基于磷酸酯的新型阻燃定型相变材料的制备及其性能

针对石蜡定型相变材料(PCM)存在的可燃性等缺陷,本文采用一种新型的聚磷酸酯阻燃剂(OL1001),并探索OL1001与二乙基次磷酸铝(ADP)复配后对定型相变材料(高密度聚乙烯/石蜡)阻燃性能的影响,随后引入自由基捕捉剂NOR116,研究了3种阻燃剂在不同比例下对定型PCM阻燃性、热稳定性、储热性、泄漏量等性能的影响规律,并探索了其阻燃机理。燃烧结果显示,当ADP∶OL1001∶NOR116的质量比为16∶8∶1时,总添加质量分数为23%时,PCM可以通过V-2级(0.8 mm),极限氧指数(LOI)达到25.1%,并具有较好的热稳定性和成炭性。同时,差示扫描量热仪(DSC)测试显示,阻燃后的PCM的储热性可以达到91.4 J/g,具有良好的储热性。热降解动力学显示,表观活化能提高到83.4 kJ/mol,表明引入该体系到材料中后可以显著的提高材料的热稳定性,延缓材料降解。泄露测试表明,阻燃PCM材料在70℃以下无泄漏。力学测试结果显示,阻燃体系对PCM材料的力学性能会产生少量不利影响。扫描电镜(SEM)显示,在凝聚相形成了稳定的炭层。

混晶催化剂的制备及降解VOCs性能

使用改性共沉淀法制备不同比例尖晶石与钙钛矿混合的混晶金属氧化物,反应停留时间0.11 s,氧气占比10%,温度150~275℃,在尾气模拟-催化剂性能评价装置上考察了混晶催化剂降解甲苯/正己烷的性能。采用XRD、BET、SEM、H_(2)-TPR和XPS对混晶催化剂的形貌、结构进行了表征。结果表明,不同含量的钙钛矿和尖晶石混合会显著改变催化剂形貌,降低晶粒尺寸与结晶度,提高催化剂的吸附氧活性,从而有效地提高催化剂的活性。S1P2催化剂(尖晶石和钙钛矿按照1∶2的摩尔比混合制备而成)的活性最优,其T 99为180℃,相比于单晶尖晶石和钙钛矿催化剂,分别降低了50,40℃。

CuO-Co_(3)O_(4)-CeO_(2)/CeO_(2)-Al_(2)O_(3)催化剂脱除CO性能研究

以CeO_(2)-Al_(2)O_(3)为载体,采用等体积浸渍法制备CuO-Co_(3)O_(4)-CeO_(2)/CeO_(2)-Al_(2)O_(3)催化剂,通过X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H_(2)-TPR)、氢气等温还原(H_(2)-TIR)、CO脱除性能评价等方法,考察预还原温度、反应温度、液相空速对CO脱除性能的影响。结果表明:催化剂在160℃下预还原可以获得37.3%的还原度,有效提高活性Cu^(+)的数量,进而提高CO脱除性能;在液相丙烯中微量CO脱除反应中,反应温度升高、液相空速减小有利于提高CO脱除性能,当反应温度不低于50℃,液相空速不高于8 h^(-1)时,CO体积分数可脱除至0.03 mL/m^(3)以下。在50℃、3 MPa,液相空速为8 h-1的反应条件下,CuO-Co_(3)O_(4)-CeO_(2)/CeO_(2)-Al_(2)O_(3)催化剂可将液相丙烯中CO由10 mL/m^(3)脱除至0.03 mL/m^(3)以下,且连续反应3500 min,稳定性良好。

纳米薄片状高硅ZSM-5分子筛的制备及其甲苯脱除性能研究

以四丙基氢氧化铵(TPAOH)为模板剂、NH4F为矿化剂,运用水热晶化法制备厚度为10~100 nm的纳米薄片状高硅ZSM-5分子筛,考察TPAOH/SiO_(2)摩尔比、晶化温度对纳米薄片状高硅ZSM-5分子筛制备的影响,并对其甲苯动态吸附性能进行评价。结果表明,晶化温度为90℃时,随着TPAOH/SiO_(2)摩尔比的增加,纳米薄片状高硅ZSM-5分子筛的尺寸与厚度减小,孔容与平均孔径增大。TPAOH/SiO_(2)摩尔比为0.35时,晶化温度的升高不影响纳米薄片状高硅ZSM-5分子筛的形貌、结晶度与孔结构。相比市售高硅ZSM-5分子筛,厚度10~20 nm、SiO_(2)/Al_(2)O_(3)摩尔比为305的纳米薄片状高硅ZSM-5分子筛对甲苯的动态穿透吸附容量增加约22.5%、饱和吸附容量增加约26.8%,且吸附曲线符合Yoon-Nelson模型。经20次重复再生后,该纳米薄片状高硅ZSM-5分子筛的甲苯吸附容量衰减低于0.5%,展现出良好的再生使用性能。

低温深度脱除液相丙烯中微量CO的CuO(y)/CuxCe1-xOδ催化剂表征分析及性能实验

采用柠檬酸络合-浸渍的方法制备了CuO(y)/Cu(x )Ce(1-x)Oδ催化剂,重点研究了CuO的载体掺杂和表面负载对催化剂结构性质、氧化还原性能、吸附性能及CO净化性能等的影响,旨在指导催化剂进一步改性,实现低温下深度脱除液相丙烯中微量CO的工业化应用。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)、拉曼光谱仪(Raman)和程序升温化学吸附仪(H2-TPR、CO-TPD)等手段表征了催化剂的结构和性质,结果显示,CuO掺杂的载体,Cu进入Ce O2晶体形成固溶体,有利于催化剂氧化还原性能;浸渍法负载CuO制得的催化剂,表面具有更多的还原态、高分散的Cu物种,有利于表面对CO吸附性能;两者协同作用共同促进了CO催化氧化性能的提升。CuO(0.40)/Cu(0.1)Ce(0.9)Oδ催化剂具有优异的CO净化性能,在50℃、3.0MPa的工况条件下,可将液相丙烯中CO体积分数从1×10^-5脱除至2.65±0.27×10^-8,达到聚合级烯烃对CO脱除深度的要求,稳定性能良好。

UHMWPE隔膜挤出成型工艺的实验研究

研究了挤出成型工艺参数如螺杆转速、螺杆温度等对超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)湿法隔膜加工过程中冻胶液压力及预制膜厚度的影响。结果表明:随着螺杆转速的增加,相同时间内冻胶液挤出量增加,导致冻胶液压力增加;挤出膨胀率随剪切速率的增加而增加,从而造成挤出胀大现象更加明显;随着熔融段温度梯度的增加,网前、网后压力及预制膜的厚度增加,制品厚度尺寸稳定性降低。

高热导率聚丙烯/石墨复合材料的制备与性能

为了提高聚丙烯(PP)的导热性能,扩大其使用范围,采用价格低廉的商用石墨对PP进行改性,利用转矩流变仪制备了PP/石墨导热复合材料。研究了粒径为2μm和20μm的石墨及其复配对复合材料热导率及力学性能的影响。结果表明,复合材料的热导率随着石墨用量的增加而显著增大,20μm石墨填充的复合材料热导率高于2μm石墨填充的复合材料;由于石墨的各向异性,层内热导率远高于层间热导率;将两种粒径的石墨复配,固定石墨总质量分数为40%,当2μm石墨与20μm石墨质量比为1︰5时,复合材料层间和层内热导率达到最大,分别为1.125 W/(m·K)和2.897 W/(m·K),比相同用量下单一2μm石墨填充PP分别提高了121%和61%,比单一20μm石墨填充PP分别提高了3.6%和20%。随石墨用量增加,单一粒径石墨填充的复合材料拉伸强度和弯曲强度呈现先减小后增大的趋势,随复配填料中20μm石墨用量增加,复配填料填充复合材料的力学性能呈下降趋势,但弯曲强度变化不大,拉伸强度也在10 MPa以上。

制备条件对CuO-ZnO-ZrO_2催化剂结构性能的影响

利用共沉淀法制备了Cu O-Zn O-ZrO_2催化剂,考察了加料方式、焙烧温度和沉淀剂种类对Cu O-Zn O-ZrO_2催化剂结构性能的影响。通过XRD、H_2-TPR、BET等方法对所制备的催化剂进行了表征,选择较佳制备条件下制得的Cu O-Zn O-ZrO_2催化剂进行了液相丙烯低温脱除CO活性评价。结果表明:采用并流方式,焙烧温度为400℃,以(NH_4)_2CO_3为沉淀剂所制备的催化剂具有较大的BET比表面积,更小的活性组分晶体颗粒,以及较好的氧化还原性能。在反应温度为50℃,压力为3MPa,体积空速为8.0 h^(-1)的条件下,连续反应1 500 min,较佳制备条件制得的Cu O-Zn O-ZrO_2催化剂在液相丙烯杂质脱除中,10μL/L CO转化率均在99.7%以上,稳定性良好。

混料试验设计ABS复合材料阻燃性能的研究

应用混料试验设计了焦磷酸盐(PAPP)、蒙脱土(MMT)和三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)三组分复配的阻燃剂配方;使用氧指数测定仪(LOI)、微型燃烧量热仪(MCC)和热重分析仪(TGA)研究了不同配方对ABS材料燃烧性能和成炭性能的影响,并对测试数据回归处理获得优化配方。结果表明:优化配方阻燃ABS的热释放速率峰值降低了39.38%,总热释放量降低了31.06%,在700℃时残炭率由0.53%增加到19.49%,显著提高了材料的热稳定性,减少了燃烧过程中的热释放量,氧指数达到32.1%,混料试验方法是可行、高效的。

硅胶载体镁-钛催化剂乙烯聚合性能研究

研究了硅胶载体镁-钛催化剂的制备方法以及制备过程中影响聚合性能的关键因素,研究表明采用新生态氯化镁-硅胶复合载体,用醇类化合物和氯化烷基铝进行改性的工艺路线制得的催化剂具有高的催化效率和优良的氢调能力,确定了n（醇）∶n（镁）=2.0～2.3和n（铝）∶n（镁）=1.50～1.83时催化剂具有最好的聚合性能,以及采用升温程序2煅烧活化的硅胶载体制得的催化剂颗粒形态最好。研究还表明在不改变催化剂关键配方的情况下,可以通过调整硅胶载体的煅烧活化温度和镁-钛催化剂中的钛/镁质量分数比来实现对催化剂聚合动力学行为的调控。

组分含量对CuO-ZnO-ZrO_2催化CO氧化性能的影响

采用共沉淀法制备CuO-ZnO-ZrO_2催化剂,考察CuO质量分数及ZnO…ZrO_2质量比对CuO-ZnO-ZrO_2催化剂结构及物化性能的影响.采用X射线衍射(XRD)、比表面及孔径分析(BET)、氢气程序升温还原(H2-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)等方法表征CuO-ZnO-ZrO_2催化剂.结果表明:当CuO质量分数为70%,ZnO…ZrO_2质量比为1…1时,CuO-ZnO-ZrO_2催化剂具有较大的比表面积和孔容积,较好的分散度,较小的晶粒尺寸,以及较好的氧化还原性能,在催化CO氧化反应中表现出较优的活性,在常压、373K反应温度下,CO转化率达到75%,并且连续反应22h,稳定性能良好.

聚乙烯/石墨/碳纤维增强复合材料的制备及其性能研究

将改性石墨和表面含有羟基的碳纤维与氯化镁复合,然后负载四氯化钛催化组分,制得复合载体型齐格勒-纳塔催化剂,最后经过乙烯原位聚合,制得含有多维碳材料的聚乙烯(PE)/石墨/碳纤维的新型复合材料。结果表明:改性石墨、碳纤维、氯化镁复合作为催化剂的载体,能够制得高活性的乙烯聚合催化剂。石墨、碳纤维和氯化镁的复合载体型催化剂制得的PE/石墨/碳纤维的新型复合材料力学性能较好,拉伸强度达到38.5MPa,断裂伸长率达到560%,冲击强度达到107kJ/m^2,分别比纯PE提高45.28%、28.74%和16.30%。

聚合釜传热性能的实验研究及数值模拟

基于CFD模拟与传热实验相结合的方法对5 L夹套聚合釜的传热性能进行研究。建立聚合釜的液固耦合稳态传热模型,获得釜内流体、夹套内流体及金属固体域内温度分布。开展传热实验对模拟结果进行验证,各对比点温度的最大相对误差在1%~5%范围内。通过模拟获得釜内外壁面传热系数及总传热系数,并关联出釜侧及夹套侧Nu的经验式。结果表明:釜内流体温度分布方差始终在0.002以下,固体域内和传热边界层温度梯度较大,传热边界层厚度约3.8 mm;实验范围内,入口温度和反应放热量对釜内温度的影响显著,入口流速次之,搅拌转速影响最弱;夹套侧传热系数远小于釜侧传热系数,提高夹套侧传热系数是提升传热性能的关键;实验用聚合釜外表面散热量与内外温差呈正比,比例系数约为3.031 W·K^-1。

加工工艺对纳米SiC/超高分子量聚乙烯复合材料力学性能的影响

通过两种不同工艺,对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)进行无机纳米SiC的包覆共混改性,对改性后的热压制品进行力学性能、扫描电镜(SEM)与能谱仪(EDS)分析。分析结果表明,将包覆后的纳米SiC经过机械共混后直接模压成型的UHMWPE制品力学性能优于纯UHMWPE,而经过单螺杆熔融共混挤出毛坯后再进行模压成型的UHMWPE的纳米SiC粒子分散更均匀,并且获得更优异的力学性能。

磷氮阻燃剂聚焦磷酸哌嗪及其复配体系对聚丙烯材料性能的影响和阻燃机理

探究了聚磷酸铵(APP)、三嗪成炭剂(CFA)与聚焦磷酸哌嗪(PAPP)复配体系对聚丙烯(PP)材料性能的影响。当PAPP∶APP∶CFA的质量比为2∶4∶1时,PP/PAPP/APP/CFA材料的LOI达到37.0%,垂直燃烧达到V-0级。热失重测试显示,PP/PAPP/APP/CFA复合材料在700℃的残炭量相比于PP复合材料有了显著提高。扫描电镜结果显示,PP/PAPP/APP/CFA复合材料的炭层非常致密且连续。差示扫描量热分析显示,PP/PAPP/APP/CFA复合材料的玻璃化转变温度相比于纯PP材料显著降低。能谱分析表明,PP/PAPP/APP/CFA复合材料残炭主要来源于PAPP及APP的促进成炭作用。热失重-红外测试联用表明,PP/PAPP/APP/CFA复合材料燃烧后碳氢化合物释放量显著降低。力学性能测试显示,PP/PAPP/APP/CFA复合材料的力学性能相比于纯PP材料,有一定程度的降低。

多级孔HZSM-5分子筛的制备及其催化丙烷脱氢反应性能

以十八水合硫酸铝、硅溶胶、四丙基氢氧化铵(TPAOH)、硝酸铵(NH_4NO_3)为原料,合成硅铝物质的量比为100的HZSM-5分子筛。采用乙酸钠溶液处理HZSM-5分子筛后加入TPAOH溶液进行二次晶化,通过对处理前、后的HZSM-5分子筛负载Pt,制得Pt/HZSM-5催化剂用于丙烷脱氢反应。利用XRD、SEM、XRF、BET、NH_3-TPD和H_2化学吸附对处理前、后的HZSM-5分子筛进行了表征,考察了不同浓度的TPAOH溶液对HZSM-5分子筛的晶体结构、表面形貌、孔结构、表面酸性及丙烷脱氢性能的影响。结果表明,采用乙酸钠溶液处理后的HZSM-5分子筛在TPAOH溶液中发生了二次晶化,不仅形成了微孔-介孔多级孔结构,还能调变分子筛的表面酸性;当TPAOH溶液浓度为0.3 mol/L、晶化温度为170℃、晶化时间为24 h时,得到的Pt/HZSM-5催化丙烷的初始转化率和丙烯选择性均达到最高值,分别为34.2%和99.0%。

逆уCeO2/CuχCo1–χOδ催化剂的制备及其CO催化氧化性能

以Cu(NO3)2·3H2O、Co(NO3)2·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O和(NH4)2CO3为原料,采用共沉淀法-浸渍法结合的制备方式,制得逆负载型уCe O2/CuχCo1–χOδ催化剂(у=0、5%、15%、25%;χ=0~1.0;δ=1.0~1.4)。通过XRD、BET、H2-TPR、XPS考察了Cu O和Co3O4质量比[m(Cu O)∶m(Co3O4)]、表面Ce O2负载量(у)(以CuχCo1–χOδ质量为基准,下同)对逆负载уCe O2/CuχCo1–χOδ催化剂催化氧化CO性能的影响。结果表明,15%Ce O2/Cu0.2Co0.8Oδ[m(Cu O)∶m(Co3O4)=0.2∶0.8]催化剂催化性能最佳。常压下,当反应温度为75℃时,CO转化率可达100%。由于15%Ce O2/Cu0.2Co0.8Oδ比表面积较大,两相界面较多,进而使得CeO2与Cu-O-Co固溶体相互作用较强,表面存在较多的氧空穴、Cu^+和Co^3+,催化剂还原温度较低,催化活性较好。

混合碱处理HZSM-5分子筛及其催化丙烷脱氢反应性能

采用不同浓度比的四丙基氢氧化铵和乙酸钠混合碱(TPAOH/CH_3COONa)溶液处理HZSM-5分子筛,对处理前后的HZSM-5分子筛负载Pt,制备Pt/HZSM-5催化剂用于丙烷脱氢反应。利用XRD、XRF、SEM、BET、NH_3-TPD、H_2化学吸附和TG等手段对处理前后的HZSM-5分子筛进行表征,考察了不同浓度比的混合碱溶液对HZSM-5分子筛的晶体结构、表面形貌、孔结构、表面酸性及丙烷脱氢性能的影响。结果表明:混合碱溶液处理HZSM-5分子筛,能够形成微孔-介孔多级孔结构,并能调变分子筛的表面酸性;当TPAOH/CH_3COONa浓度比为0.075时,丙烷初始转化率和丙烯选择性均达到最高值,分别为34.0%和99.1%。

Cu-Co催化剂中Ce、La的添加对催化燃烧降解正庚烷性能的影响

采用共沉淀法制备了系列MxCu1.5-xCo6-O复合氧化物催化剂(M=Ce,La;x=0.3～0.7)。借助N2吸脱附实验、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、H2程序升温还原(H2-TPR)、O2程序升温脱附(O2-TPD)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行表征,并在反应体积空速15000 h-1,氧气体积分数10%,150～275℃温度范围内,以体积分数0.18%正庚烷为降解底物,于固定床连续反应器-气相色谱在线检测装置上考察了催化剂对正庚烷的催化燃烧降解活性。结果显示,适量Ce、La的添加能提高催化剂比表面积、氧化还原性能及吸附氧能力,进而提高催化剂的活性。其中Ce0.5Cu1Co6-O与La0.7Cu0.8Co6-O相对催化活性最优,正庚烷转化率达90%时的最低转化温度分别为180.80和184.73℃,相比于未改性Cu-Co催化剂分别降低15和10℃。稳定性考察结果表明,Ce0.5Cu1Co6-O与La0.7Cu0.8Co6-O具有一定的稳定性。

MO_x/Y催化剂常温催化臭氧氧化甲苯的性能

以Y分子筛为载体,采用等体积浸渍法制备了MOx/Y催化剂,并用于常温催化臭氧氧化甲苯反应。采用XRD、BET、H2-TPR、甲苯吸附对催化剂进行表征,以甲苯转化率维持95%以上的时间(t95)为指标对催化性能进行评价。结果表明:10%MnO2/Y催化剂〔m(MnO2)/m(Y)=0.1〕具有较大的比表面积(538.6m2/g)和孔容积(0.440 cm3/g),较好的催化臭氧氧化甲苯活性(t95=210 min);CuO的加入提高了催化活性,5%MnO2-5%CuO/Y〔m(MnO2)/m(Y)=0.05且m(CuO)/m(Y)=0.05〕催化剂上t95=240min,COx选择性为80.6%,CO2与CO摩尔比为4.970。由表征结果可知,较大的比表面积和孔容积有利于甲苯吸附,CuO与Mn O2之间的相互作用促进了氧化还原性能的提高,进而有利于催化活性的提高。GC-MS结果表明:反应副产物堵塞催化剂孔道,占据催化剂表面活性位,导致催化剂失活。5%MnO2-5%CuO/Y催化剂失活-再生4次后t95可达220 min。