO3光催化剂的未来研究方向。

  • 2,2’-二羟基联苯-4,4’-二甲酸的制备方法
    曹龙海 于振 王文彬 胡永玲

    2,2’-二羟基联苯-4,4’-二甲酸主要用于制备金属有机框架材料,制备方法的报道很少。介绍了以3-羟基苯甲酸为原料,经碘代反应制备3-羟基-4-碘苯甲酸,甲酯化反应制备3-羟基-4-碘苯甲酸甲酯,甲氧基化和乙酰氧基化反应制备3-甲氧基-4-碘苯甲酸甲酯和3-乙酰氧基-4-碘苯甲酸甲酯。乌尔曼(Ullmann)偶联反应制备2,2’-二甲氧基联苯-4,4’-二甲酸甲酯和2,2’-二乙酰氧基联苯-4,4’-二甲酸甲酯,水解反应制备2,2’-二羟基联苯-4,4’-二甲酸。从原料、反应步骤、反应条件、后处理方法和产物收率方面,分析了每条路线的优缺点,指出以3-羟基苯甲酸为原料,经碘化钠-次氯酸钠碘代反应,甲醇-氯化亚砜甲酯化反应,乙酸酐-浓硫酸乙酰氧基化反应,铜催化偶联反应,氢氧化钠、水、甲醇、四氢呋喃体系水解反应是制备2,2’-二羟基联苯-4,4’-二甲酸最佳路线,该路线具有原料易得、毒性小、反应时间短、后处理简单、环境污染小、产物收率高的优点。

  • 纳米金属-有机骨架材料的合成与应用
    秦林 侯忠雨 王冠 高堂铃 张晓男 付刚

    纳米金属-有机骨架(MOFs)是一种新兴的混合多孔材料,是由金属离子通过配位键与不同的有机配体组装形成的纳米分散体。相比于传统的多孔材料,它具有定义明确的孔径、可调的组织结构、可调节的尺寸和可定制性等特点,MOFs在未来新材料领域受到学术界的广泛关注。从MOFs材料的合成方法,对其在药物缓释、催化剂和气体吸附等方面的应用进行介绍,并对其在胶粘剂领域的应用前景做出了展望。

  • 聚倍半硅氧烷是一类具有笼状或部分笼状结构的纳米级有机-无机杂化材料。在氰酸酯树脂中引入POSS后,可有效地改善其介电性能、力学性能、耐热性能等,已经成为学者研究的热点问题之一。综述了近十年来POSS改性氰酸酯树脂的研究进展,分析讨论了POSS引入到不同氰酸酯树脂体系中对其性能的影响,最后展望了未来的发展趋势。

  • 蜂窝夹层结构天线反射面低温场仿真分析
    郝玉 刘伟栋 张洸睿 邵劲力 陈跃进 余虎

    天线反射面在轨运行过程中,温度变化会引起结构内的热应力变化,进而产生热变形甚至结构破坏。以口径为1.2m的蜂窝夹层结构天线反射面为研究对象,分析了温度1 25~-1 45℃工况下,反射面边缘胶层厚度0 mm、3 mm、6 mm的影响。结果表明胶层的存在会引起反射器热应力和变形,降低其型面精度,胶层厚度为0 mm时,引起的热变形和热应力最小,型面精度最优。随着胶层厚度增加,蒙皮-铝蜂窝胶接界面法向应力和剪切应力逐渐增加,界面法向应力从0.11 MPa增加到7.1 2 MPa,界面剪切应力从0.1 2 MPa增加至31.94 MPa,结构的变形随着胶层厚度的增加先增加后稳定。

  • 针对传统煤制烯烃工艺能源转换效率低,二氧化碳高的问题,提出一种新型面向碳排放的煤制烯烃工艺。试验首先对新工艺效果进行模拟,然后对工艺条件进行优化,最后对工艺增强效果进行表征。试验结果表明,酸性气体脱除单元中,对水煤气变换气中的二氧化碳和硫化氢脱除率可达99%;甲烷三重整单元维持常压状态,反应温度为750℃的条件下,甲醇合成单元得到的甲醇浓度约为90%;烯烃合成单元得到纯度为99.7%和99.5%的乙烯和丙烯,整个工艺流程满足相关要求。对新工艺参数进行优化,选择干气与煤进料规模比为0.4,一氧化碳变换度取值范围为0.2~0.3;在此条件下,新工艺能量效率较传统工艺提升了约18.4%,工艺排放产生的二氧化碳量减排量约为31.5%,表现出较好的减排效果。

  • 针对传统气体传感器用于大气污染检测时,存在检测效率低,检测稳定性差的问题,提出一种复合材料气体传感器的制备。试验首先对复合材料的合成条件进行优化,然后对复合材料气体传感器检测性能进行研究。试验结果表明,在SnO2和ZnO物质的量比为1∶1,搅拌温度为40℃制备的复合材料在工作温度为1 50℃条件下对三乙胺的响应效果最佳。以此复合材料制备的气体传感器,只对三乙胺出现较高的响应值,对浓度为100×10-6的三乙胺响应值约为7.02(Ra/Rg),响应时间为6 s,恢复时间为239 s,检出限为1×10-6,经过30 d连续工作后,气体传感器工作性能良好,表现出良好的检测性,选择性,重复性和稳定性。

  • 针对混凝土加固改造用建筑结构胶粘剂质量检测方法进行研究。通过过滤、离心、杂质吸附等环节,对选定的建筑结构胶粘剂样本进行预处理,制备质量检测样品溶液,采集制备得到胶粘剂样品的液相色谱数据,绘制胶粘剂样品的标准曲线,并计算得出每份胶粘剂样品的检出限。根据检测得到的混凝土加固改造用建筑结构胶粘剂样品的检测线,得出每种建筑结构胶粘剂的物质含量,与标准限量值对比得知,仅11#胶粘剂未满足质量标准,与检测胶粘剂的实际应用效果高度一致。混凝土加固改造用建筑结构胶粘剂质量检测方法得出的检测结果准确度较高,在混凝土加固改造工程中,建筑结构胶粘剂的应用具有良好的推广意义。

  • 一般水性聚氨酯胶粘剂存在不耐高温、耐水性差、力学强度低等缺点,极大地限制了其在水利工程中的应用性能。针对这一点,进行改性水性聚氨酯胶粘剂在水利工程中的应用。以聚己二酸-1,4-丁二醇酯和1,4-丁二醇为基础,制备水性聚氨酯乳液并利用丙烯酸酯对其改性,在改性乳液中加入增稠剂和固化剂,制备改性水性聚氨酯胶粘剂并对其在水利工程中的应用性能进行测试。测试项目包括粘接性能、耐温性能、耐水性能。结果表明:改性后水性聚氨酯胶粘剂最大粘接强度为42.63 N·mm-1,大于改性前,说明改进后胶粘剂与水利工程混凝土的粘合更加牢固。当温度超过60℃时,改性后的耐温性能指数要高于改性前,说明改性胶粘剂即使在高温环境下,胶层也不易脱离水利工程混凝土。改性后的吸水率一直低于改性前,说明改性后的水性聚氨酯胶粘剂不易浸水,因此即使是修复水下水利工程也能达到修复质量。

  • 为检测茶叶中农药残留量,建立一种气相色谱-串联质谱的茶叶农药残留检测方法,并对检测方法中的茶叶前处理工艺进行优化。结果表明:(1)在茶叶前处理工艺中,最佳均质提取时间为30 min,固相萃取柱为Tea clean-up柱,洗脱液为乙腈-甲苯(3∶1,V/V);(2)该气相色谱-串联质谱对茶叶农药残留检测的灵敏度高,准确度和精密度良好,符合国家相关食品标准;(3)本检测方法对某地的50份茶叶样品进行检测,结果显示:甲氰菊酯、氯氰菊酯、溴氰菊酯、毒死蜱以及虫螨腈5种农药的残留含量合格率达到100%。综上,本检测方法可用于茶叶中农药残留量的检测。