二氧化钛纳米填料对聚甲基丙烯酸甲酯-聚 (苯乙烯-丙烯腈)基复合固体聚合物电解质电导率、微观形貌和热稳定性的影响[Journal of Materials Science:Materials in Electronics,2018,29(10):8089-8099]
本项研究采用溶液浇铸法制备了包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/聚(苯乙烯-丙烯腈)(SAN)/碳酸亚乙酯(EC)/碳酸亚丙酯(PC)/三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)以及锐钛矿二氧化钛(TiO2)纳米填料的复合固体聚合物电解质(CSPE),对于样品T0,T1,T2,T3,T4和T5,其中含有纳米填料的量分别是0,5,6,7,8和9%。FT-IR光谱证实PMMA和增塑剂(EC,PC)与锂离子和纳米填料TiO2之间存在相互作用。在交流阻抗研究中,发现样品的离子电导率、介电常数随纳米填料TiO2浓度的增加而增加。其中,样品T5显示出最低活化能(Ea)0.14eV、非常短的弛豫时间(τ)1.49×10-7s,并且在室温下表现出1.05×10-4S·cm-1的最大离子电导率。电导率-温度依赖性研究表明,所有样品的电导率都符合阿伦尼乌斯行为,表明存在离子跳跃机制。介电研究揭示了CSPE样品的离子导电性质。热重分析表明CSPE样品T5的热稳定性高达333℃,最大降解温度是388℃。DSC研究没有观察到T5样品中无规立构PMMA的玻璃化转变温度(tg),表明复合样品是无定形的。X射线衍射图显示峰的位置偏移,证实了PMMA-SAN-EC-PC-LiCF3SO3-TiO2系统复合物的形成。SEM表明,锂盐和TiO2填料在聚合物基体中的存在不会导致非均匀聚合物共聚的现象,从而保持其无定形性质。
基于醋酸丁酯纤维素/聚乙二醇/芳基铵阳离子改性粘土的活性包装材料的研发 [Carbohydrate Polymers,2018,187:8-18]
活性包装是食品工业中有趣的概念之一,它可以延长食品的保质期,本项研究的目的是开发一种无毒抗菌纳米复合薄膜。研究中采用苄基三甲基氯化铵改性蒙脱土(BMMT)作为纳米填料,采用傅立叶变换红外光谱,X射线衍射和热重分析对制备的BMMT进行了表征。同时制备了一系列具有不同的PEG、CAB比例的聚乙二醇(PEG)增塑的醋酸丁酯纤维素(CAB)膜。结果发现CAB基质(CBP20)中含有20%的PEG时具有最好的机械性能。将BMMT与CBP20以不同比例混合制备得到纳米复合材料,发现含有3%的BMMT的纳米复合材料在阻隔性和机械性能方面效果最佳。而且,纳米复合材料的储能模量、热稳定性、玻璃化转变温度和熔融温度均随着BMMT按照1%、3%和5%的浓度增加而增加。而且,这些纳米复合材料均显示出无毒甚至抗微生物的行为。
用于锂电池的含有TiO2纳米填料掺杂的复合聚合物电解质的实验研究[Applied Surface Science,2018,449:426-434.]
本项研究采用溶液浇铸技术制备了基于PEMA/PVAc/LiClO4/EC和不同质量百分比的TiO2纳米填料的复合聚合物电解质体系。使用X射线衍射和傅里叶变换红外光谱技术对所制备的聚合物电解质膜的结构进行了研究。使用交流阻抗技术在303~363K范围内的各种温度下进行了电性能测量。对于具有10%TiO2的聚合物电解质膜,获得了室温下最大2.745×10-3S/cm的离子电导率,而且复合物的温度依赖性离子电导率曲线表现出VTF行为。从SEM和AFM图像证实了复合膜的多孔形貌。通过DSC技术对样品进行的热行为研究观察到显著的吸热峰,这表明掺入填料的样品在较低温度下经历了向非晶相的转变。通过TG/DTA分析发现具有最大离子电导率的薄膜(F3)的热稳定性为260℃。通过电化学表征方法,如线性扫描伏安法和循环伏安法,证实具有最大循环性和可逆性的复合物膜具有-2.1 V至+2.1 V的宽电化学稳定窗口。
聚乙烯醇/壳聚糖/TEMPO-氧化纤维素纳米纤维复合薄膜的物理化学和阻隔性能 [Journal of Polymer Materials,2017,34(1):223-233.]
在本工作中,通过四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)介导的氧化过程氧化微晶纤维素(MCC),然后机械均质化以形成透明分散体,得到含有TEMPO介导的氧化纤维素纳米纤维(TOCN)。使用溶液流延法将各种量的TOCN掺入聚乙烯醇(PVA)/壳聚糖(CS)复合材料中以制备生物纳米复合材料膜。差示扫描量热法(DSC)分析证明,由于强烈的分子间键合,TOCN和PVA/CS复合材料是可混溶的。TOCN通过降低水蒸气透过率(WVTR)、透氧性(OP)和溶胀性来改善PVA/CS复合材料的阻隔性能。从光学透射率研究来看,加入1.0wt%的TOCNs的这种生物纳米复合材料膜表现出良好的光学透明性,这是纳米填料在PVA/CS复合材料中均匀分散的结果。由于其优异的物理化学和阻隔性能,利用TOCN增强PVA/CS复合材料是生产用于食品包装应用的透明生物纳米复合材料的有效方法。
粘土纳米填料对乙烯-辛烯共聚物性能的影响[Polymer Composites,2017,Ahead of Print.]
本文涉及乙烯-辛烯共聚物/粘土复合物薄膜的制备、性质和用途,比较了两种类型的粘土——Cloisite 93A和Dellite 67与两种类型的乙烯-辛烯共聚物,Engage 8540和Engage 8842,分别含有17%和45%的辛烯 (EOC-17和EOC-45)进行复合时的不同性质。研究的目的是评估(纳米)填料类型对乙烯-辛烯纳米复合材料性能的影响,研究中观察了复合物的机械和热性能、微观形貌以及UV辐射降解性质等。此外,还考察了三种不同气体对复合膜的渗透性。结果表明,EOC纳米复合材料具有更高的断裂伸长率,特别是EOC-45。与纯EOC相比,动态力学分析(DMA)显示在宽温度范围内所有纳米复合材料的E'模量均逐渐增加。通过TEM和XRD研究纳米填料的嵌入,证实EOC-45具有较EOC-17更好的分散性。DSC分析显示EOC-17的结晶温度发生了显著变化,其中纳米填料由于较差的分散而充当成核剂。通过添加有机粘土,所有测量气体的阻隔性能提高近100%,这是因为复合物具有更高结晶度的缘故。XRD与透射电子显微镜(TEM)均显示EOC-45纳米复合材料具有更好的分散性,FTIR和加速UV老化显示EOC纳米复合材料中存在C=O峰。