碳纳米管对膨胀阻燃天然橡胶的燃烧和力学性能的影响

采用机械共混法分别制备了由多壁碳纳米管(MCNTs)、羧基改性多壁碳纳米管(CCNTs)与膨胀型阻燃剂协效的膨胀阻燃天然橡胶复合材料。其中膨胀型阻燃剂由聚磷酸铵、三聚氰胺和玉米淀粉以质量比3∶1∶1的比例组成。通过氧指数测试(LOI)、垂直燃烧测试(UL-94)、锥形量热仪实验(CCT)、热重-红外光谱实验(TG-IR)、扫描电镜(SEM)和拉伸实验等测试手段,研究了膨胀阻燃天然橡胶复合材料的燃烧性能、热稳定性和力学性能。研究结果表明,NR3/2MCNTs的热释放峰值和总产烟量相比于NR3分别下降了9.6%和17.9%。多壁碳纳米管有助于降低膨胀阻燃天然橡胶复合材料的热释放峰值和产烟量,但是会使燃烧时间提前。热重实验结果表明,NR3/2CCNTs的残碳量比NR3提高了12.7%。羧基改性的碳纳米管可以促进膨胀阻燃天然橡胶复合材料的残碳量增加。此外,加入MCNTs和CCNTs后,提高了膨胀阻燃天然橡胶复合材料的拉伸应力。

无分布板式流化床内碳纳米管的冷态压力波动研究

流化床是碳纳米管宏量制备的一个关键设备,对100mm管径无分布板式流化床内碳纳米管的压力波动进行小波分析。通过对不同操作条件下的床层压力波动信号进行小波分析,发现不同高度的压力信号可反映不同区域的流态,改变信号采集点的高度可对不同流态的出现进行监测。随着采集探头在径向的深入,锥部流态对压力的影响增大。通过关注部分子信号能量的波动,小波分析可以精确地对不同种类、不同初始床高的碳纳米管流态进行监控。

锥形流化床内碳纳米管膨胀特性的数值模拟

基于欧拉-欧拉双流体模型,对无分布板式锥形鼓泡流化床内碳纳米管的膨胀行为进行了数值模拟。考察了不同的颗粒当量直径计算方法及不同种类碳纳米管对床层膨胀能力的影响、不同表观风速下床内两相结构的体积分数分布及膨胀特性。模拟结果显示:碳纳米管的当量直径计算结果对床高有至关重要的影响,其当量直径越大,膨胀率越小,垂直阵列管床层膨胀高度大于聚团管,在低入口气速的情况下存在“局部流化”的特性,气泡在上升过程中逐渐变小甚至消失,随着入口气速的增加,气泡大小逐渐增加,床层膨胀率也逐渐增加。模拟与实验结果对比良好。

锥形流化床内碳纳米管的膨胀特性研究

流化床是碳纳米管宏量制备的一个关键设备,本文对100 mm管径无分布器式锥形流化床内的碳纳米管进行了床层膨胀研究的实验。通过对两种碳纳米管流化特性的观测分析,结果发现:对于垂直阵列管,存在分部流化的特性,对于聚团管,存在小颗粒迁移流化的特性。对初始床层高度为150,170,190 mm的流化床内的碳纳米管进行研究,在不同初始床层高度的情况下,不同种类的碳纳米管的膨胀行为和压力信号存在明显的差异,实验表明,在相同流速下,随着初始床层的增加,床层压降增加、初始流化风量和完全流化风量增加,膨胀率降低。