基于两亲性MXene保温皮革涂饰材料的构筑及构效关系研究
批准号:
52073164
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
马建中
依托单位:
学科分类:
高分子共混与复合材料
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
马建中
中文摘要
提升皮革的保温性是满足人们需求及实现皮革高值化的重要手段。提高皮革自身温度以增加热量来源,并提升皮革隔热性能以降低散热速率是实现该目标的有效方法。但皮革自身的微观结构局限了其自增热和隔热性能。本项目设计了“自发热-隔热”双层结构表面涂层以协同解决自增热和隔热问题。拟将两亲性MXene用于聚丙烯酸酯的Pickering乳液聚合,并引入中空SiO2,通过MXene的高效光热转换能力和中空SiO2的隔热性构筑“自发热-隔热”结构的保温皮革。调控MXene的两亲性,获得其稳定Pickering乳状液的机理;探索聚合条件对构筑MXene光热转换涂层性能的影响规律;引入聚多巴胺防止MXene氧化,考察聚多巴胺对MXene稳定性及涂层光热性能的影响规律;利用中空SiO2的自沉降行为,构筑“自发热-隔热”双层结构的皮革涂层,建立复合涂层光热隔热性能的构效关系。本研究将为功能型皮革的开发提供一定的理论指导。
英文摘要
Improving the thermal insulating performance of leather in low temperature outdoor environment is an important means to meet people's daily needs and increase the additional value of leather. Raising the temperature of the leather itself to increase the source of heat, and improving leather insulation to reduce the rate of heat loss are effective methods to realize the purpose. However, the microstructure of leather limits its performances on spontaneous heating and insulating. In this project, amphiphilic MXene are used as solid particle stabilizer in the Pickering emulsion polymerization of polyacrylate latex. Hollow SiO2 is introduced in the latex at the same time. “Spontaneous heating-insulating” structured leather is constructed by MXene with efficient photothermal conversion capability and hollow SiO2 with heat insulation property. Stabilizing mechanism of Pickering lactescence is investigated by adjusting the amphipathy of MXene. The effects of emulsion polymerization conditions on MXene photothermal conversion capability in finishing are studied. Polydopamine is used to prevent MXene from oxidation and further analyzed on the photothermal conversion capability of composite coating. The structure-activity relationship between photothermal and heat insulating of composite leather finishing is established by investigating the self-setting behavior of hollow SiO2 and photothermal conversion capability of MXene. This research will provide the theory instruction for designing other functional leather.
提升皮革的保温性是满足人们需求及实现皮革高值化的重要手段。提高皮革自身温度以增加热量来源,并提升皮革隔热性能以降低散热速率是实现该目标的有效方法。但皮革自身的微观结构局限了其自增热和隔热性能。本项目以Ti3AlC2为原材料制备MXene,通过物理或化学方法调控其表面亲疏水性,考察了其对聚丙烯酸酯预乳液稳定性的影响规律;通过刻蚀工艺调节MXene的尺寸,并研究了其光热性能;将MXene通过共混或原位的方法引入聚丙烯酸酯乳液中,考察其对涂层光热性能的影响;将Fe3O4负载于MXene表面,并将其引入生物质聚丙烯酸酯乳液P(DV-BA)中,借助磁场作用调节MXene的分布,并考察了不同分布对光热性能和抗菌性能的影响;此外还将MXene拓展应用至电磁屏蔽、柔性传感等领域。研究结果表明:通过调节刻蚀工艺参数、PDA和含氟硅烷表面改性、退火等方式可以调节MXene的表面亲疏水性,接触角从62.8-133.9°可调;不同亲疏水性MXene可以稳定预乳液至不同程度;MXene通过共混或Pickering原位聚合的方式皆可提高涂层的光热效果,发现在50mW/cm2光照强度照射300s后,该涂饰革样较未涂饰革样表面温度高3.1℃;Fe3O4纳米改善了MXene在P(MV-BA)乳胶膜中的分布,提高其对光的吸收率和光热转换效率,革样表面温度提高了5.9℃;涂饰革样在西安实际环境中也表现出良好的光热性能和循环稳定性,且涂饰革样的其他使用性能无负面影响。本项目的研究表明MXene表面官能团是影响Pickering乳状液稳定性及复合乳液稳定的关键,并对光热性能的发挥具有重要影响;MXene的隔离分散结构与复合涂层光热性能的构效关系对于能否获得高效的光热转换性能具有决定性意义。通过对MXene进行两亲性调控,并结合光热转换技术及磁诱导效应,可以构建具有光热保暖抗菌性能的皮革涂饰剂,实现光热转换技术在皮革保暖性研究领域的应用。
MOFs皮革鞣剂的缺陷结构调控及其在胶原纤维间的传质-反应机制研究
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批准号:22378251
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:马建中
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依托单位:
超分子结构设计与制革过程强化
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批准号:21838007
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项目类别:重点项目
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资助金额:315.0万元
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批准年份:2018
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负责人:马建中
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依托单位:
聚丙烯酸酯/纳米ZnO复合皮革涂饰剂微结构与性能调控
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批准号:21376145
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项目类别:面上项目
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资助金额:85.0万元
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批准年份:2013
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负责人:马建中
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依托单位:
酪素基中空微球皮革涂饰材料的微结构调控与性能研究
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批准号:21176149
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2011
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负责人:马建中
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依托单位:
基于“粒子设计”的超疏水型皮革涂饰材料结构及性能研究
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批准号:51073091
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项目类别:面上项目
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资助金额:36.0万元
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批准年份:2010
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负责人:马建中
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依托单位:
聚合物基/纳米二氧化硅杂化涂饰材料的结构及与皮胶原的作用
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批准号:20674047
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项目类别:面上项目
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资助金额:29.0万元
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批准年份:2006
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负责人:马建中
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依托单位:
二烯丙基二烷基季铵盐在蒙脱土中的插层环化聚合及性能
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批准号:50573047
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项目类别:面上项目
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资助金额:27.0万元
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批准年份:2005
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负责人:马建中
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依托单位:
乙烯基聚合物/蒙脱土纳米复合鞣剂与皮胶原的作用机理
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批准号:50273030
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项目类别:面上项目
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资助金额:23.0万元
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批准年份:2002
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负责人:马建中
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依托单位:
乙烯基聚合物鞣剂组成结构与性能相关性的研究
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批准号:59873017
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项目类别:面上项目
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资助金额:11.0万元
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批准年份:1998
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负责人:马建中
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依托单位:
国内基金
海外基金