6.4.4 晶须纤维素的最新研究成果
纳米晶须纤维素和高分子复合材料的最新研究和应用案例有:
(1)胡月2012年纳米纤维素/聚乙烯醇复合材料的研究。传统的质子交换膜燃料电池在高温下工作时,质子膜会因温度升高而发生脱水和(或)SiO2复合膜电阻升高的现象,这对提高燃料电池的工作性能是一个致命的阻碍。由于Nafion具有较好的吸水和保水性能和较好的阻止甲醇渗透的能力,人们通过溶胶-凝胶法或重铸/SiO2复合膜,并于高温(80~140℃)下应用在质子交换膜燃料电池和Nafion/SiO2复合膜的制备方法、结构性能及研究情况,并分析了醇燃料电池中的应用前景。

图6.15 形状记忆聚合物微纳米纤维膜
(2)中国专利(200510020865.5)公开了一种在四针状氧化锌晶须表面原位合成纳米磁性粒子而得到磁性复合材料的方法,以及一种四针状氧化锌晶须T-ZnOw表面原位合成导电聚苯胺PANi的方法。后者包含以下步骤:将四针状氧化锌晶须T-ZnOw于100~140℃干燥2~8 h分散到无水乙醇溶液中,加入硅烷偶联剂,搅拌0.5~3 h后升温至70~95℃,恒温搅拌回流8~12 h;反应产物经醇洗和水洗、干燥后分散到无水乙醇中,加入苯胺单体,0.5 mol/L盐酸溶液,在冰水浴中搅拌30 min,并保持0~5℃;在搅拌状态下,通过滴加方式加入过硫酸铵和蒸馏水组成的溶液,维持0~5℃,反应6~8h;反应产物经过滤和水、酮洗涤后干燥得到PANi包覆T-ZnOw产物;该产物在pH=0~2的盐酸溶液中室温条件下搅拌反应6~18 h,过滤后真空干燥得到盐酸掺杂的导电PANi/T-ZnOw,其导电率通过掺杂控制。
(3)江苏技术师范学院周健2008年对聚丙烯/硫酸钙晶须复合材料进行研究,采用活性硫酸钙晶须、增韧剂(乙烯/辛烯)共聚物(POE)和其他助剂与共聚聚丙烯(PP)通过熔融挤出共混制得PP/硫酸钙晶须复合材料。该研究讨论了硫酸钙晶须含量对PP/硫酸钙晶须复合材料力学性能和热性能的影响,探讨了硫酸钙晶须增强PP的机理,观察了PP/硫酸钙晶须复合材料的微观结构。结果表明,硫酸钙晶须在PP中分布均匀,能起到明显的增强作用。
(4)河南理工大学张海波2005年对添加氧化锌晶须的聚丙烯腈纤维进行了抗静电性研究。研究发现在聚丙烯腈纺丝原液中添加四针状氧化锌晶须对聚丙烯腈纤维抗静电性具有改善作用,氯化锌晶须添加量为1%(相对于聚丙烯腈干粉质量)就可以使聚丙烯腈纤维达到抗静电要求,体积比电阻率为5.4×1010。
(5)大连工业大学金鑫2009年对晶须填充聚丙烯复合体系结构与性能展开研究,其以四针状氧化锌晶须(T-ZnOw)作为增强材料,采用表面包覆法、酸化法、偶联剂处理法对T-ZnOw晶须进行表面处理。研究表明,T-ZnOw对PP的结晶具有明显的成核作用。DSC分析ZnOw的表征可知,在PP中加入T-ZnOw后,共混物的结晶温度向高温偏移,并且结晶速度变快;晶须经改性剂处理后,复合体系的结晶温度有所增加,表明改性剂增强了体系中填料对PP基体的异相成核诱导作用。
(6)蒋绍强2015年进行了纤维素晶须改性丁腈橡胶的研究,为了提升丁腈橡胶(NBR)的性能,采用酸水解法制备的纤维素晶须(CW)对其进行补强,当质量分数达到15%时,纤维素晶须的补强效果最佳,拉伸强度由原来的4 MPa提升至12 MPa,断裂伸长率由320%提升至580%,邵民A硬度由47提升到52。
(7)武汉理工大学黄进公开了食用真菌天然成分甲壳素纳米晶须的提取方法与流程,提取得到的真菌来源甲壳素纳米晶为灰白色粉末,不含任何有机溶剂,为食品安全级,安全性好,可直接用于分析,也可以在日化品生产中作为添加剂直接使用;提取方法简单可行,容易操作,能耗较低,节约能源,一方面大大提高了食用真菌(白蘑菇)的附加值和综合利用率,另一方面真菌类来源的甲壳素纳米晶,相对动物来源甲壳素,能减少免疫反应,具有防过敏性,对人体刺激性较小,产品质量更易于控制的优点。(https://www.daowen.com)
(8)安徽大学黄维对羟基磷酸钙的制备及其对甲基丙烯酸甲酯悬浮聚合的影响进行研究,利用Ca(OH)2和H3PO4中和反应制备悬浮聚合分散剂超细羟基磷酸钙(HAP),通过正交实验法,研究了反应温度、Ca(OH)2浓度、H3PO4滴加速度、表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的加入量等各因素对反应产物羟基磷酸钙结晶形态与尺寸的影响,分别将不同条件下制备的HAP与聚乙烯醇(PVA)组成复合分散体系,通过甲基丙烯酸甲酯(MMA)的悬浮聚合反应,比较了各组的聚合效果。应用红外光谱及透射电镜对HAP进行了表征,分析了HAP的结晶形态及尺寸对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的粒径及其分布的影响。结果表明,本实验制备的长×宽为140 nm×35 nm的针状结晶HAP与PVA的复合分散体系对MMA悬浮聚合效果最好,可制备出综合性能较好、粒径32 nm、长度达1.41 mm的PMMA光学小球。
(9)湖北大学胡晓熙研究了微波辐射甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的乳液共聚合,在微波辐射下,进行了甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)的乳液共聚合,用称量法测定反应的转化率,研究反应动力学,用差示扫描量热仪(DSC)对共聚产物进行了玻璃化温度(Tg)的测试,并通过Tg计算共聚物中MMA、BA的质量分数;采用透射电子显微镜(TEM)、激光光散射粒度仪(PCS)表征了乳胶粒形态、粒径大小及分布。结果表明,微波辐射乳液共聚合的诱导期短、反应速率快、转化率高;共聚产物只有一个Tg,并随MMA/BA质量配比的减小,Tg从91.4℃降低到-35.4℃;制得粒径小于100 nm的单分散乳胶粒;随着乳化剂浓度增大,乳胶粒水合粒径从194 nm减小到60 nm左右。
(10)SMC晶须在丁苯橡胶中的应用,硅镁钙晶须(SiO2-MgO-CaO,SMC晶须)是利用特殊的超细处理技术和水热法技术生产的一种新型的无机晶须,直径为0.2~2μm,长度5~50μm。在双辊开炼机上将SMC晶须与丁苯橡胶(SBR)共混制成了SMC晶须/SBR复合材料。
(11)在山东淄博举办的2017年医用注射器材料与加工技术研讨会上中韩石化宣布,中韩石化研发成功耐辐照医用聚丙烯材料GA260R,成为亚洲第一家成功生产耐辐照医用聚丙烯材料的石化企业。
(12)黄若晨2015年对纳米氧化锌/硅橡胶复合材料的制备及性能进行了研究。
(13)庄韦2016年发明专利“一种抗菌型无机晶须功能复合材料及其制法和用途”,将抗菌型无机晶须功能复合材料与丙烯酸类单体混合物、表面改性二氧化硅、光引发剂和共引发剂混合均匀,得到未固化树脂膏,经可见光或紫外光固化即得抗菌型齿科修复复合树脂。本发明得到的无机晶须功能复合材料,通过表面改性和表面层覆可反应预聚物,有效改善了复合树脂中有机无机界面结合力,提高了复合材料的力学性能,弯曲强度为87.4~135.3 MPa,弯曲模量为3.16~5.82 GPa,溶解值质量分数为0.02%~0.08%/30天,且其具有优异的抗菌性能,安全,无毒,可有效避免二次龋齿的发生,更好地满足了临床应用的需要。
(14)Maximovsky和GA Askaryan 2018年在激光束分裂、自聚焦和升华蒸发的阈值以上功率激光辐射的基础上,用生长金属及其晶须的新型高性能技术,开发了基于氧化物、半贵金属晶体和在露天的聚碳酸酯基复合材料,并探讨了其实际应用的可能性。
(15)华南师范大学化学学院杨丽庭2020年对硫酸钙晶须的制备及其改性聚丙烯性能进行研究,在不同反应条件下制备了不同长径比的硫酸钙晶须(CSW),利用硅烷偶联剂KH-550(相对于CSW质量的2%)在110℃下对CSW进行干法改性,以硫酸钙晶须作为增强改性剂制备了PP/CSW复合材料,力学性能与差示扫描量热分析结果表明:不同长径比的CSW对PP的力学性能和结晶性能均有提高;采用平均长径比为29的CSW添加剂,当添加的质量分数为20%时,复合材料的拉伸强度、弯曲模量分别比纯PP提高了11%、104%;结晶温度比纯PP提高了12℃;几种CSW对复合材料的热稳定性和耐热性都有改善,且随着CSW质量分数的增加,材料的热稳定性和耐热性提高越显著。
(16)Xiaoyun Qiu 2013年对基于纤维素的“智能”材料的制备、性能和应用进行了综述,对近十年来纤维素基智能材料的研究进展,包括纤维素基智能材料的制备、性能及应用。综述了纤维素基智能材料的化学改性和物理共混制备方法,共聚物、纳米颗粒、凝胶、膜等不同形态的“智能”材料对pH、温度、光、电、磁场、机械力等的响应性,以及在药物传递系统、水凝胶、电子活性纸、传感器形状记忆材料、智能膜等方面的应用。