燃料电池催化剂浆料分散设备研究

质子交换膜燃料电池技术作为重要的氢能应用和转化技术,一直以来都是研究和投资的热点。为了实现燃料电池的高性能和长寿命,其膜电极催化层应具有广泛分布且连续导通的离子树脂网络和碳导电网络,富含结构多样且孔径分布合理的微孔,而实现这些目标需要以制取分散性良好、稳定性高、涂布适应性强的催化剂浆料为前提。本研究列举了在催化剂浆料制备过程中已得到应用的超声分散、球磨分散、高速剪切分散等分散设备和工艺,简要介绍了其原理,归纳了各自特点。

微波辐射无皂乳液聚合法制备单分散交联PMMA微球及其性能研究

采用无皂乳液聚合法,以二乙烯苯为交联剂,氯化钾为电解质,过硫酸钾为引发剂,在微波辐射条件下制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球。研究了过硫酸钾和氯化钾的物质的量浓度对PMMA微球的平均粒径和多分散性指数的影响,分析了微波功率、搅拌速度与PMMA微球形貌和粒径的关系。检测了不同pH值时PMMA乳液的电动(Zeta)电位,表明PMMA表面产生负电荷,使PMMA微球呈现稳定的分散状态。制备的PMMA呈现类球形,粒径为100~400 nm,在过硫酸钾物质的量浓度为5.69×10^(-3)mol/L及氯化钾物质的量浓度为1.03×10^(-2)mol/L时,微球的多分散性指数<0.1。原子力显微镜检测了最优工艺条件下,PMMA微球的力—位移曲线并分析了其弹性力学性能。

稳储型液体分散蓝79的制备及其应用性能

为了制备可等量替换粉状分散染料、染色性能优异、储存性能良好的纳米级液体分散染料,采用研磨法对分散蓝79进行液体化加工,并通过对比液体分散染料的染料性能,筛选出适用的阴离子型分散剂,确定非离子型分散剂HLB值范围以及两类分散剂的最佳复配比例,获得分散蓝79液体化的最优复配组合;通过离心实验分析pH值对液体分散蓝79稳定性的影响,并研究室温条件下染料的稳储性。结果表明:当体系中染料滤饼质量分数为35%、分散剂组分木质素磺酸钠与脂肪酸聚氧乙烯酯质量比为2∶1且占体系质量分数的8.75%时,获得平均粒径196 nm、强度150%的液体分散蓝79,染料扩散性能、分散性能、高温分散稳定性、大颗粒残留测试结果均为5级,pH 5条件下染料离心稳定率可达83.7%;涤纶染色对比研究表明,室温储存180 d后的液体分散蓝79具有与分散深蓝HGL相近的染料提升力、匀染性以及更优异的上染率,且其染色残液吸光度较粉状染料降低77.20%、COD值降低30.56%。采用优化后的液体分散染料制备工艺与配方可制得染料强度及染色性能与商品粉状染料相当,储存稳定性优异的环保型液体分散蓝79。

ATPB超分散剂的合成及其在ABS/炭黑复合体系中的应用

以端羟基聚丁二烯和N,N-二甲基氨基丙胺为原料,采用两步亲核取代反应制备了含有聚丁二烯骨架和胺基末端结构的端胺基聚丁二烯(ATPB),利用傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振氢谱仪表征其分子结构,结果表明,ATPB成功合成并达到预期分子结构。以ATPB为超分散剂,制备了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(ABS)和炭黑的复合材料,测试炭黑分散度、分散稳定性和复合材料力学性能。结果表明,合成的ATPB超分散剂对炭黑具有明显的分散效果和较好的分散稳定性,与未经分散的炭黑相比,体系分散度提高了65.8%。复合材料力学性能得到增强,拉伸、弯曲强度分别提升至45.56、78.31 MPa,冲击强度提高了15.7%,其值为7.50 kJ/m^(2)。

齐聚物改性剂BVS合成及BVS@绢云母分散性能研究

以丙烯酸丁酯(BA)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)和乙烯基三乙氧基硅氧烷(VTES)为单体,通过自由基聚合合成三元共聚齐聚物BAVTES-SSS(BVS)。以BVS为界面修饰改性剂对绢云母粉体进行界面有机化改性,制备BVS@绢云母。研究了BVS@绢云母的粒径大小及粒径分布、悬浮性能、分散性能。实验结果表明,齐聚物改性剂BVS对绢云母具有良好的有机化改性效果。与空白样相比,BVS@绢云母粒径显著减小,比表面积由0.539 m^(2)/g升高至0.839 m^(2)/g,表面积平均粒径由11μm下降至7μm,体积平均粒径由16μm下降至9μm,D50由14μm下降至8μm,D97由39μm下降至19μm,沉降实验静置12 h无沉降。

水下不分散混凝土抗分散剂优化设计与凝结时间调控

水下不分散混凝土(non-dispersible underwater concrete,NDC)为涉水工程的施工提供抗冲刷能力,为实现水下不分散混凝土性能的提升,文章探讨抗分散剂的优化设计和凝结时间的调控,选取聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)和羟丙基甲基纤维素(hydroxypropyl methyl cellulose,HPMC)作为抗分散剂主剂,聚羧酸减水剂、有机硅和聚醚类消泡剂作为辅剂,从抗分散性和流动性的角度对水下不分散混凝土抗分散剂的组成进行优化设计,同时选取碳酸锂和硫酸铝作为调凝剂,对水下不分散混凝土的凝剂时间进行调控。研究结果表明:采用HPMC作为主剂、聚羧酸减水剂和聚醚类消泡剂作为辅剂制备抗分散剂,可以使得水下不分散混凝土具有较好的抗分散性和流动性;其中,含水泥质量分数0.45%的HPMC和1%聚羧酸减水剂的新拌水泥砂浆(水胶质量比为0.5,胶砂质量比为2)表现出优异的抗分散性和良好的流动性,其pH值为9,扩展度为150 mm;在该体系中,硫酸铝的调凝效果较好且经济效益更高,但使用时用量应少于2%。对抗分散剂的优化设计和凝结时间的调控为水下不分散混凝土的相关实验研究提供了重要参考。

高分散水性碳纤维的制备

本研究以壳聚糖盐酸盐(CHI)和十二烷基磺酸钠(SDS)制备改性剂(CHI&SDS),采用浸渍法对BHM3碳纤维进行表面改性,以提升BMH3碳纤维在水中的分散能力。系统研究了CHI/SDS质量比、CHI&SDS改性剂质量分数及纤维长度对改性BMH3碳纤维在水中分散性的影响,并通过X射线光电子能谱仪和动态接触角测试仪,对改性BMH3碳纤维化学结构和表面润湿性进行了表征。结果表明,BMH3碳纤维经过质量分数0.15%,CHI/SDS质量比=25∶1的CHI&SDS改性剂改性后,纤维长度5 mm的改性BMH3碳纤维在水中的分散率可达96.2%,相较于未改性碳纤维提升了87.5个百分点。改性BMH3碳纤维表面含氧官能团数量显著提升,水接触角明显降低,这是BMH3碳纤维分散性能改善的原因,也是成功实现高分散水性碳纤维制备的基础。

氧化石墨烯及其分散方法对水泥基材料微观结构和力学性能的影响研究进展

氧化石墨烯(GO)因其出色的性能在改善水泥基材料微观结构、力学性能上均有很好的应用前景。然而,GO的增强效果很大程度上取决于其在水泥基体中的分散性。总结了近年来GO在水泥基材料中的研究成果,重点综述了GO的分散方式、分散机理以及相应的力学性能改善机理;对比了不同GO分散方式的优缺点,分析了GO分散前后对水泥基材料微观结构和力学性能的影响;提出了目前研究存在的问题,并对未来研究趋势进行展望;旨在为后续GO在水泥基材料中的稳定应用提供参考,以促进制备高效功能化的GO水泥基复合增强材料。

考虑应力梯度的缺口疲劳分散性研究

针对缺口部位的微观结构及尺寸导致的疲劳分散差异较大的问题,为准确预测缺口件的疲劳分散性,以矩形截面缺口件为例,采用宏观Chaboche循环塑性本构模型与细观晶体循环塑性本构模型相结合的有限元子模型方法,并考虑缺口效应,提出了以应力梯度影响因子、等效应力与纵向应变为变量的统计标准差作为疲劳指示因子FIP_(notch)。在不同位移载荷、位移载荷比和缺口直径大小情况下将疲劳指示因子FIP_(notch)与经典的Fatemi-Socie疲劳指示因子FIP FS进行疲劳分散性的比较与分析。结果表明:疲劳指示因子FIP_(notch)均能很好地预测不同位移载荷、位移载荷比和缺口直径下的缺口疲劳分散性,且比经典的FIP FS方法有更高的精度与适用性。

证券虚假陈述赔偿的巨额化与有限社会化分散机制

当前,证券虚假陈述损害赔偿出现了巨额化现象,导致威慑过度与赔偿不足的双重困境。证券虚假陈述民事赔偿巨额化的深层次原因在于侵权法的过度扩张,凸显了完善证券虚假陈述侵权法律制度的现实需求。要建立健全证券虚假陈述侵权损害赔偿的社会化分散机制,但社会化分散机制是有限的。这些有限的社会化分散机制包括侵权人赔偿梳理、责任保险制度和公平基金制度等。同时,还应适当限缩证券虚假陈述民事法,进一步发挥合同法对特定的专业投资者的救济功能,引入非故意的被告赔偿责任上限制度。

Fe^(3+)对细粒菱锌矿和方解石分散行为的影响

方解石矿泥的覆盖和高价金属阳离子的存在是影响粒径−20μm细粒菱锌矿浮选效果的关键因素,两者通过改变菱锌矿的表面性质而恶化其分散性和浮选环境。本文选择菱锌矿浮选中常见的Fe^(3+)为研究对象,通过吸附试验、Zeta电位、XPS分析,DLVO理论计算等考察Fe^(3+)对菱锌矿和方解石的分散行为规律和作用机理。结果表明:两种矿物对Fe^(3+)的吸附行为基本一致,但Fe^(3+)对菱锌矿分散行为的影响程度大于Fe^(3+)对方解石分散行为的影响。当Fe^(3+)浓度为5×10^(−4)mol/L时,菱锌矿分散行为被完全破坏。溶液化学及DLVO理论计算结果表明,Fe^(3+)吸附在矿物表面形成了羟基络合物或Fe(OH)3,导致菱锌矿颗粒间作用力小于方解石的,这是Fe^(3+)破坏菱锌矿分散行为、影响粒径−20μm细粒菱锌矿浮选的主要原因。

IBOMA-MPEGA-DMAM共聚物的合成及其对酞菁蓝水性色浆的分散研究

以甲基丙烯酸异冰片酯(IBOMA)、聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(MPEGA)、N, N二甲基丙烯酰胺(DMAM)为单体,偶氮二异丁腈(AIBN)作引发剂,采用溶液自由聚合得到三元共聚物P(IBOMA-MPEGA-DMAM),并将其用于制备水性酞菁蓝色浆的分散体系。以色浆黏度为评价指标,通过中心复合法优化引发剂用量、反应温度和反应时间;采用FT-IR、1H NMRGPC表征聚合物的化学结构和相对分子质量,并通过对水性酞菁蓝浆料的粒径、微观形貌、离心及冻融稳定性进行分析,考察了分散剂对酞菁蓝分散性影响。结果表明:当引发剂用量为2.12%,反应温度为81℃,反应时间5.3 h时分散性能较好且当分散剂用量3.6%时,浆料黏度为6.2 mPa·s,平均粒径为205 nm,与未添加分散剂、市售分散剂相比,用P(IBOMA-MPEGA-DMAM)分散剂制得的酞菁蓝浆料具有较好的分散稳定性。

梳型共聚物P(AA-co-MPEGAA)的可控合成及其分散性能研究

超分散剂组成的控制对其分散性非常重要,以丙烯酸(AA)与甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯(MPEGAA)为原料制备梳型共聚物P(AA-co-MPEGAA),通过高效液相色谱(HPLC)法分析聚合物组成,结合组成分析法测得两单体的竞聚率,实现对共聚物组成的均匀控制。并系统研究了共聚物组成及组成控制、pH、分散剂用量等对纳米二氧化铈颗粒分散性的影响。结果表明:组成均匀的超分散剂的性能优于非均匀组成。在中性及碱性条件下,共聚物链中MPEGAA单元的摩尔分数为0.20,二氧化铈颗粒的综合分散性最佳。

单分散Al-4.5wt%Cu合金粒子的制备与凝固过程模拟

使用脉冲微孔喷射法制备了粒径可控的单分散Al-4.5wt%Cu液滴,对液滴凝固成的粒子进行分析表征。结果表明:该粒子具有粒径均一、高球形度、热履历一致的优点。随着粒径的增长,粒子的内部微观结构由胞状晶变为树枝晶。建立了粒子凝固过程的传热数值计算模型,分析了粒子下落中温度、温度梯度变化及冷却速率与粒子微观组织形貌的关系。在本实验条件下,310.0μm粒子内部凝固组织为胞状晶,冷却速率为771.71 K/s;485.1μm粒子内部凝固组织为树枝晶,冷却速率为382.40 K/s。

分散固相萃取净化-超高效液相色谱-串联质谱法测定蜂蜜中双甲脒、杀虫脒及其代谢物

该研究建立了分散固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱(dispersive solid phase extraction-ultra-performance liquid chromatography,UPLC-MS-MS)检测蜂蜜中双甲脒、杀虫脒及其代谢物残留的分析方法。蜂蜜样品2 g加入10 mL水溶液充分混匀,经1%(体积分数)氨化乙腈超声辅助提取后离心,利用N-丙基乙二胺、C18、氨基键合硅胶混合材料进行分散固相萃取净化,采用ACQUITY UPLC BEH C18(2.1 mm×50 mm,1.7μm)色谱柱分离,以甲醇和0.1%(体积分数)甲酸水溶液为流动相进行梯度洗脱,多反应监测模式正离子扫描分析。6种农药及其代谢物平均回收率为84.1%~113.8%,相对标准偏差为0.9%~6.0%,检出限为0.2~0.8μg/kg,定量限为0.7~2.5μg/kg。实验结果表明该方法快速简便、灵敏度高,适用于蜂蜜中双甲脒、杀虫脒及其代谢物残留同时分析。

固井水泥浆用两性离子型聚羧酸分散剂的合成及性能评价

现有缩聚物类分散剂因技术和环保问题,其生产和使用受到限制。聚羧酸(PCE)高性能减水剂,绿色环保,分散性能优异,在混凝土工业中广泛使用,但常规PCE应用于固井水泥浆存在强缓凝问题。以甲基烯丙基聚乙二醇醚、丙烯酸和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为原料,分别合成了常规阴离子型聚羧酸(CPC)和两性离子型聚羧酸(DPC)分散剂,并对其结构进行了表征,同时研究了CPC和DPC对水泥浆流动度、流变性能、稠化时间和抗压强度的影响和作用机理。结果表明:CPC和DPC均有良好的分散性能,但在稠化时间和抗压强度性能上DPC远超CPC。CPC存在很强的缓凝作用,导致稠化时间大幅延长,水泥石早期强度下降。引入季铵阳离子合成的DPC,缓凝作用微弱,对稠化时间影响不大,有利于水泥石早期强度提高。

甲烷裂解双分散孔催化剂颗粒积碳行为模拟

【目的】为了更好地理解催化剂颗粒的积碳行为,分析积碳效应下催化剂颗粒界面反应传质特性,实现对催化剂颗粒的优化设计与调控。【方法】采用颗粒解析模型,考虑积碳引起的孔隙结构动态演变以及反应性能的衰减,分别探讨单分散孔和双分散孔颗粒积碳形成及所引起的孔隙结构演变规律。【结果】积碳失活从多孔颗粒表层向内部核心移动,扩散主导机制转向反应主导机制;相较于单分散孔颗粒,双分散孔颗粒具备更强的抗积碳性能;固定床反应器中催化剂颗粒分布影响积碳行为,壁面处积碳更加严重,更容易导致失活。【结论】选择双分散孔催化剂颗粒对于积碳行为具有改善作用,同时应选择合适的长径比反应器,削弱壁面效应对积碳行为的影响。

具有核壳结构的预分散C.I.颜料橙34的制备

色母粒是传统预分散有机颜料剂型,制备工艺相对复杂,着色时过滤分散值较大,颜料分散性亟待提高。以3,3′-二氯联苯胺(DCB)和对甲苯基吡唑酮为原料,经重氮化偶合反应得到C.I.颜料橙34(PO34)与水的混合液,加热条件下使PO34与外层熔融的110型聚乙烯蜡(PE)结合,获得了颗粒均匀、分散性好的预分散PO34新剂型(PPO34)。通过调控PE与PO34的质量比、PE的粒径、加热时间与加热温度、搅拌速率等实验条件,研究其对预分散颜料应用性能的影响规律。通过形貌、着色性能数据对比得到PPO34制备较适宜条件为:m(PE)∶m(PO34)为1∶1、41~60目PE、加热时间20 min、加热温度90℃、机械搅拌速率为200 r·min^(-1)。上述条件制得的PPO34粒径均一,具有明显核壳结构。与原始PO34相比,疏水性能显著增强,含水量低,过滤时间短,避免了生产中滤饼板结和强力粉碎产生的粉尘,更加环保高效;与传统色母粒相比,分散性能更好,在保持与原颜料相近的色光、明暗度、饱和度和色相等颜料性能前提下,提高了颜料着色强度,改进了其他多方面应用性能。

基于响应面法的基质固相分散萃取土壤中有机磷阻燃剂

有机磷阻燃剂(OPFRs)被广泛添加于商业品和日用品中,由于具有环境持久性、生物富集性和潜在毒性,已成为一种新兴的持久性有机污染物。因此需要建立能准确定量环境中OPFRs的检测方法。该文基于基质固相分散萃取(MSPD),结合气相色谱-串联质谱(GC-MS/MS)法测定土壤中10种有机磷阻燃剂,筛选对OPFRs具有高选择性的吸附剂,最终确定MSPD最佳萃取条件。该文基于单因素分析法考察了常见吸附剂(C18、PSA、Florisil、石墨化炭黑(GCB)和多壁碳纳米管(MWCNT))及其用量、洗脱溶剂及其体积、研磨时间对OPFRs萃取效率的影响。在此结果基础上,进一步利用响应面法(RSM)考察了3个关键因素(吸附剂用量、洗脱剂用量和研磨时间)以及交互作用对OPFRs萃取效率的影响。最终确定最优条件:吸附剂GCB,用量0.3 g;洗脱溶剂乙酸乙酯,用量10 mL;研磨时间5 min,此时10种OPFR的萃取效率为87.5%。在GC-MS/MS的多反应监测模式(MRM)下,以13C-PCB208为内标物进行定量。10种OPFRs在6个浓度梯度下,获得较好的线性,相关系数大于0.998。该方法的LOD和LOQ分别为0.006~0.161 ng/g和0.020~0.531 ng/g。在最佳条件下,加标土壤中OPFRs的加标回收率为70.4%~115.4%,相对标准偏差(RSD)为0.7%~6.7%。将该方法用于苏州不同功能土壤中OPFRs的含量测定,结果表明电子厂和汽修厂土壤中OPFRs总含量显著高于稻田土和校园土,电子厂和汽修厂土壤中主要污染物为磷酸三(2-氯异丙基)酯(TCIPP)、三苯基氧化膦(TPPO)、磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)和磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯(TDCPP),它们在电子厂土壤中含量分别为5.30、4.44、4.54、4.20 ng/g,在汽修厂土壤中的含量分别2.70、3.93、7.60、5.04 ng/g。目前关于TPPO的土壤污染报道较少,该研究在苏州工业区土壤中检出了高浓度TPPO污染。该方法成功用于土壤中10种OPFRs的检测。

大掺量粉煤灰制备水下不分散混凝土及性能研究

因为特殊的施工环境,需要动态平衡水下不分散混凝土的新拌流动性能和抗分散性能。研究了大掺量粉煤灰对混凝土工作性能、抗分散性和力学性能的影响。结果表明,粉煤灰掺量不大于50%时,可以实现大掺量粉煤灰水下不分散混凝土的制备。综合考虑材料性能和经济性能,粉煤灰掺量为50%时水下不分散混凝土性能较优,此时新拌混凝土坍落度、扩展度分别为250、545 mm;屈服应力、塑性黏度分别为47.4 Pa、4.4402 Pa·s;抗分散性能良好;7、28 d抗压强度及水陆强度均达到一等品要求。