2019年 第36卷 第1期
2019, 36(1): 1-6.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180511.002
摘要:
采用3D打印技术制备具有连续通孔的环氧树脂基体，利用浸渍工艺将碳纳米管（CNTs）附着于环氧树脂基体孔壁，获得具有优异电性能和电磁屏蔽功能的CNTs/环氧树脂复合材料。研究结果表明，CNTs含量仅为2.86vol%时，CNTs/环氧树脂复合材料电导率高达35 S/m，总电磁屏蔽效能高达39.2 dB（厚度为2.0 mm）。研究表明，CNTs/环氧树脂复合材料对进入其内部电磁波的吸收占总屏蔽效能的98%，表现出吸收屏蔽为主导的电磁屏蔽机制。CNTs/环氧树脂复合材料的弯曲强度和弯曲模量相比环氧树脂基体也有一定的提高。该研究为具有优异电磁屏蔽性能的高分子基复合材料制备提供了新思路和方法。
采用3D打印技术制备具有连续通孔的环氧树脂基体，利用浸渍工艺将碳纳米管（CNTs）附着于环氧树脂基体孔壁，获得具有优异电性能和电磁屏蔽功能的CNTs/环氧树脂复合材料。研究结果表明，CNTs含量仅为2.86vol%时，CNTs/环氧树脂复合材料电导率高达35 S/m，总电磁屏蔽效能高达39.2 dB（厚度为2.0 mm）。研究表明，CNTs/环氧树脂复合材料对进入其内部电磁波的吸收占总屏蔽效能的98%，表现出吸收屏蔽为主导的电磁屏蔽机制。CNTs/环氧树脂复合材料的弯曲强度和弯曲模量相比环氧树脂基体也有一定的提高。该研究为具有优异电磁屏蔽性能的高分子基复合材料制备提供了新思路和方法。
2019, 36(1): 7-12.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180502.008
摘要:
以聚丙烯（PP）无纺布为载体，不添加致孔剂制备了海藻酸钙/PP无纺布（CaAlg/PP）水凝胶复合过滤膜。通过SEM、TG对CaAlg/PP复合膜的表面形貌、热稳定性能进行表征。研究了CaAlg/PP复合膜的抗溶胀性能及其对染料吸附和染料截留的性能。结果表明，CaAlg/PP复合膜的抗溶胀性能比CaAlg水凝胶膜有很大提高。在0.1 MPa压力下，NaCl浓度为1 g·L-1时，料液通量为9.5 L（m2·h）-1，对亮蓝的截留率达到98.3%。CaAlg/PP复合膜的耐压性能远优于CaAlg膜，经过Ca2+交联后可以多次重复使用。CaAlg/PP复合膜对阴离子染料的吸附量很小，避免了染料的吸附污染。CaAlg/PP复合膜可应用于染料中低浓度盐的脱除。
以聚丙烯（PP）无纺布为载体，不添加致孔剂制备了海藻酸钙/PP无纺布（CaAlg/PP）水凝胶复合过滤膜。通过SEM、TG对CaAlg/PP复合膜的表面形貌、热稳定性能进行表征。研究了CaAlg/PP复合膜的抗溶胀性能及其对染料吸附和染料截留的性能。结果表明，CaAlg/PP复合膜的抗溶胀性能比CaAlg水凝胶膜有很大提高。在0.1 MPa压力下，NaCl浓度为1 g·L-1时，料液通量为9.5 L（m2·h）-1，对亮蓝的截留率达到98.3%。CaAlg/PP复合膜的耐压性能远优于CaAlg膜，经过Ca2+交联后可以多次重复使用。CaAlg/PP复合膜对阴离子染料的吸附量很小，避免了染料的吸附污染。CaAlg/PP复合膜可应用于染料中低浓度盐的脱除。
2019, 36(1): 13-19.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20181112.003
摘要:
采用水热法合成Ni0.5Co0.5Fe2O4铁氧体，并应用于氰酸酯-环氧树脂（CE-EP）复合材料的增韧改性，研究Ni0.5Co0.5Fe2O4铁氧体对CE-EP固化反应、力学性能及热稳定性的影响。XRD和SEM结果表明，所合成的Ni0.5Co0.5Fe2O4铁氧体结晶性好、纯净、呈块状，粒径约为20 nm。性能研究表明，Ni0.5Co0.5Fe2O4铁氧体的加入对CE和EP间的固化反应速度影响不大，且不会改变树脂基体的固化反应机制。与纯CE-EP树脂体系相比，Ni0.5Co0.5Fe2O4铁氧体/CE-EP复合材料在保持CE-EP玻璃化转变温度（Tg）的基础上明显改善了其韧性，当Ni0.5Co0.5Fe2O4铁氧体质量分数为3wt%时，其冲击强度和弯曲强度达到最大值，较纯CE-EP树脂基体分别提高了65%和30.3%；但其热分解温度略有降低，可能是由于Ni0.5Co0.5Fe2O4铁氧体对CE-EP树脂基体高温分解的催化作用造成的。
采用水热法合成Ni0.5Co0.5Fe2O4铁氧体，并应用于氰酸酯-环氧树脂（CE-EP）复合材料的增韧改性，研究Ni0.5Co0.5Fe2O4铁氧体对CE-EP固化反应、力学性能及热稳定性的影响。XRD和SEM结果表明，所合成的Ni0.5Co0.5Fe2O4铁氧体结晶性好、纯净、呈块状，粒径约为20 nm。性能研究表明，Ni0.5Co0.5Fe2O4铁氧体的加入对CE和EP间的固化反应速度影响不大，且不会改变树脂基体的固化反应机制。与纯CE-EP树脂体系相比，Ni0.5Co0.5Fe2O4铁氧体/CE-EP复合材料在保持CE-EP玻璃化转变温度（Tg）的基础上明显改善了其韧性，当Ni0.5Co0.5Fe2O4铁氧体质量分数为3wt%时，其冲击强度和弯曲强度达到最大值，较纯CE-EP树脂基体分别提高了65%和30.3%；但其热分解温度略有降低，可能是由于Ni0.5Co0.5Fe2O4铁氧体对CE-EP树脂基体高温分解的催化作用造成的。
2019, 36(1): 20-27.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180502.009
摘要:
以石墨粉为原料，采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯（GO），采用原位聚合法制备GO/聚酰亚胺酸（PAA）前驱体，GO/PAA前驱体经高温固化处理后得到GO/聚酰亚胺（PI）复合薄膜；采用XRD、Raman、FTIR、AFM等表征手段对GO的结构进行表征；此外，研究了不同固化温度下PI薄膜的结构；最后测试了GO/PI复合薄膜的透湿率和力学性能。结果表明：GO为单层结构，厚度为1.26 nm。GO/PI复合薄膜表现出良好的阻水性能，当GO/PI复合薄膜中GO的添加量为0.025wt%、薄膜厚度为50 μm时，GO/PI复合薄膜的透湿率低至56.7 g（m2·d）-1。此外，0.025wt% GO/PI复合薄膜拉伸强度和断裂伸长率分别为150.8 MPa和13.5%，与PI薄膜（分别为126.9 MPa和8.1%）相比，分别增加了18.8%和66.7%。
以石墨粉为原料，采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯（GO），采用原位聚合法制备GO/聚酰亚胺酸（PAA）前驱体，GO/PAA前驱体经高温固化处理后得到GO/聚酰亚胺（PI）复合薄膜；采用XRD、Raman、FTIR、AFM等表征手段对GO的结构进行表征；此外，研究了不同固化温度下PI薄膜的结构；最后测试了GO/PI复合薄膜的透湿率和力学性能。结果表明：GO为单层结构，厚度为1.26 nm。GO/PI复合薄膜表现出良好的阻水性能，当GO/PI复合薄膜中GO的添加量为0.025wt%、薄膜厚度为50 μm时，GO/PI复合薄膜的透湿率低至56.7 g（m2·d）-1。此外，0.025wt% GO/PI复合薄膜拉伸强度和断裂伸长率分别为150.8 MPa和13.5%，与PI薄膜（分别为126.9 MPa和8.1%）相比，分别增加了18.8%和66.7%。
2019, 36(1): 28-38.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180404.001
摘要:
以二氯磷酸苯酯（PDCP）、硼酸双甘油酯（DGB）为原料，通过逐步聚合得到磷-硼杂化聚合物（PDCP-DGB），PDCP-DGB与环氧树脂共混体系经交联固化制备磷硼元素共杂化环氧树脂基（PDCP-DGB/EP）阻燃复合材料。利用FTIR、核磁共振波谱仪（NMR）、凝胶渗透色谱仪（GPC）、TG、氧指数（LOI）测定仪、微型量热仪、SEM和XPS对PDCP-DGB和PDCP-DGB/EP复合材料进行表征。结果表明，随着PDCP-DGB质量分数的增加，PDCP-DGB/EP复合材料最大分解速率温度升高，残重率提高，LOI上升，烟密度等级和最大烟密度降低，热释放速率峰值（PHRR）降低，总热释放量（THR）减小；PDCP-DGB有利于提高PDCP-DGB/EP复合材料的热稳定性能和阻燃性能，但对其力学性能影响较小；当PDCP-DGB质量分数为15wt%时，PDCP-DGB/EP复合材料LOI达到28.3%，较纯EP提高了47.4%，垂直燃烧（UL-94）等级达到V-0级；THR、PHRR分别降低了28%、23%，残炭率升高了5.11%；SEM图像显示，PDCP-DGB/EP复合材料的残炭表面得到很好的改善，致密、连续且平整。
以二氯磷酸苯酯（PDCP）、硼酸双甘油酯（DGB）为原料，通过逐步聚合得到磷-硼杂化聚合物（PDCP-DGB），PDCP-DGB与环氧树脂共混体系经交联固化制备磷硼元素共杂化环氧树脂基（PDCP-DGB/EP）阻燃复合材料。利用FTIR、核磁共振波谱仪（NMR）、凝胶渗透色谱仪（GPC）、TG、氧指数（LOI）测定仪、微型量热仪、SEM和XPS对PDCP-DGB和PDCP-DGB/EP复合材料进行表征。结果表明，随着PDCP-DGB质量分数的增加，PDCP-DGB/EP复合材料最大分解速率温度升高，残重率提高，LOI上升，烟密度等级和最大烟密度降低，热释放速率峰值（PHRR）降低，总热释放量（THR）减小；PDCP-DGB有利于提高PDCP-DGB/EP复合材料的热稳定性能和阻燃性能，但对其力学性能影响较小；当PDCP-DGB质量分数为15wt%时，PDCP-DGB/EP复合材料LOI达到28.3%，较纯EP提高了47.4%，垂直燃烧（UL-94）等级达到V-0级；THR、PHRR分别降低了28%、23%，残炭率升高了5.11%；SEM图像显示，PDCP-DGB/EP复合材料的残炭表面得到很好的改善，致密、连续且平整。
2019, 36(1): 39-50.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180524.002
摘要:
采用酞菁铁（FePc）粉体和石墨烯（G）共研磨热压法制备了G/FePc复合材料，研究了G对FePc耐热性能和吸波性能的影响。采用SEM和XPS表征了G/FePc复合材料的表面形貌和G与FePc之间的相互作用，结果发现，FePc均匀地吸附于G片层表面，且固化后形成了层状结构，从而改善了G/FePc复合材料的耐热性能和吸波性能。进一步通过TGA和矢量网络分析方法研究了不同G添加量对G/FePc复合材料的耐热性能和电磁性能的影响，并对G/FePc复合材料不同厚度的吸波性能进行了模拟分析。结果表明，G/FePc复合材料的耐热性能和吸波性能均随着G含量的增加而提高，当G添加量为5%（质量比）时，G/FePc复合材料在1 000℃热解残留率达到62.2%，在3.5 mm厚度下最大反射损耗达到-30.50 dB，反射损耗小于-10 dB的带宽为1.38 GHz，具有优良的耐热性能和吸波性能。
采用酞菁铁（FePc）粉体和石墨烯（G）共研磨热压法制备了G/FePc复合材料，研究了G对FePc耐热性能和吸波性能的影响。采用SEM和XPS表征了G/FePc复合材料的表面形貌和G与FePc之间的相互作用，结果发现，FePc均匀地吸附于G片层表面，且固化后形成了层状结构，从而改善了G/FePc复合材料的耐热性能和吸波性能。进一步通过TGA和矢量网络分析方法研究了不同G添加量对G/FePc复合材料的耐热性能和电磁性能的影响，并对G/FePc复合材料不同厚度的吸波性能进行了模拟分析。结果表明，G/FePc复合材料的耐热性能和吸波性能均随着G含量的增加而提高，当G添加量为5%（质量比）时，G/FePc复合材料在1 000℃热解残留率达到62.2%，在3.5 mm厚度下最大反射损耗达到-30.50 dB，反射损耗小于-10 dB的带宽为1.38 GHz，具有优良的耐热性能和吸波性能。
2019, 36(1): 51-59.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180404.002
摘要:
首先利用自主设计的熔融浸渍机头制备了60 mm幅宽的连续碳纤维增强尼龙6（CF/PA6）热塑单向带，并利用快速热冲压成型技术制备了CF/PA6复合材料矩形盒体。结果显示，在CF/PA6预浸料制备过程中，纤维展纱包覆角与纤维展宽呈线性关系；预紧力增加展纱宽度的同时，牵引力会呈指数急剧上升，因此应避免大的预紧力；CF/PA6预浸料的浸渍质量随牵引速度的增加而降低；预热有利于改善高浸渍速度下的浸渍质量。在热冲压成型过程中，CF/PA6复合材料的最佳预热温度为260~280℃，模具温度为130~160℃，并应经过预压实。
首先利用自主设计的熔融浸渍机头制备了60 mm幅宽的连续碳纤维增强尼龙6（CF/PA6）热塑单向带，并利用快速热冲压成型技术制备了CF/PA6复合材料矩形盒体。结果显示，在CF/PA6预浸料制备过程中，纤维展纱包覆角与纤维展宽呈线性关系；预紧力增加展纱宽度的同时，牵引力会呈指数急剧上升，因此应避免大的预紧力；CF/PA6预浸料的浸渍质量随牵引速度的增加而降低；预热有利于改善高浸渍速度下的浸渍质量。在热冲压成型过程中，CF/PA6复合材料的最佳预热温度为260~280℃，模具温度为130~160℃，并应经过预压实。
2019, 36(1): 60-68.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180428.003
摘要:
将自制含磷木质素基成炭剂（Lig-P）和聚磷酸铵（APP）复配用于制备阻燃聚乳酸（PLA）基复合材料，考察了协效阻燃剂有机蒙脱土（OMMT）对阻燃PLA性能的影响。采用极限氧指数（LOI）仪、垂直燃烧（UL-94）测试仪、锥形量热仪、热失重分析仪分别对Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的阻燃性能、热稳定性能和燃烧行为进行了研究。结果发现，OMMT与Lig-P-APP存在明显的协同阻燃作用，当OMMT替代3wt%的Lig-P-APP时，Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的LOI由27%增加至32%，UL-94等级由V1级提高至V0级；且Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的最大热降解速率有所降低，800℃的残炭量提高了将近50%；此外，OMMT的引入使PLA阻燃复合材料的热释放速率明显降低，热释放速率峰值（PHRR）、烟释放速率峰值（PSPR）及总烟释放量（TSR）分别降低了26.4%、60%及26.3%。OMMT可明显提高阻燃PLA炭层的致密度及石墨化程度。
将自制含磷木质素基成炭剂（Lig-P）和聚磷酸铵（APP）复配用于制备阻燃聚乳酸（PLA）基复合材料，考察了协效阻燃剂有机蒙脱土（OMMT）对阻燃PLA性能的影响。采用极限氧指数（LOI）仪、垂直燃烧（UL-94）测试仪、锥形量热仪、热失重分析仪分别对Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的阻燃性能、热稳定性能和燃烧行为进行了研究。结果发现，OMMT与Lig-P-APP存在明显的协同阻燃作用，当OMMT替代3wt%的Lig-P-APP时，Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的LOI由27%增加至32%，UL-94等级由V1级提高至V0级；且Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的最大热降解速率有所降低，800℃的残炭量提高了将近50%；此外，OMMT的引入使PLA阻燃复合材料的热释放速率明显降低，热释放速率峰值（PHRR）、烟释放速率峰值（PSPR）及总烟释放量（TSR）分别降低了26.4%、60%及26.3%。OMMT可明显提高阻燃PLA炭层的致密度及石墨化程度。
2019, 36(1): 69-76.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180503.001
摘要:
以高耐热、高强度的聚醚酰亚胺（PEI）为芯层材料，以电解液亲和性和界面稳定性优良的聚偏氟乙烯（PVDF）为壳层材料，构建了一种具有同轴结构的大倍率、高耐热PEI-PVDF纳米纤维锂离子电池隔膜。通过SEM、TEM、TGA、电化学工作站、电池测试系统对PEI-PVDF同轴隔膜的微观形貌和性能进行测试与表征。结果表明：PEI-PVDF同轴纤维具有清晰的芯壳结构，与商业隔膜相比，PEI-PVDF同轴隔膜具有优异的热稳定性，在180℃下处理2 h，尺寸稳定并未发生热收缩；吸液率达到520%；电化学稳定性优异，电化学窗口达到5.0 V；离子电导率达到2.3 mS·cm-1；采用PEI-PVDF隔膜组装的锂离子电池在8 C的放电流下放电比容量仍能达到107 mAh·g-1，再回到0.2 C时恢复到原始比容量的95.4%，且电池在1 C电流下循环100次后容量保持率高达92.5%，PEI-PVDF隔膜表现出的大倍率、高耐热的特点说明该纤维膜是一种高功率、高安全的锂离子电池隔膜。
以高耐热、高强度的聚醚酰亚胺（PEI）为芯层材料，以电解液亲和性和界面稳定性优良的聚偏氟乙烯（PVDF）为壳层材料，构建了一种具有同轴结构的大倍率、高耐热PEI-PVDF纳米纤维锂离子电池隔膜。通过SEM、TEM、TGA、电化学工作站、电池测试系统对PEI-PVDF同轴隔膜的微观形貌和性能进行测试与表征。结果表明：PEI-PVDF同轴纤维具有清晰的芯壳结构，与商业隔膜相比，PEI-PVDF同轴隔膜具有优异的热稳定性，在180℃下处理2 h，尺寸稳定并未发生热收缩；吸液率达到520%；电化学稳定性优异，电化学窗口达到5.0 V；离子电导率达到2.3 mS·cm-1；采用PEI-PVDF隔膜组装的锂离子电池在8 C的放电流下放电比容量仍能达到107 mAh·g-1，再回到0.2 C时恢复到原始比容量的95.4%，且电池在1 C电流下循环100次后容量保持率高达92.5%，PEI-PVDF隔膜表现出的大倍率、高耐热的特点说明该纤维膜是一种高功率、高安全的锂离子电池隔膜。
2019, 36(1): 77-84.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180423.001
摘要:
为改善桉木/聚氯乙烯（PVC）复合材料耐霉菌（黑曲霉）腐蚀性能，添加TiO2制备TiO2-桉木/PVC复合材料，并对复合材料进行霉菌加速腐蚀试验（加速腐蚀条件：温度为28℃，湿度为85%）。对比研究了腐蚀前后TiO2-桉木/PVC复合材料的色差、力学和吸水性能及官能团、微观形貌和热稳定性变化。结果表明：TiO2可提高桉木/PVC复合材料的耐霉菌腐蚀性能，TiO2添加量为2wt%时，TiO2-桉木/PVC复合材料腐蚀后表观霉菌相对较少，色差值和吸水率较未添加TiO2的桉木/PVC复合材料分别降低了69.32%和13.33%；拉伸、冲击及弯曲强度、弯曲模量分别提高了31.17%、39.44%、40.75%、10.99%；2wt% TiO2-桉木/PVC复合材料热分解各阶段失重温度较高，热稳定性较好；TiO2添加量较高时会影响桉木纤维与PVC的界面结合，致使TiO2-桉木/PVC复合材料更易受到霉菌的腐蚀。
为改善桉木/聚氯乙烯（PVC）复合材料耐霉菌（黑曲霉）腐蚀性能，添加TiO2制备TiO2-桉木/PVC复合材料，并对复合材料进行霉菌加速腐蚀试验（加速腐蚀条件：温度为28℃，湿度为85%）。对比研究了腐蚀前后TiO2-桉木/PVC复合材料的色差、力学和吸水性能及官能团、微观形貌和热稳定性变化。结果表明：TiO2可提高桉木/PVC复合材料的耐霉菌腐蚀性能，TiO2添加量为2wt%时，TiO2-桉木/PVC复合材料腐蚀后表观霉菌相对较少，色差值和吸水率较未添加TiO2的桉木/PVC复合材料分别降低了69.32%和13.33%；拉伸、冲击及弯曲强度、弯曲模量分别提高了31.17%、39.44%、40.75%、10.99%；2wt% TiO2-桉木/PVC复合材料热分解各阶段失重温度较高，热稳定性较好；TiO2添加量较高时会影响桉木纤维与PVC的界面结合，致使TiO2-桉木/PVC复合材料更易受到霉菌的腐蚀。
2019, 36(1): 85-95.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180417.002
摘要:
为节省预氧化进程的能耗和时间并优化聚丙烯腈（PAN）预氧纤维的性能，用H2O2改性PAN原丝，使其提前环化。采用FTIR、XPS等方法表征不同处理温度获得的未改性和改性PAN原丝。结果表明：H2O2水溶液在60℃改性PAN原丝时，H2O2可引发氰基环化，末端环发生亚胺、烯胺互变异构，由此出现亚氰基、类芳香伯胺；改性温度越高，改性PAN原丝的亚氰基含量、共轭程度越大。在模拟稳定化过程中，改性PAN原丝的类芳香伯胺可在较低温度下引发相邻氰基环化。使用氨水（NH3H2O）作为助剂获得改性PAN原丝，与未改性PAN原丝经历相同的预氧化进程，改性后的PAN原丝能在较短时间内达到适合的预氧化程度，且PAN预氧纤维径向结构的均匀性被改善，由此获得热稳定性更高的PAN预氧纤维。
为节省预氧化进程的能耗和时间并优化聚丙烯腈（PAN）预氧纤维的性能，用H2O2改性PAN原丝，使其提前环化。采用FTIR、XPS等方法表征不同处理温度获得的未改性和改性PAN原丝。结果表明：H2O2水溶液在60℃改性PAN原丝时，H2O2可引发氰基环化，末端环发生亚胺、烯胺互变异构，由此出现亚氰基、类芳香伯胺；改性温度越高，改性PAN原丝的亚氰基含量、共轭程度越大。在模拟稳定化过程中，改性PAN原丝的类芳香伯胺可在较低温度下引发相邻氰基环化。使用氨水（NH3H2O）作为助剂获得改性PAN原丝，与未改性PAN原丝经历相同的预氧化进程，改性后的PAN原丝能在较短时间内达到适合的预氧化程度，且PAN预氧纤维径向结构的均匀性被改善，由此获得热稳定性更高的PAN预氧纤维。
2019, 36(1): 96-103.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180411.003
摘要:
以稻草纤维及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）为原料，分别以活性炭、Al2O3、SiO2为改性剂，通过混炼-模压工艺制备了稻草纤维/ABS复合材料，采用热重-质谱联用仪对复合材料的挥发性有机化合物（VOC）释放情况进行对比分析，探讨了几种改性剂对稻草纤维/ABS复合材料VOC释放的影响。研究发现：ABS及稻草纤维均能在热解过程中释放CH2O、C2H4O及C3H4O，而C6H6、C7H8、C8H8等苯类及烷烃类物质的释放源则主要为ABS；活性炭的添加能够显著降低稻草纤维/ABS复合材料的VOC释放，其VOC释放总量降低了55.5%；Al2O3和SiO2虽然能比较明显地降低复合材料中苯类物质的释放含量，分别降低了32.4%和30.9%，但是其中的Fe、Cu等金属杂质却能够催化醛类物质的产生，导致VOC释放总量分别增加了11.8%和235.7%。
以稻草纤维及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）为原料，分别以活性炭、Al2O3、SiO2为改性剂，通过混炼-模压工艺制备了稻草纤维/ABS复合材料，采用热重-质谱联用仪对复合材料的挥发性有机化合物（VOC）释放情况进行对比分析，探讨了几种改性剂对稻草纤维/ABS复合材料VOC释放的影响。研究发现：ABS及稻草纤维均能在热解过程中释放CH2O、C2H4O及C3H4O，而C6H6、C7H8、C8H8等苯类及烷烃类物质的释放源则主要为ABS；活性炭的添加能够显著降低稻草纤维/ABS复合材料的VOC释放，其VOC释放总量降低了55.5%；Al2O3和SiO2虽然能比较明显地降低复合材料中苯类物质的释放含量，分别降低了32.4%和30.9%，但是其中的Fe、Cu等金属杂质却能够催化醛类物质的产生，导致VOC释放总量分别增加了11.8%和235.7%。
2019, 36(1): 104-113.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180502.002
摘要:
高压直流电缆附件在电力系统运行中，由于复合绝缘电导率不匹配极易导致电场畸变引发绝缘故障。针对这一问题，采用直接共混法制备了不同掺杂浓度的纳米TiO2/液体硅橡胶（LSR）复合材料，并对其微观形貌和介电性能进行了测试研究。结果表明：纳米TiO2粒子在LSR基体中分散较均匀，随着TiO2掺杂含量的增加，纳米TiO2/LSR复合材料试样的相对介电常数和介质损耗因数增大。当纳米TiO2粒子添加量为4wt%时，纳米TiO2/LSR复合材料的电导率与电缆主绝缘交联聚乙烯（XLPE）的电导率近似相等，且随着电场强度的增大，两者的电导率变化趋势也基本一致。电声脉冲法（PEA）测量结果表明，添加4wt% TiO2的纳米TiO2/LSR复合材料内积聚的空间电荷最少。纳米TiO2粒子的掺杂，提高了TiO2/LSR复合材料电缆附件绝缘电导率对电场强度的响应依赖特性，使其能与XLPE绝缘电导率较好地匹配，同时一定程度地抑制了空间电荷的积累，有助于直流电缆附件内复合绝缘电场的均匀分布。
高压直流电缆附件在电力系统运行中，由于复合绝缘电导率不匹配极易导致电场畸变引发绝缘故障。针对这一问题，采用直接共混法制备了不同掺杂浓度的纳米TiO2/液体硅橡胶（LSR）复合材料，并对其微观形貌和介电性能进行了测试研究。结果表明：纳米TiO2粒子在LSR基体中分散较均匀，随着TiO2掺杂含量的增加，纳米TiO2/LSR复合材料试样的相对介电常数和介质损耗因数增大。当纳米TiO2粒子添加量为4wt%时，纳米TiO2/LSR复合材料的电导率与电缆主绝缘交联聚乙烯（XLPE）的电导率近似相等，且随着电场强度的增大，两者的电导率变化趋势也基本一致。电声脉冲法（PEA）测量结果表明，添加4wt% TiO2的纳米TiO2/LSR复合材料内积聚的空间电荷最少。纳米TiO2粒子的掺杂，提高了TiO2/LSR复合材料电缆附件绝缘电导率对电场强度的响应依赖特性，使其能与XLPE绝缘电导率较好地匹配，同时一定程度地抑制了空间电荷的积累，有助于直流电缆附件内复合绝缘电场的均匀分布。
2019, 36(1): 114-121.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180322.002
摘要:
利用热压工艺制备了三种不同等温结晶时间的连续碳纤维（CF）增强尼龙6（PA6）单向复合材料，并分别研究了吸湿前后连续CF/PA6复合材料单向板的0°拉伸、90°拉伸、弯曲和层间剪切性能变化。结果发现，CF/PA6复合材料的0°拉伸、90°拉伸、弯曲和层间剪切强度（模量）分别下降了10%~37%（0~0.6%）、35%~46%（62%~64%）、53%~61%（16%~28%）和5%~31%。结合SEM断面观察和抛光金相显微学给出了吸湿对CF/PA6复合材料性能的影响机制。
利用热压工艺制备了三种不同等温结晶时间的连续碳纤维（CF）增强尼龙6（PA6）单向复合材料，并分别研究了吸湿前后连续CF/PA6复合材料单向板的0°拉伸、90°拉伸、弯曲和层间剪切性能变化。结果发现，CF/PA6复合材料的0°拉伸、90°拉伸、弯曲和层间剪切强度（模量）分别下降了10%~37%（0~0.6%）、35%~46%（62%~64%）、53%~61%（16%~28%）和5%~31%。结合SEM断面观察和抛光金相显微学给出了吸湿对CF/PA6复合材料性能的影响机制。
2019, 36(1): 122-132.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180502.003
摘要:
分别采用材料试验机（MTS）和分离式霍普金斯压杆（SPHB）测试系统研究二维平纹层压复合材料（2DWCs）、三维正交复合材料（3DOWCs）和三维编织复合材料（3DBCs）在准静态和高应变率压缩载荷下的力学响应和破坏形态。通过应力-应变曲线研究三种织物结构增强树脂基复合材料的应变率效应、应变率敏感性和能量吸收性质。通过破坏形态研究三种织物增强树脂基复合材料的破坏机制。结果显示：三种复合材料都具有明显的应变率效应。面外压缩时，2DWCs的压缩刚度、强度及应变率敏感性都最高，而3DBCs最弱；但当应变率大于1 500 s-1后，3DBCs能量吸收能力最强，2DWCs能量吸收能力最弱；2DWCs增强相和3DOWCs增强相以剪切断裂形式为主，3DBCs增强相以"坍塌"压扁形式为主。面内压缩时，2DWCs的面内压缩刚度最大而面内能量吸收能力最弱，3DOWCs的面内压缩强度最高，3DBCs的断裂应变最大、面内能量吸收能力及应变率敏感性最高，2DWCs增强相以分层破坏为主，3DOWCs和3DBCs以端面膨胀破坏为主。
分别采用材料试验机（MTS）和分离式霍普金斯压杆（SPHB）测试系统研究二维平纹层压复合材料（2DWCs）、三维正交复合材料（3DOWCs）和三维编织复合材料（3DBCs）在准静态和高应变率压缩载荷下的力学响应和破坏形态。通过应力-应变曲线研究三种织物结构增强树脂基复合材料的应变率效应、应变率敏感性和能量吸收性质。通过破坏形态研究三种织物增强树脂基复合材料的破坏机制。结果显示：三种复合材料都具有明显的应变率效应。面外压缩时，2DWCs的压缩刚度、强度及应变率敏感性都最高，而3DBCs最弱；但当应变率大于1 500 s-1后，3DBCs能量吸收能力最强，2DWCs能量吸收能力最弱；2DWCs增强相和3DOWCs增强相以剪切断裂形式为主，3DBCs增强相以"坍塌"压扁形式为主。面内压缩时，2DWCs的面内压缩刚度最大而面内能量吸收能力最弱，3DOWCs的面内压缩强度最高，3DBCs的断裂应变最大、面内能量吸收能力及应变率敏感性最高，2DWCs增强相以分层破坏为主，3DOWCs和3DBCs以端面膨胀破坏为主。
2019, 36(1): 133-138.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180726.004
摘要:
低密度烧蚀防热材料是航天飞行器热防护系统的关键候选材料，其高温力学性能是热防护结构在气动热载荷下结构完整性的关键。本文针对多相纤维增强酚醛树脂低密度烧蚀防热复合材料开展高温压缩性能实验，获得了其压缩强度随温度的变化规律，结合热重、SEM分析了力载荷、热解及氧化反应对压缩强度的影响，揭示了软相碳层弥合和纤维脱黏、拔出两种韧化机制，为多相纤维增强酚醛树脂低密度烧蚀防热复合材料在热防护系统的工程应用提供实验数据支撑。
低密度烧蚀防热材料是航天飞行器热防护系统的关键候选材料，其高温力学性能是热防护结构在气动热载荷下结构完整性的关键。本文针对多相纤维增强酚醛树脂低密度烧蚀防热复合材料开展高温压缩性能实验，获得了其压缩强度随温度的变化规律，结合热重、SEM分析了力载荷、热解及氧化反应对压缩强度的影响，揭示了软相碳层弥合和纤维脱黏、拔出两种韧化机制，为多相纤维增强酚醛树脂低密度烧蚀防热复合材料在热防护系统的工程应用提供实验数据支撑。
2019, 36(1): 139-146.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180420.002
摘要:
采用放电等离子烧结技术制备表面多孔Ti-羟基磷灰石（HA）/Ti-Ag生物梯度复合材料，研究了不同HA含量对复合材料微观结构、界面结合、表面孔隙特征、力学性能及体外生物活性的影响及机制。结果表明，表面多孔Ti-HA/Ti-Ag复合材料中间基体合金主要由α-Ti和Ti2Ag相组成，表面多孔层主要由α-Ti和HA相组成，同时还存在少量CaO、CaTiO3、Ti5P3等反应相；表面多孔Ti-HA/Ti-Ag复合材料中间基体与表面多孔层形成稳定的冶金结合，但随着HA含量增加，反应相增多，界面结合变差，表面孔隙率和平均孔径呈增大趋势，导致平均抗压强度减小且弹性模量降低，因此过高的HA含量会导致材料力学性能下降；体外生物活性实验表明，表面多孔Ti-HA/Ti-Ag复合材料在人工模拟体液中浸泡7天后表面生成大量类骨磷灰石层，并且随着HA含量的增大，磷灰石形成能力明显增强。
采用放电等离子烧结技术制备表面多孔Ti-羟基磷灰石（HA）/Ti-Ag生物梯度复合材料，研究了不同HA含量对复合材料微观结构、界面结合、表面孔隙特征、力学性能及体外生物活性的影响及机制。结果表明，表面多孔Ti-HA/Ti-Ag复合材料中间基体合金主要由α-Ti和Ti2Ag相组成，表面多孔层主要由α-Ti和HA相组成，同时还存在少量CaO、CaTiO3、Ti5P3等反应相；表面多孔Ti-HA/Ti-Ag复合材料中间基体与表面多孔层形成稳定的冶金结合，但随着HA含量增加，反应相增多，界面结合变差，表面孔隙率和平均孔径呈增大趋势，导致平均抗压强度减小且弹性模量降低，因此过高的HA含量会导致材料力学性能下降；体外生物活性实验表明，表面多孔Ti-HA/Ti-Ag复合材料在人工模拟体液中浸泡7天后表面生成大量类骨磷灰石层，并且随着HA含量的增大，磷灰石形成能力明显增强。
2019, 36(1): 147-158.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180510.002
摘要:
具有磁性的非均相催化剂价格低廉、低污染、高能效、容易从溶液中分离出来。经过水热合成法合成的Fe3O4/MnO2磁性复合氧化物催化剂在活化过一硫酸盐（2KHSO5·KHSO4·K2SO4）产生硫酸根自由基（SO4-）降解水中有机污染物表现出了优良的性能。把不同质量的磁性Fe3O4微球与线状的MnO2负载到一起，合成三种Fe3O4：MnO2质量比分别为1：3、2：3、1：1的Fe3O4/MnO2催化剂，经过XRD、SEM和TEM表征，表明这两种金属氧化物负载到一起。对比不同Fe3O4：MnO2质量比的Fe3O4/MnO2磁性复合氧化物催化剂活化2KHSO5·KHSO4·K2SO4的活性，发现Fe3O4/MnO2（2：3）催化剂催化活性最高。通过考察不同因素对Fe3O4/MnO2（2：3）催化活性的影响得出，水中罗丹明B（Rh B）降解的最佳条件为10 mg/L Rh B、0.4 g/L Fe3O4/MnO2催化剂、0.3 g/L 2KHSO5·KHSO4·K2SO4、pH=8。Fe3O4/MnO2（2：3）磁性复合氧化物催化剂经过3次循环利用后，催化活性没有明显下降。SO4-在降解水中Rh B起主要作用。
具有磁性的非均相催化剂价格低廉、低污染、高能效、容易从溶液中分离出来。经过水热合成法合成的Fe3O4/MnO2磁性复合氧化物催化剂在活化过一硫酸盐（2KHSO5·KHSO4·K2SO4）产生硫酸根自由基（SO4-）降解水中有机污染物表现出了优良的性能。把不同质量的磁性Fe3O4微球与线状的MnO2负载到一起，合成三种Fe3O4：MnO2质量比分别为1：3、2：3、1：1的Fe3O4/MnO2催化剂，经过XRD、SEM和TEM表征，表明这两种金属氧化物负载到一起。对比不同Fe3O4：MnO2质量比的Fe3O4/MnO2磁性复合氧化物催化剂活化2KHSO5·KHSO4·K2SO4的活性，发现Fe3O4/MnO2（2：3）催化剂催化活性最高。通过考察不同因素对Fe3O4/MnO2（2：3）催化活性的影响得出，水中罗丹明B（Rh B）降解的最佳条件为10 mg/L Rh B、0.4 g/L Fe3O4/MnO2催化剂、0.3 g/L 2KHSO5·KHSO4·K2SO4、pH=8。Fe3O4/MnO2（2：3）磁性复合氧化物催化剂经过3次循环利用后，催化活性没有明显下降。SO4-在降解水中Rh B起主要作用。
2019, 36(1): 159-166.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180613.003
摘要:
采用搅拌铸造法制备了不同体积分数（10vol%、15vol%、20vol%）的短碳纤维增强镁基（CFs/AZ91）复合材料，并选取了三个挤压比和两个挤压温度对其进行热挤压变形，采用光学显微镜（OM）、SEM和TEM对CFs/AZ91复合材料的显微组织进行了观察，并测试其室温力学性能及阻尼性能。研究结果表明，热挤压能够有效降低CFs/AZ91复合材料气孔率；在热挤压过程中，纤维沿挤压方向定向排列，同时基体发生动态再结晶。随着挤压温度及挤压比的增大，晶粒呈现等轴状，组织更加均匀。CFs/AZ91复合材料经过挤压后，其力学性能得到提高，屈服强度和抗拉强度随挤压比和CFs体积分数的增大而增大，然而CFs纤维在热挤压后发生明显断裂，限制了挤压态复合材料强度的进一步提升。低温低挤压比条件下，CFs/AZ91复合材料具有较好的阻尼性能，随着挤压比及挤压温度的升高，CFs/AZ91复合材料室温及高温阻尼性能均有所降低。
采用搅拌铸造法制备了不同体积分数（10vol%、15vol%、20vol%）的短碳纤维增强镁基（CFs/AZ91）复合材料，并选取了三个挤压比和两个挤压温度对其进行热挤压变形，采用光学显微镜（OM）、SEM和TEM对CFs/AZ91复合材料的显微组织进行了观察，并测试其室温力学性能及阻尼性能。研究结果表明，热挤压能够有效降低CFs/AZ91复合材料气孔率；在热挤压过程中，纤维沿挤压方向定向排列，同时基体发生动态再结晶。随着挤压温度及挤压比的增大，晶粒呈现等轴状，组织更加均匀。CFs/AZ91复合材料经过挤压后，其力学性能得到提高，屈服强度和抗拉强度随挤压比和CFs体积分数的增大而增大，然而CFs纤维在热挤压后发生明显断裂，限制了挤压态复合材料强度的进一步提升。低温低挤压比条件下，CFs/AZ91复合材料具有较好的阻尼性能，随着挤压比及挤压温度的升高，CFs/AZ91复合材料室温及高温阻尼性能均有所降低。
2019, 36(1): 167-177.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180511.001
摘要:
对机械合金化（MA）法制备的TiC/Ti复合涂层进行电子束重熔处理，分析了经过不同电子束扫描速度的重熔工艺后TiC/Ti复合涂层组织和耐磨性能的变化规律。结果表明，当扫描速度为5~15 mm/s时，重熔处理消除了MA法制备的TiC/Ti复合涂层中的孔隙和裂纹，使其硬度与耐磨性能显著提高；但扫描速度过快（20 mm/s）时，TiC/Ti复合涂层内部出现重熔导致的孔洞缺陷。随着扫描速度由5 mm/s增加至15 mm/s，重熔后TiC/Ti复合涂层中的TiC相由粗大树枝状晶体逐渐转变为弥散分布的短棒和颗粒状晶体，弥散强化作用和固溶强化作用逐渐增强，TiC/Ti复合涂层的硬度由重熔前HV 554逐渐提高至HV 783，磨损速率由5.93×10-4 mm3（N·m）-1逐渐下降至1.75×10-4 mm3（N·m）-1，扫描速度为15 mm/s重熔后TiC/Ti复合涂层的性能最佳。
对机械合金化（MA）法制备的TiC/Ti复合涂层进行电子束重熔处理，分析了经过不同电子束扫描速度的重熔工艺后TiC/Ti复合涂层组织和耐磨性能的变化规律。结果表明，当扫描速度为5~15 mm/s时，重熔处理消除了MA法制备的TiC/Ti复合涂层中的孔隙和裂纹，使其硬度与耐磨性能显著提高；但扫描速度过快（20 mm/s）时，TiC/Ti复合涂层内部出现重熔导致的孔洞缺陷。随着扫描速度由5 mm/s增加至15 mm/s，重熔后TiC/Ti复合涂层中的TiC相由粗大树枝状晶体逐渐转变为弥散分布的短棒和颗粒状晶体，弥散强化作用和固溶强化作用逐渐增强，TiC/Ti复合涂层的硬度由重熔前HV 554逐渐提高至HV 783，磨损速率由5.93×10-4 mm3（N·m）-1逐渐下降至1.75×10-4 mm3（N·m）-1，扫描速度为15 mm/s重熔后TiC/Ti复合涂层的性能最佳。
2019, 36(1): 178-185.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180606.001
摘要:
采用累积叠轧技术在300℃下制备了纯Mg/ZK60 Mg合金多层复合板材。经过初始复合后，Mg层和ZK60层晶粒明显细化，随着循环次数的增加，Mg/ZK60复合板材两组元晶粒细化并不明显。两种组元的层厚随着循环次数的上升而逐渐降低，两次循环后Mg/ZK60复合板材出现波浪状组织。累积叠轧后，Mg/ZK60复合板材中Mg层和ZK60层呈现典型的轧制织构类型，{0001}基面均向轧制方向发生轻微偏转。Mg/ZK60复合板材的强度及延伸率均介于轧制态的ZK60板与Mg板之间，并随着循环次数的增加逐渐提高。Mg/ZK60复合板材室温阻尼性能和高温阻尼性能均介于纯Mg与ZK60之间，而高温下Mg/ZK60复合板材的高温阻尼则与ZK60板材变化趋势相类似。
采用累积叠轧技术在300℃下制备了纯Mg/ZK60 Mg合金多层复合板材。经过初始复合后，Mg层和ZK60层晶粒明显细化，随着循环次数的增加，Mg/ZK60复合板材两组元晶粒细化并不明显。两种组元的层厚随着循环次数的上升而逐渐降低，两次循环后Mg/ZK60复合板材出现波浪状组织。累积叠轧后，Mg/ZK60复合板材中Mg层和ZK60层呈现典型的轧制织构类型，{0001}基面均向轧制方向发生轻微偏转。Mg/ZK60复合板材的强度及延伸率均介于轧制态的ZK60板与Mg板之间，并随着循环次数的增加逐渐提高。Mg/ZK60复合板材室温阻尼性能和高温阻尼性能均介于纯Mg与ZK60之间，而高温下Mg/ZK60复合板材的高温阻尼则与ZK60板材变化趋势相类似。
2019, 36(1): 186-191.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180428.004
摘要:
采用针刺成型、化学气相渗透（CVI）、真空浸渍及固化成型工艺制备了C/C-聚酰亚胺（C/C-PI）复合材料，研究了这种新型防热结构材料的弯曲性能、导热性能及热膨胀性能。结果表明：C/C-PI复合材料XY向和Z向弯曲强度分别为120.75 MPa和40.33 MPa，较C/C复合材料分别提高了17.92%和20.57%，表现出更优异的弯曲性能；C/C-PI复合材料热导率随温度变化不显著，XY向和Z向热导率均在150℃达到最大值，分别为29.88 W（m·℃）-1和9.93 W（m·℃）-1，较C/C复合材料分别降低了47.02%和56.12%；随温度升高，C/C-PI复合材料的线膨胀系数呈线性缓慢增长，数值保持低于4×10-6 K-1，尤其XY向较Z向具有更低的线膨胀系数，可满足热结构件尺寸稳定性的使用需求。
采用针刺成型、化学气相渗透（CVI）、真空浸渍及固化成型工艺制备了C/C-聚酰亚胺（C/C-PI）复合材料，研究了这种新型防热结构材料的弯曲性能、导热性能及热膨胀性能。结果表明：C/C-PI复合材料XY向和Z向弯曲强度分别为120.75 MPa和40.33 MPa，较C/C复合材料分别提高了17.92%和20.57%，表现出更优异的弯曲性能；C/C-PI复合材料热导率随温度变化不显著，XY向和Z向热导率均在150℃达到最大值，分别为29.88 W（m·℃）-1和9.93 W（m·℃）-1，较C/C复合材料分别降低了47.02%和56.12%；随温度升高，C/C-PI复合材料的线膨胀系数呈线性缓慢增长，数值保持低于4×10-6 K-1，尤其XY向较Z向具有更低的线膨胀系数，可满足热结构件尺寸稳定性的使用需求。
2019, 36(1): 192-199.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180509.002
摘要:
以烯丙基磺酸钠（ALS）为可聚合乳化剂，采用种子乳液聚合法制备丙烯酸功能化纳米氧化石墨烯（FAGO）/丙烯酸酯复合乳液。通过红外光谱、XRD表征GO、FAGO的结构，通过SEM和TEM观察GO、FAGO、纳米FAGO/丙烯酸酯复合乳液的形貌。结果表明，丙烯酸上的羧基与GO羟基反应生成了酯键；FAGO的边缘发生扭曲变形，局部产生较多褶皱，体系的不规整度显著增加；纳米FAGO/丙烯酸酯乳胶粒子呈规则的球形。纳米粒径电位分析表明，纳米FAGO/丙烯酸酯复合乳液粒径大小均一，分散性良好，随着ALS加入量的增加，纳米FAGO/丙烯酸酯乳胶粒子的粒径逐渐减小，其分散性指数（PDI）先减小后增大，相应的Zeta电位逐渐升高，乳液的黏度逐渐增大，乳胶膜耐水性变差，当ALS用量为0.8wt%时，纳米FAGO/丙烯酸酯复合乳液综合性能最佳。
以烯丙基磺酸钠（ALS）为可聚合乳化剂，采用种子乳液聚合法制备丙烯酸功能化纳米氧化石墨烯（FAGO）/丙烯酸酯复合乳液。通过红外光谱、XRD表征GO、FAGO的结构，通过SEM和TEM观察GO、FAGO、纳米FAGO/丙烯酸酯复合乳液的形貌。结果表明，丙烯酸上的羧基与GO羟基反应生成了酯键；FAGO的边缘发生扭曲变形，局部产生较多褶皱，体系的不规整度显著增加；纳米FAGO/丙烯酸酯乳胶粒子呈规则的球形。纳米粒径电位分析表明，纳米FAGO/丙烯酸酯复合乳液粒径大小均一，分散性良好，随着ALS加入量的增加，纳米FAGO/丙烯酸酯乳胶粒子的粒径逐渐减小，其分散性指数（PDI）先减小后增大，相应的Zeta电位逐渐升高，乳液的黏度逐渐增大，乳胶膜耐水性变差，当ALS用量为0.8wt%时，纳米FAGO/丙烯酸酯复合乳液综合性能最佳。
2019, 36(1): 200-206.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180420.001
摘要:
以Ti（SO4）2和Zn（NO3）2为原料，采用水热法制备TiO2-ZnO复合中空微球光催化剂。通过FTIR、XRD、SEM、紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、XPS及N2吸附-脱附等方法对TiO2-ZnO复合光催化剂的结构和性能进行表征，并以亚甲基蓝（MB）为目标降解物，评价TiO2-ZnO复合中空微球光催化活性。结果表明，TiO2-ZnO光催化剂具有中空微球结构，粒径为1~2 μm，比表面积为30.46 m2/g。TiO2的加入可提高ZnO对光的吸收，有效降低电子空穴复合率。在高压Hg灯照射下，TiO2-ZnO复合中空微球的光催化性能均高于纯ZnO，其中Zn（NO3）2与Ti（SO4）2摩尔比为1：0.7条件下制备的TiO2-ZnO复合中空微球样品表现出较好的光催化活性，光照60 min，对MB的降解率可达95.8%，其光催化降解速率是纯ZnO的4.3倍。
以Ti（SO4）2和Zn（NO3）2为原料，采用水热法制备TiO2-ZnO复合中空微球光催化剂。通过FTIR、XRD、SEM、紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、XPS及N2吸附-脱附等方法对TiO2-ZnO复合光催化剂的结构和性能进行表征，并以亚甲基蓝（MB）为目标降解物，评价TiO2-ZnO复合中空微球光催化活性。结果表明，TiO2-ZnO光催化剂具有中空微球结构，粒径为1~2 μm，比表面积为30.46 m2/g。TiO2的加入可提高ZnO对光的吸收，有效降低电子空穴复合率。在高压Hg灯照射下，TiO2-ZnO复合中空微球的光催化性能均高于纯ZnO，其中Zn（NO3）2与Ti（SO4）2摩尔比为1：0.7条件下制备的TiO2-ZnO复合中空微球样品表现出较好的光催化活性，光照60 min，对MB的降解率可达95.8%，其光催化降解速率是纯ZnO的4.3倍。
2019, 36(1): 207-212.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180509.001
摘要:
水热法一步合成ZnS/还原氧化石墨烯（ZnS/RGO）复合材料，通过XRD、FTIR、Raman、SEM分析溶剂（乙醇、水）对ZnS/RGO复合材料形貌和结构的影响。结果表明，以乙醇为溶剂制备的ZnS颗粒尺寸小、均匀分散在石墨烯片层上，在形成ZnS纳米颗粒的同时将氧化石墨烯（GO）还原成石墨烯。对亚甲基蓝（MB）的光催化结果显示，ZnS/RGO复合材料具有优异的光催化性能，其光催化速率是纯ZnS颗粒的3.7倍，石墨烯作为优良光生电子的传输通道和收集体能够降低光生电子-空穴对的重新结合率，极大提高了ZnS/RGO复合材料的光催化性能。
水热法一步合成ZnS/还原氧化石墨烯（ZnS/RGO）复合材料，通过XRD、FTIR、Raman、SEM分析溶剂（乙醇、水）对ZnS/RGO复合材料形貌和结构的影响。结果表明，以乙醇为溶剂制备的ZnS颗粒尺寸小、均匀分散在石墨烯片层上，在形成ZnS纳米颗粒的同时将氧化石墨烯（GO）还原成石墨烯。对亚甲基蓝（MB）的光催化结果显示，ZnS/RGO复合材料具有优异的光催化性能，其光催化速率是纯ZnS颗粒的3.7倍，石墨烯作为优良光生电子的传输通道和收集体能够降低光生电子-空穴对的重新结合率，极大提高了ZnS/RGO复合材料的光催化性能。
2019, 36(1): 213-221.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180503.002
摘要:
采用简单易行的一锅溶剂热法原位合成CuFe2O4/纳米纤维素（CuFe2O4/CNC）磁性复合材料，并研究CuFe2O4/CMC磁性复合材料催化剂在NaBH4作用下催化还原4-硝基酚（4-NP）性能。结果表明：所制备的CuFe2O4/CNC磁性复合材料为单一尖晶石结构，具有超顺磁性，纳米颗粒尺寸约为10 nm，其饱和磁化强度为33.15 emu·g-1。与CuFe2O4纳米颗粒相比，CuFe2O4/CNC磁性复合材料的比表面积提高到89.9 m2·g-1（CuFe2O4纳米颗粒的比表面积为53.9 m2·g-1）。CNC有助于改善CuFe2O4的单分散性，且对4-NP的吸附作用能加快反应的传质速率。将CuFe2O4/CNC磁性复合材料用于催化还原4-NP，反应符合一级动力学特征；当CNC的添加量为0.2 g时，可以将4-NP（100 μL，0.005 mol·L-1）溶液在25 s催化还原完全，表现出优异的反应活性。催化剂循环使用5次后，对4-NP的转化率仍能保持90%以上。
采用简单易行的一锅溶剂热法原位合成CuFe2O4/纳米纤维素（CuFe2O4/CNC）磁性复合材料，并研究CuFe2O4/CMC磁性复合材料催化剂在NaBH4作用下催化还原4-硝基酚（4-NP）性能。结果表明：所制备的CuFe2O4/CNC磁性复合材料为单一尖晶石结构，具有超顺磁性，纳米颗粒尺寸约为10 nm，其饱和磁化强度为33.15 emu·g-1。与CuFe2O4纳米颗粒相比，CuFe2O4/CNC磁性复合材料的比表面积提高到89.9 m2·g-1（CuFe2O4纳米颗粒的比表面积为53.9 m2·g-1）。CNC有助于改善CuFe2O4的单分散性，且对4-NP的吸附作用能加快反应的传质速率。将CuFe2O4/CNC磁性复合材料用于催化还原4-NP，反应符合一级动力学特征；当CNC的添加量为0.2 g时，可以将4-NP（100 μL，0.005 mol·L-1）溶液在25 s催化还原完全，表现出优异的反应活性。催化剂循环使用5次后，对4-NP的转化率仍能保持90%以上。
2019, 36(1): 222-233.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180412.002
摘要:
采用原位一步合成法，在含有模板剂、AlCl3和H2O的弱酸性反应体系中，引入Si源和Fe源，通过原位共沉积的方式，成功制备出Fe修饰的介孔SiO2（Fe-SiO2）复合材料。采用XRD、N2吸附、FTIR、UV-vis、SEM和EDS等手段表征了介孔Fe-SiO2复合材料样品的结构、形貌和化学组成；将所获得的介孔Fe-SiO2复合材料用于吸附和协同催化去除水体中有机污染物亚甲基蓝（MB）；考察了Fe源添加量对介孔Fe-SiO2复合材料结构和性能的影响。研究结果表明：合成体系中rFe：Si ≤ 0.05（摩尔比）时，所得Fe-SiO2介孔材料保留了介孔孔道的高度有序性和大比表面积（860~889 m2·g-1），Fe在介孔Fe-SiO2复合材料中主要以四配位骨架掺杂的形式存在；当rFe：Si=0.1时，其比表面积下降为526 m2·g-1，Fe以骨架内和骨架外氧化物的形式共存于介孔Fe-SiO2复合材料中。所有介孔Fe-SiO2复合材料在去除MB的实验中均表现出很大的吸附容量和优良的多相类芬顿催化能力。其中，rFe：Si=0.05时所获得的介孔Fe-SiO2复合材料样品性能最佳，对高浓度MB（250 mg·L-1）的吸附和催化总量达到213 mgg-1。
采用原位一步合成法，在含有模板剂、AlCl3和H2O的弱酸性反应体系中，引入Si源和Fe源，通过原位共沉积的方式，成功制备出Fe修饰的介孔SiO2（Fe-SiO2）复合材料。采用XRD、N2吸附、FTIR、UV-vis、SEM和EDS等手段表征了介孔Fe-SiO2复合材料样品的结构、形貌和化学组成；将所获得的介孔Fe-SiO2复合材料用于吸附和协同催化去除水体中有机污染物亚甲基蓝（MB）；考察了Fe源添加量对介孔Fe-SiO2复合材料结构和性能的影响。研究结果表明：合成体系中rFe：Si ≤ 0.05（摩尔比）时，所得Fe-SiO2介孔材料保留了介孔孔道的高度有序性和大比表面积（860~889 m2·g-1），Fe在介孔Fe-SiO2复合材料中主要以四配位骨架掺杂的形式存在；当rFe：Si=0.1时，其比表面积下降为526 m2·g-1，Fe以骨架内和骨架外氧化物的形式共存于介孔Fe-SiO2复合材料中。所有介孔Fe-SiO2复合材料在去除MB的实验中均表现出很大的吸附容量和优良的多相类芬顿催化能力。其中，rFe：Si=0.05时所获得的介孔Fe-SiO2复合材料样品性能最佳，对高浓度MB（250 mg·L-1）的吸附和催化总量达到213 mgg-1。
2019, 36(1): 234-244.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180530.004
摘要:
采用超声协助悬浮聚合法以高氯酸根（ClO4-）为模板制备了Fe3O4@离子印迹聚（苯乙烯-3-（2-氨基三乙基四胺）-2-甲基丙烯酸羟丙酯-二乙烯苯）（Fe3O4@ⅡP（St-HPMA-DVB））磁性复合材料，通过TEM、振动样品磁强计（VSM）、TGA、XRD、元素分析（EA）、FTIR等对其进行表征，考察了交联剂DVB用量对材料结构与性能的影响。结果表明：合成的Fe3O4@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料平均粒径为500~2 000 nm，随DVB用量的增加而增大；磁化强度为9.77~12.78 emu/g，随DVB用量的增加而减小；DVB的加入有利于Fe3O4@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料的离子印迹空腔的形成和稳定。考察了不同溶液pH值、ClO4-的初始浓度、吸附时间等条件下Fe3O4@ⅡP（St-HPMA-DVB）吸附水中ClO4-的性能，发现溶液pH值能显著影响Fe3O4@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料对ClO4-的吸附效果，pH为3.0时效果最佳；不同DVB用量Fe3O4@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料对ClO4-的吸附量和选择性有影响，当DVB用量为0.5 g时，Fe3O4@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料的吸附量和选择性最佳；吸附机制以离子交换和静电引力为主。等温吸附线符合Langmuir模型，Fe3O4@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料的饱和吸附量（qm，c=76.9~111.1 mg/g）高于非离子印迹材料Fe3O4@非离子印迹聚（NIP）（St-HPMA-DVB）磁性复合材料（qm，c=62.5 mg/g）。吸附过程可在10 min内达到平衡，符合准二级动力学模型；Fe3O4@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料能高选择性地有效吸附水中ClO4-，对ClO4-的印迹因子α为1.8，对几种常见共存离子的选择性因子β>5.8，是潜在的高选择性吸附和回收ClO4-的功能材料。
采用超声协助悬浮聚合法以高氯酸根（ClO4-）为模板制备了Fe3O4@离子印迹聚（苯乙烯-3-（2-氨基三乙基四胺）-2-甲基丙烯酸羟丙酯-二乙烯苯）（Fe3O4@ⅡP（St-HPMA-DVB））磁性复合材料，通过TEM、振动样品磁强计（VSM）、TGA、XRD、元素分析（EA）、FTIR等对其进行表征，考察了交联剂DVB用量对材料结构与性能的影响。结果表明：合成的Fe3O4@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料平均粒径为500~2 000 nm，随DVB用量的增加而增大；磁化强度为9.77~12.78 emu/g，随DVB用量的增加而减小；DVB的加入有利于Fe3O4@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料的离子印迹空腔的形成和稳定。考察了不同溶液pH值、ClO4-的初始浓度、吸附时间等条件下Fe3O4@ⅡP（St-HPMA-DVB）吸附水中ClO4-的性能，发现溶液pH值能显著影响Fe3O4@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料对ClO4-的吸附效果，pH为3.0时效果最佳；不同DVB用量Fe3O4@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料对ClO4-的吸附量和选择性有影响，当DVB用量为0.5 g时，Fe3O4@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料的吸附量和选择性最佳；吸附机制以离子交换和静电引力为主。等温吸附线符合Langmuir模型，Fe3O4@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料的饱和吸附量（qm，c=76.9~111.1 mg/g）高于非离子印迹材料Fe3O4@非离子印迹聚（NIP）（St-HPMA-DVB）磁性复合材料（qm，c=62.5 mg/g）。吸附过程可在10 min内达到平衡，符合准二级动力学模型；Fe3O4@ⅡP（St-HPMA-DVB）磁性复合材料能高选择性地有效吸附水中ClO4-，对ClO4-的印迹因子α为1.8，对几种常见共存离子的选择性因子β>5.8，是潜在的高选择性吸附和回收ClO4-的功能材料。
2019, 36(1): 245-253.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180417.001
摘要:
研究了两种高强合成纤维在工程用纤维/水泥复合材料制备过程中的适用性，其中，芳纶纤维的表面为亲水性，超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维的表面为憎水性。研究结果表明：工程用芳纶纤维/水泥复合材料拉伸破坏过程中无应变硬化能力且表现为单裂纹破坏现象；工程用UHMWPE纤维/水泥复合材料拉伸破坏过程中表现出良好的应变硬化能力和多裂纹开裂特性。因此，两种纤维相比，UHMWPE纤维适宜于工程用纤维/水泥复合材料的制备。随着水胶比的降低，工程用UHMWPE纤维/水泥复合材料抗拉强度增大，但应变硬化能力降低，因此，在制备工程用UHMWPE纤维/水泥复合材料的过程中，应协调纤维抗拉强度和基体与纤维之间界面过渡区的品质。
研究了两种高强合成纤维在工程用纤维/水泥复合材料制备过程中的适用性，其中，芳纶纤维的表面为亲水性，超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维的表面为憎水性。研究结果表明：工程用芳纶纤维/水泥复合材料拉伸破坏过程中无应变硬化能力且表现为单裂纹破坏现象；工程用UHMWPE纤维/水泥复合材料拉伸破坏过程中表现出良好的应变硬化能力和多裂纹开裂特性。因此，两种纤维相比，UHMWPE纤维适宜于工程用纤维/水泥复合材料的制备。随着水胶比的降低，工程用UHMWPE纤维/水泥复合材料抗拉强度增大，但应变硬化能力降低，因此，在制备工程用UHMWPE纤维/水泥复合材料的过程中，应协调纤维抗拉强度和基体与纤维之间界面过渡区的品质。
2019, 36(1): 254-260.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180428.002
摘要:
以三聚氰胺为原料制备石墨相氮化碳（g-C3N4），加入盐酸进行水热处理得到酸活化的g-C3N4。研究了盐酸活化对g-C3N4结构、形貌及锂硫电池g-C3N4/S正极复合材料电化学性能的影响。实验结果表明：盐酸活化处理后，g-C3N4的层间距变化不显著。随着盐酸浓度增大，g-C3N4比表面积先增大后减小，当盐酸浓度为2.5wt%时，比表面积最大为86.1 m2·g-1，与未处理g-C3N4的13 m2·g-1相比提高了5~6倍；盐酸活化g-C3N4/S正极复合材料的比容量和循环性能也呈现先增大后减小的趋势，当盐酸浓度为2.5wt%时，比容量和循环性能最好，比容量为1 538 mAh·g-1，循环50次后容量保持率为77.8%，电化学性能与比表面积呈强相关性。
以三聚氰胺为原料制备石墨相氮化碳（g-C3N4），加入盐酸进行水热处理得到酸活化的g-C3N4。研究了盐酸活化对g-C3N4结构、形貌及锂硫电池g-C3N4/S正极复合材料电化学性能的影响。实验结果表明：盐酸活化处理后，g-C3N4的层间距变化不显著。随着盐酸浓度增大，g-C3N4比表面积先增大后减小，当盐酸浓度为2.5wt%时，比表面积最大为86.1 m2·g-1，与未处理g-C3N4的13 m2·g-1相比提高了5~6倍；盐酸活化g-C3N4/S正极复合材料的比容量和循环性能也呈现先增大后减小的趋势，当盐酸浓度为2.5wt%时，比容量和循环性能最好，比容量为1 538 mAh·g-1，循环50次后容量保持率为77.8%，电化学性能与比表面积呈强相关性。
2019, 36(1): 261-268.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180511.003
摘要:
在密炼机中将醋酸乙烯基（VA）含量为18%（质量比）的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）与硅橡胶（SR）共混，再在开炼过程中加入橡胶其他组分混合得到EVA/SR混炼胶，硫化形成EVA/SR宽温域黏弹阻尼复合材料。采用毛细管流变仪、橡胶加工分析仪（RPA）、动态力学热分析仪（DMA）和DSC研究了EVA含量对EVA/SR复合材料的力学性能、加工性能、阻尼性能和热性能的影响。结果表明：加入较多EVA可更明显地改善SR的硬度和模量及撕裂强度，并使其拉伸强度和断裂伸长率仍然较高，保持在SR使用要求范围内。EVA/SR混炼胶剪切变稀，增大剪切应变幅值显示明显的Payne效应，用Kraus模型可分析EVA含量和硫化的影响。EVA分散于白炭黑填充的SR化学交联网络中形成多重结构；SR降低了EVA的结晶温度，添加EVA起到了增强和增黏SR的作用。纯SR损耗因子大于0.1的温度范围为-42~-28℃；对于EVA：SR质量比为40：100的EVA/SR复合材料，其最大损耗因子从0.125提高到0.18，有效阻尼温域为-23~37℃。这明显拓宽了SR有效阻尼温域，可应用于较高温度减震降噪工程。
在密炼机中将醋酸乙烯基（VA）含量为18%（质量比）的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）与硅橡胶（SR）共混，再在开炼过程中加入橡胶其他组分混合得到EVA/SR混炼胶，硫化形成EVA/SR宽温域黏弹阻尼复合材料。采用毛细管流变仪、橡胶加工分析仪（RPA）、动态力学热分析仪（DMA）和DSC研究了EVA含量对EVA/SR复合材料的力学性能、加工性能、阻尼性能和热性能的影响。结果表明：加入较多EVA可更明显地改善SR的硬度和模量及撕裂强度，并使其拉伸强度和断裂伸长率仍然较高，保持在SR使用要求范围内。EVA/SR混炼胶剪切变稀，增大剪切应变幅值显示明显的Payne效应，用Kraus模型可分析EVA含量和硫化的影响。EVA分散于白炭黑填充的SR化学交联网络中形成多重结构；SR降低了EVA的结晶温度，添加EVA起到了增强和增黏SR的作用。纯SR损耗因子大于0.1的温度范围为-42~-28℃；对于EVA：SR质量比为40：100的EVA/SR复合材料，其最大损耗因子从0.125提高到0.18，有效阻尼温域为-23~37℃。这明显拓宽了SR有效阻尼温域，可应用于较高温度减震降噪工程。
