氯化镍与有机蒙脱土在环氧基膨胀型钢结构防火涂料中的协效作用

以有机蒙脱土(OMMT)和氯化镍(NiCl_(2))作为复配协效剂制备环氧基膨胀型钢结构防火涂料,通过锥形量热仪、热重分析仪(TG)、扫描电镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)系统研究了复配协效剂在防火涂料中的防火和抑烟作用。结果表明:单独添加OMMT和NiCl_(2)均能有效增强环氧基膨胀型钢结构防火涂料的隔热性能并降低燃烧过程中的生烟量和热释放,将二者复配使用表现出更好的协效作用。当m(OMMT)∶m(NiCl_(2))=1∶1时,膨胀型钢结构防火涂料的峰值热释放速率、峰值生烟速率以及300℃背温时间分别为291.3 kW/m^(2)、0.039 m^(2)/s和1465 s。TG结果表明,OMMT和NiCl_(2)复配使用可以降低涂料的峰值分解温度和质量损失速率,使涂层在700℃时的残炭率高达24.8%。SEM和FT-IR结果表明,OMMT和NiCl_(2)复配使用有利于形成更多含磷交联结构进而提高膨胀炭层的致密性和连续性,达到较好的防火和抑烟作用。

聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备与力学性能预测

本文采用熔融挤出法制备了β成核聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料,考察了蒙脱土、β成核剂及增容剂用量对复合材料缺口冲击强度和弯曲强度的影响,并用BP神经网络进行预测。结果表明,增加蒙脱土用量有助于复合材料强度的提高但对韧性不利;随β成核剂用量的增加,复合材料的缺口冲击强度略有增加,而弯曲强度存在最优值,即添加β成核剂0.1%时,弯曲强度达到最大值35.06MPa,较不添加时增加了13.68%;随增容剂用量的增加,复合材料的韧性显著增大而强度有所降低,添加30%增容剂,复合材料的缺口冲击强度较不添加时增加了约3倍,而弯曲强度仅降低了28.39%;BP神经网络预测结果表明,该模型能够比较精确的预测该复合材料的力学性能。该研究对于优化聚丙烯基纳米复合材料制备及改进力学性能预测具有借鉴意义。

蒙脱土内养护天然水硬性石灰的水化行为及使用性能研究

石窟寺是我国独具特色的文物类型,具有重要的历史、艺术和科学价值。裂隙是造成石窟寺失稳、渗水、风化等病害产生及发育最为直接的因素。常规外养护灌浆加固的同时,难以解决养护后期深部裂隙缺水导致的收缩开裂及强度不足的问题。文中利用蒙脱土(MMT)对天然水硬性石灰(NHL)进行内养护改性,系统评估固化过程中的水化行为及使用性能。结果表明,MMT掺量为2%时,NHL的内养护效果最好,7 d自收缩仅为空白试样的56.70%,保水性能优异。此外,该试样的28 d抗压强度相比空白试样增加了22.03%。这是由于养护固化全过程中,预储水的MMT在试样内部湿度梯度作用下,不断释放层间吸附水,促进NHL的水化反应,减少自收缩,提高内养护效果。研究结果为石窟寺裂隙的内养护灌浆加固提供了重要的理论与实践基础。

酚醛树脂/蒙脱土浸渍改性杉木工艺及密实化研究

以酚醛树脂和蒙脱土混合后溶液为改性剂,正负压仿呼吸环境下浸渍改性杉木板材,探讨了负压压力、负压时间、正压压力、正压时间对杉木板材增重率的影响;通过正交试验确定最佳处理工艺,在最优工艺浸渍杉木板材基础上进行压缩密实化处理,分析改性后杉木的密度、增重率、表面硬度、力学性能、尺寸稳定性和阻燃性,并通过扫描电镜和红外光谱对木材微观形貌、官能团进行表征。结果表明:当负压压力–0.095 MPa、负压时间20 min、正压压力1.5 MPa和正压时间1.5 h,改性杉木的增重率最大。在此浸渍工艺处理下,压缩密实化处理后的杉木密度由0.328 g/cm3提升至0.784 g/cm^(3),静曲强度、弹性模量和表面硬度分别提升了34.7%、38.4%和85.6%;尺寸稳定性结果表明改性杉木的吸水率和体积膨胀率明显降低。扫描电镜表明改性剂主要通过管胞、射线细胞和纹孔渗透,且木材内部孔隙被很好地填充。红外分析表明木材内部游离羟基减少,缔合羟基和醚键数目增多,木材内部引入Si-O-C键,耐火试验结果表明改性材具有良好的阻燃效果。

β成核聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的结构与力学性能

本文使用双螺杆挤出机制备了β成核聚丙烯(β-PP)/有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料。采用FTIR、XRD和SEM分析了复合材料的微观结构与形貌特征,考察了OMMT、β成核剂(β-NA)及增容剂用量对复合材料冲击强度和弯曲强度的影响,并对比研究了标准BP神经网络模型和LM-BP神经网络模型对力学性能的预测能力。结果表明,增容剂与OMMT表面形成了强相互作用,提高了复合体系的相容性,黏土片以插层结构分散在β-PP基体内。OMMT、β-NA及增容剂用量对复合材料的力学性能均产生了一定影响,其中添加30%增容剂时复合材料的冲击强度约为不添加时的4倍,而弯曲强度仅降低了28.39%。此外,与标准BP神经网络模型相比,LM-BP神经网络模型具有更快的收敛速度和更高的预测精度。该研究为优化PP基纳米复合材料的制备及力学性能预测提供了参考。

蒙脱土吸附去除盐酸四环素(TCH)实验研究

盐酸四环素(TCH)被广泛应用于医疗、畜牧养殖和农业等行业中,但由于在使用过程中不能被人和动物完全吸收,而是随粪便与尿液排泄进入环境水体,而TCH会破坏生态环境、危害人体健康、催生耐药毒菌,对环境和人体健康造成威胁,因此找到一种经济高效的去除方法对于水质安全非常重要。目前,水中TCH的去除方法主要包括化学法、生物法和物理法,相对于化学与生物处理法,物理法中的吸附法去除污染水体中的TCH具有成本低、环境友好、高效稳定、操作简单的特点,其中在吸附材料的选择上,炭基材料和矿物材料往往呈现粉末状,不易回收,对环境有二次污染的隐患,与之相比,凝胶材料适宜于对有机污染物的去除,因此,寻求一种价格低廉,吸附效果好的吸附剂是目前吸附法的研究热点。蒙脱土(MMT)作为一种土状矿物,表面带有大量永久性负电荷,晶体结构稳定,机械强度高,由于其价格低廉,易于获得,吸附性能优越的特点,在污水处理中,常用于吸附去除重金属离子、染料、酚类化合物,多环芳烃等,去除效果较好,但目前还没单独使用MMT进行TCH吸附方面的研究,鉴于此背景,旨在研究MMT吸附TCH的吸附性能和效果。通过研究,发现Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型对MMT吸附TCH具有较好的拟合效果,表明其吸附为多层吸附,且在60 min内即可达到总吸附量的87%,Langmuir饱和吸附量可达到118.6 mg/g。Gibbs自由能ΔG0皆为负值,表明MMT对TCH的吸附是自发过程,容易进行。计算所得焓变和熵变均大于零,说明吸附进程为吸热过程,吸附随机发生在固液表面,提高温度对吸附有促进作用,与温度影响实验所得结论一致,再次说明吸附过程为吸热反应,提高温度有利于吸附进行。溶液pH对吸附性能影响显著,pH从3增加到10,吸附量先增大后减小,最佳pH值为6~8。这是由于在强酸性条件下,H+与TCH形成竞争吸附,所以MMT对TCH的吸附量较低。当pH值提高,H+浓度降低,与TCH的竞争吸附减弱,因此MMT对TCH的静电吸附量提高。但随着pH值继续升高,TCH逐渐变为H2TC-及HTC2-形态,与带负电荷的MMT之间产生静电斥力,造成吸附量降低。根据上述实验结果和表征分析,分析机理可得,MMT对TCH的吸附过程包括同时包括物理吸附与化学作用,其中化学作用在其中占主导。MMT中的Al-O-H基团能与TCH分子上的三羰基酰胺基团以及羟基基团形成氢键作用,且在pH<5时存在一定的静电引力。综上所述,由于MMT成本低廉,对TCH的吸附速率快,吸附量大,在吸附TCH性能上有其独特优势,因此在实际含TCH废水处理中具有较好的应用前景。

电渗-纳米蒙脱土加固淤泥质黏土的试验研究

【目的】电渗处理可以加速淤泥质黏土的排水固结,但也存在着加固效果不均匀、加固强度有限等问题。为改善淤泥质黏土的电渗固结效果,提升电渗技术在实际工程中的应用【方法】以广州南沙区典型淤泥质黏土为研究对象,利用自制装置进行室内电渗模型试验,分别添加质量分数为0%、1%、2%、3%的纳米蒙脱土,通过监测电渗过程中各试验组电流和排水量随时间的变化,测定电渗前后土体的液塑限、抗剪强度、孔隙比和微观结构差异,探讨添加纳米蒙脱土对电渗固结淤泥质黏土效果的影响。【结果】结果显示,蒙脱土含量为1%、2%和3%的电渗组阴极土体黏聚力分别提高了33.9%、67.9%和80.4%,内摩擦角分别提高了16.8%、30.1%和31.8%,而孔隙比则从1.18下降到了1.01、0.98和0.92,且随着纳米蒙脱土含量的增加,土样微观结构从粒状向层状团聚体转变。【结论】电渗联合纳米蒙脱土处理可以显著改善淤泥质黏土的物理力学特性,随着纳米蒙脱土含量的增加,处理后的土样微观结构更加密实,但纳米蒙脱土的加入不利于电渗排水,随着蒙脱土含量的增加电渗排水量降低。

镉污染土壤中巯基功能化蒙脱土的钝化行为

重金属污染土壤的修复是环境治理的重要课题,化学钝化是有效方法之一。采用溶剂分散法制备了巯基功能化蒙脱土钝化剂(SH-Mont),通过盆栽实验考察其对重金属镉的钝化效果。FTIR,XRD,BET及SEM等表征结果显示,SH-Mont在不改变蒙脱土层状结构的基础上,表面更粗糙、孔隙更发达,比表面积从46.58 m^(2)/g增大为158.28 m^(2)/g,提供了更多的吸附位点。因SH-Mont与Cd^(2+)之间静电作用、离子交换及配位等作用形成络合物,镉的赋存形态由高活性的可交换态、碳酸盐结合态向强稳定性的铁锰氧化结合态、有机结合态和残渣态转化,有效降低了土壤中镉的生物活性,减弱了土壤中镉迁移的风险。尤其SH-Mont生成了强结合物种-S-Cd,致使土壤及鸡毛菜中的镉含量明显下降,且镉含量均随钝化剂添加量增加而降低,而鸡毛菜生长量呈相反趋势,酸雨条件下钝化剂添加量为2%时镉的浸出仅为0.72 mg/kg,表现出良好的钝化性能和稳定性。

一锅法合成银纳米粒子/有机蒙脱土复合材料

以硝酸银为银源,硼氢化钠为还原剂,阳离子型表面活性剂为柱撑剂和吸附剂,钠基蒙脱土为分散剂和载体,利用液相还原法的一锅法成功制备银纳米颗粒。分别应用X-射线衍射仪(XRD),扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对制备产物进行了表征,证明有机蒙脱土负载了银纳米粒子。银纳米粒子大多附着在有机蒙脱土的表面,少量插入层间。同时考察了表面活性剂、反应物的物质的量之比对产物粒径的影响。

咪唑啉季铵盐缓蚀剂改性蒙脱土/水性环氧纳米复合涂料

以油酸、二乙烯三胺和氯化苄为原料,合成了油酸基咪唑啉季铵盐缓蚀剂。通过FTIR、^(1)HNMR对其结构进行了表征,并离子交换至钠基蒙脱土(DK0)层间,制备了缓蚀剂改性蒙脱土(QACDK0)。通过XRD、TGA和UV-Vis对其结构、组成及层间缓蚀剂释放性能进行了表征。结果表明,咪唑啉季铵盐缓蚀剂约占QACDK0质量的38.96%,并将蒙脱土层间距由1.28 nm(DK0)扩大至3.98 nm(QACDK0)。利用DLS及Zeta电位对添加有QACDK0的水性环氧树脂进行了稳定性测试,其Zeta电位为–27.8 mV,具有较高的稳定性。电化学阻抗谱(EIS)测试表明,在腐蚀介质中浸泡30 d后,基于QACDK0制备的清漆漆膜仍具有2.29×10^(8)Ω·cm^(2)的高阻抗,表明涂层具有较好的耐腐蚀性。并且在耐中性盐雾测试中,QACDK0对应的防腐色漆耐盐雾时间最长,验证了该涂层具有良好的耐盐雾性能。

蒙脱土协同TiO_(2)整理棉织物的功能性

为解决TiO_(2)在棉织物表面易团聚而导致光能利用率低的问题,采用蒙脱土与TiO_(2)二者协同对棉织物进行整理,以轧—烘—焙的方式将TiO_(2)和蒙脱土整理到棉织物上,制备了具有紫外线防护、抗老化和自清洁能力的棉织物。借助扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和紫外可见漫反射光谱仪对整理前后的棉织物进行分析,并通过纺织品紫外线测试仪、白度测试仪及织物风格仪等测试其紫外线防护性能、白度和风格变化。结果表明:整理后棉织物的长波黑斑效应紫外线(UVA)透过率为1.81%,中波红斑效应紫外线(UVB)透过率为0.87%,紫外线防护因子(UPF)为100+,且经50次皂洗后UPF值仍能维持在50+;整理后棉织物的抗老化性能提高了16.7%,具有较好的自清洁性能,其白度、透气性能、断裂强力和风格等有一定程度的损失,但损失不大。

纳米蒙脱土复合改性酯化淀粉及其性能研究

淀粉具有独特的束簇凝聚态结构,分子主链上存在大量的羟基,强烈的分子间氢键限制了分子链的自由运动,使得天然淀粉很难直接进行热塑性加工,为了改善淀粉的加工性,本文采用不同比例乙酰乙酸叔丁酯(t-BAA)与淀粉在二甲基亚砜(DMSO)为溶剂的条件下进行酯交换反应,引入乙酰乙酸基弱极性基团改性淀粉的羟基,以减弱淀粉分子之间的强氢键作用。进一步通过纳米改性蒙脱土(MMT)的加入,使得酯化淀粉的热稳定性得到进一步提升,结果表明:得到了取代度在0~1.57的酯化淀粉,并且成功将蒙脱土的层间距从1.53 nm扩大到2.02 nm,甚至呈现出部分剥离状态,且在不添加增塑剂的情况下实现热塑性加工并降低了其亲水性。

蒙脱土改性酚醛树脂微球制备及其协效阻燃聚丙烯

为了提升聚丙烯(PP)的阻燃性,以苯酚、甲醛、蒙脱土(MMT)、4-羟基苯磺酸为主要原料,采用悬浮缩聚法制备MMT改性酚醛树脂微球(MPF)。通过傅里叶红外光谱、热重分析、扫描电子显微镜、激光粒度仪等对MPF进行表征,研究MMT对酚醛树脂微球的微观形貌以及热稳定性的影响。测试结果表明,成功制备了MPF,其粒径均匀分布在1~20μm,相比于酚醛树脂微球,拥有良好的热稳定性,最大失重率温度为542℃,800℃下残炭率为59.3%。将MPF引入PP,采用熔融共混法制备了PP/膨胀阻燃剂/MPF复合材料,利用垂直燃烧(UL94)、极限氧指数(LOI)、力学性能测试探究MPF的用量对复合材料性能的影响。研究发现,MPF由于良好的成炭性和基体相容性,使PP复合材料的阻燃性能和力学性能同时提高。当MPF添加量为2%时,复合材料的LOI值为29.3%,并且通过UL94 V-0测试,拉伸强度为23.6 MPa,断裂伸长率为25.2%。MPF燃烧时生成碳微球,调控了膨胀炭层,形成了连续且致密的炭层,可隔绝氧气与热量,从而提升了复合材料的阻燃性。

PDADMAC改性蒙脱土制备硝酸根吸附剂

硝酸根因其电负性强、水溶性大,难以形成沉淀,因而难以被快速吸附去除,通过化学改性增加吸附剂表面正电性可增强硝酸根吸附。用聚二甲基二烯丙基氯化铵(poly dimethyl diallyl ammonium chloride, PDADMAC)对蒙脱土进行改性,成功将PDADMAC负载在蒙脱土表面;通过对改性前后蒙脱土(Mt)进行表征,对比分析吸附机制。结果表明:改性后蒙脱土(PDM-Mt)的季胺氮含量增加,表面电势大幅提高;PDM-Mt对NO-3-N的吸附量在pH=7时为3.07 mg/g,相比改性前提升了86%;吸附过程符合准二级动力学模型以及Langmuir吸附等温模型,即主要是单分子层化学吸附;PDM-Mt对NO-3-N吸附过程在4 h内达到平衡,在pH值为5~7时有明显吸附效果;重复5次吸附后吸附量下降了21%,具有较高的可循环利用性。由此可见,PDADMAC具有作为改性剂促进硝酸根吸附的潜力。

壳聚糖-蒙脱土插层复合物对热应激雄性小鼠生殖功能的影响

试验研究了壳聚糖-蒙脱土插层复合物(CS-MMT)对热应激雄性小鼠临床症状、睾丸形态和精子质量的保护作用。选择30只6周龄健康雄性ICR小鼠,随机分为对照组(CON组)、热应激组(HS组)、低剂量CS-MMT组(L组,50 mg/kg CS-MMT)、中剂量CS-MMT组(M组,100 mg/kg CS-MMT)和高剂量CS-MMT组(H组,200 mg/kg CS-MMT),先连续给药7 d后,再热应激处理7 d,采集小鼠组织及精液进行观察。结果显示,与CON组相比,HS组小鼠睾丸组织损伤明显,精子密度显著降低(P<0.05),精子活率和顶体完整性极显著降低(P<0.01),精子畸形率和顶体畸形率极显著升高(P<0.01)。与HS组小鼠相比,CS-MMT组小鼠睾丸组织形态结构明显改善,精子密度增加,精子活率和顶体完整性极显著提高(P<0.01),精子畸形率和顶体畸形率极显著降低(P<0.01),呈剂量依赖性。研究表明,CS-MMT具有缓解热应激引起的雄性小鼠生殖功能损伤的作用,以200 mg/kg的给药量效果较好。

蒙脱土在光助非均相Fenton 反应中的应用研究进展

蒙脱土因具有良好的阳离子交换能力和吸附能力被广泛用作非均相Fenton催化剂的载体。介绍了蒙脱土负载铁氧化物、蒙脱土负载改性铁氧化物和蒙脱土负载半导体/铁氧化物三类催化剂在非均相光-Fenton反应处理水中污染物的应用,就三类催化剂对污染物的降解机理和蒙脱土的作用进行分析,并对蒙脱土基非均相Fenton催化剂未来的研究方向进行探讨。

海藻酸钠/纳米蒙脱土纤维制备及其增强增韧机制

海藻纤维的断裂强度低、伸长率差一直是限制其广泛应用的主要原因。针对该问题,对海藻纤维进行改性,将纳米蒙脱土(MMT)与海藻酸钠共混制备纺丝原液,以CaCl_(2)为凝固浴,通过湿法纺丝法制备海藻酸纳/纳米蒙脱土纤维,借助透射电子显微镜、扫描电子显微镜、红外光谱仪、X射线衍射仪和热重分析仪等对其微观形貌及结构进行表征与分析,通过单纤维强力仪测试其断裂强度、断裂伸长率等物理力学性能及热稳定性,研究蒙脱土溶胀时间及添加量对其性能的影响。结果表明:当MMT溶胀120 h、质量分数为0.1%时,MMT在纺丝液中分布较为均匀;与纯海藻纤维的力学性能相比,改性后纤维的断裂强度由1.32 cN/dtex提高到3.01 cN/dtex,提高率高达228%;断裂伸长率由4.67%增加到10.07%,同时MMT的加入没有明显改变海藻纤维的化学结构与结晶结构,对纤维的热稳定性能有一定的提高。

有机化蒙脱土对XLPE/OMMT纳米复合电介质微观形态及水树枝老化特性的影响

文中采用熔融共混法分别制备了交联聚乙烯/有机化蒙脱土(XLPE/OMMT)纳米复合电介质,研究有机化蒙脱土种类对纳米复合电介质微观形态和水树枝老化特性的影响。对试样进行力学性能测试发现,OMMT质量分数为0.5%时,综合力学性能达到最佳;利用差示扫描量热法和扫描电子显微镜研究了试样的微观形态,经双十八烷基苄基季铵盐有机化改性并细化的有机化蒙脱土(OMMT3)起到明显的异相成核作用,使晶体更加完善,结晶度高达25.3%,晶体平均尺寸仅为16.67μm;采用水针电极法对各试样进行加速水树枝老化试验,剥离分散的OMMT3片层形成了更加曲折的迷宫路径,其对水分子的阻隔效应与XLPE交联网状结构对分子链运动束缚的共同作用,有效抑制了XLPE/OMMT3试样中水树枝的生长,引发概率下降至23.4%;傅里叶变换红外光谱对水树枝老化前后的化学结构进行了表征,纳米复合电介质水树区的羰基指数增加、羟基振动峰增强,表明水树枝老化是电化学降解的作用;在水树枝生长过程中,XLPE/OMMT3试样老化断链较少,表现出较优的耐热氧老化性能。

羧基化纤维素纳米纤丝对单片层蒙脱土分散性能的研究

本研究使用纤维素纳米纤丝(CNF)作为分散剂制备分散稳定的单片层蒙脱土(MMT)分散液,探究了CNF羧基含量和长径比对单片层MMT分散液的分散稳定性、平均粒径、黏度和得率的影响。结果表明,2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)氧化的CNF(TOCNF)对单片层MMT的分散性能优于羧甲基化CNF(CMCNF)。当羧基含量为1.24 mmol/g时,TOCNF展现出最佳的分散效果。此时,分散液中主要为单片层的MMT,其平均粒径为317 nm。进一步研究表明,当使用质量分数0.1%的TOCNF(1.24 mmol/g)为分散剂时,其分散MMT的最大初始质量分数为1.5%,此时,超声离心后的单片层MMT得率和质量分数分别为52%和0.78%。

蒙脱土中镧、钇离子电迁移行为试验研究

为研究蒙脱土对轻稀土离子La^(3+)和重稀土离子Y^(3+)吸附的差异,及外加电场条件下两种离子在蒙脱土中的迁移规律,开展了不同条件下的等温吸附试验、稀土迁移和电渗试验等.研究结果表明,Langmuir等温吸附方程对La^(3+)和Y^(3+)在蒙脱土表面的吸附拟合度较高,与La^(3+)吸附相比,蒙脱土对Y^(3+)的饱和吸附量更高.而在电渗试验中,蒙脱土吸附的La^(3+)和Y^(3+)含量远小于等温吸附试验中所得到饱和吸附量,表明电渗过程中吸附和电迁移是一个相互耦合的过程,且电势梯度为1 V/cm时更利于稀土在蒙脱土中的迁移.此外,基于试验中La^(3+)和Y^(3+)迁移的距离、迁移的电荷占比和迁移所消耗的电能三个因素,分析离子了镧、钇的迁移效率,发现La^(3+)在蒙脱土中的迁移效率高于Y^(3+).试验结果可为稀土矿清洁开采相关研究提供参考.