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  • 分类:技术中心
  • 发布时间:2020-05-26 00:00:00
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      纳米材料的制备关键在于制备粉体材料,以纳米陶瓷粉体为例,纳米陶瓷粉体的尺寸介于原子、分子与宏观物质之间,具有显著的量子尺寸效应、表面与界面效应、小尺寸效应等,呈现一系列特殊的光、电、磁等物理化学性质,同时纳米陶瓷粉体还保持了陶瓷材料的高硬度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等性能,因此纳米陶瓷粉体在电子信息、航空航天、环境保护和能源、生物医药领域均有广阔的应用空间。但是由于纳米陶瓷粉体粒子的比表面积大,表面能高,具有很高的活性,处于非热力学稳定状态,且在使用过程中分散性差,易于团聚,所以在应用上还存在着技术瓶颈。对于纳米聚晶材料,由于团聚会引起颗粒异常长大,引起性能的劣化;对于纳米发光和纳米催化等直接利用纳米粉末的场合,团聚更是直接降低了材料的发光性能和催化效率。只有解决好纳米陶瓷粉体粒子在材料中的团聚问题,纳米陶瓷粉体的特殊效应才会在材料中得到很好的体现,从而使材料的力学、光学、热学等方面的性能得到较大的提高。近年的研究表明,通过PVP材料的表面修饰作用,在各种纳米粒子材料制备过程中显现出特别的效应。

      有研究报道,通过用PVP作为表面改性剂,在液相共沉淀方法制备氧化铟锡[In2O3(SnO2)](ITO)材料时,可以制得分散性非常好的ITO纳米粉体材料,该纳米材料在液晶显示(LCD )、等离子显示(PDP)、有机发光二极管(OLED)、触摸屏等方面都有非常广泛的应用。

 

 

 

 

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      在乳液涂料和水溶性树脂涂料中,由于颜料的分散性不好和储存时的凝聚沉淀而使得着色效果降低,出现浮色、光泽差等不良现象。为此,需要合适的分散剂,然后一般的低分子量表面活性剂成膜性差,流变性能不稳定,而且对所采用的黏结料限制很大。高分子分散剂具有稳定性高,流变性能好,在颜料表面吸附性能好,提高着色力及改进光泽等优点,是颜料分散剂发展的方向。而中高等分子量PVP的添加可以显著解决上述问题,提高着色力,消除浮色现象,分散和稳定颜料成分,改进光泽,避免颜料的絮凝沉淀。

      在苯乙烯、甲基丙烯酸酯为主体的乳液涂料中,由于乳液黏度很低,以往采用水溶性高分子添加法、溶剂添加法、碱性增稠法、蒸发浓缩等方法增稠。其缺点是,乳胶黏度难以控制,随时间而变化,且涂料层抗水性降低。而在这类乳液中加入适量的PVP,经蒸发浓缩可使其黏度提高10倍以上,得到高黏度的稳定性的合成树脂溶液。用PVP增黏的涂料乳液配成的涂料具有不流挂、涂层耐水好、皮膜硬、不脱落、耐污等优点。近年来有研究表明,在颜料与水组成的悬浮体系中进行NVP的聚合,在NVP聚合的同时使颜料粒子分散,再引入乙酸乙烯酯单体与丙烯酸丁酯继续在颜料粒子表面聚合成膜,得到稳定的涂料分散体,用该涂料获得的涂层可防止食物被污染。

 

 

 

 

 

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      在喷印用纸张面,一般涂有一覆盖层。含有PVP的透明涂层是喷印墨水在其上快速干燥。该透明层具有良好的吸墨水性,不溶于水,有较好的凝固性,扩散性。并且因透明而高速成像,尤其适用于多色彩的墨水喷印。

      除此之外,PVP在其他涂层,如导电性涂膜、电极涂料、防漏电涂层中都有重要的用途。如在导电性材料外的绝缘层,经过反复的骤热、骤冷、日晒雨淋,会老化或破裂,或者因为渗水而漏电。在绝缘层的外部形成一层PVP薄膜(PVP-K90或某些高分子量共聚物),一方面PVP薄膜是透明的,不影响绝缘层的本色,另一方面,PVP薄膜与绝缘层黏结在一起,把绝缘层与外界光、热、雨等隔离开来,避免了渗水破裂而引起的漏电现象,降低了因光、热而引起的老化速度,延长了电线的使用寿命,同时也适当增加了电线的硬度。另外,为防止静电危害而制造的导电性塑料薄膜,是在塑料薄膜上薄薄地涂上含有炭黑和粘结剂的导电性透明涂料,再于其上涂一层透明保护层而制成。PVP在此作为炭黑的黏结剂及分散剂,采用分子量为10 000的PVP,得到了导电性透明性好,能涂布均匀,易干的导电涂层。若需要提高涂料含量,则可通过添加高分子PVP来调节。

 

 

 

 

 

 

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      石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构、只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯在很多方面都展现出了优异的性能,比如石墨烯几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光,其透光性非常好;石墨烯的导热系数高达5300W/m‧K,高于碳纳米管和金刚石;石墨烯常温下的电子迁移率超过15000cm 2 /V‧s,高于碳纳米管和矽晶体;石墨烯的电阻率只有10-6Ω‧cm,比铜或银更低,是目前电阻率最小的材料;此外石墨烯也系目前最薄却最坚硬的材料。

      将石墨烯制备成粉体更有利于石墨烯的应用,如石墨烯材料粉体可用作高分子的添加剂,提高高分子的电学性能和力学强度,石墨烯材料粉体具有广阔的应用前景。公开号TWI561464B的中国台湾专利公开了一种石墨烯复合粉体材料的制备方法;该方法由石墨烯材料与PVP等高分子复合而成,所述石墨烯材料表面均匀覆盖有高分子,使得相邻的石墨烯材料之间均由高分子形成阻隔,该石墨烯复合粉体材料视密度0.02g/cm 3 。

申请号为201010142588.6的中国专利公开了一种石墨烯表面接枝聚乙烯吡咯烷酮的方法,通过一步法反应制备在水中单分散的表面接枝聚乙烯吡咯烷酮石墨烯复合材料。

 

 

 

 

 

 

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      碳纳米管 (CNTs)自从1991年被发现以来,一直受到化学、物理及材料科学领域研究者的青睐。由于其优异的力学性能而被认为是理想的复合材料增强体。但由于碳纳米管极易团聚,在使用时不容易分散成为实际应用的瓶颈 。对碳纳米管进行表面修饰,改善其表面性能是打开此瓶颈的有效途径 。碳纳米管的表面修饰主要是使碳纳米管与改性剂之间进行物理或化学作用,改变碳纳米管的表面结构和状态,从而达到改性的目的。

两亲性聚合物聚乙烯基吡咯烷酮具有特殊的结构,吡咯烷酮基团为亲水基团,而主链的碳-碳键为疏水性链段,具有亲油性,因此其能溶于水和许多有机溶剂中, 如烷烃、醇、羧酸、胺、氯化烃等。如果能将这种结构的两亲性聚合物引入到碳纳米管表面, 其良好的溶解性能会明显改善碳纳米管在水、有机溶剂和聚合物中的分散性能,为碳纳米管的进一步应用铺平了道路。

      邱军、王国建、尚婧等采用超声波辅助技术,研究了两亲性聚合物聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)修饰多壁碳纳米管(MWNTs)的效果、作用机理及影响因素。研究结果表明在适合的条件下两亲性聚合物PVP可以被引入到多壁碳纳米管表面,修饰后的MWNTs在DMF、乙醇和水等溶剂中具有良好的分散性。通过红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)分析表明,两亲性聚合物与MWNTs之间产生了化学接枝作用,高分辨透射电镜分析表明两亲性聚合物不均匀地存在于MWNTs的表面和端部。两亲性聚合物的浓度对接枝量的影响不大,但超声波作用时间对MWNTs表面两亲性聚合物PVP的接枝量有较大的影响,在超声时间为4h时接枝量最大。两亲性聚合物修饰效果不同于表面活性剂,采用表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)修饰的MWNTs经过洗涤过滤后,不能重新溶于水中,而两亲性聚合物PVP修饰的MWNTs可以重新溶解。

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