沸石胶凝增强复合包装板材的制备及性能

目的 为了拓展固废资源化的应用,本研究以生物质废料(秸秆粉、废木屑)为基体,以预处理后的污水污泥焚烧灰作为填料,采用热压成型制备了一种沸石胶凝增强复合包装板材。方法 通过XRD、SEM等方法表征预处理前后填料的元素组成、晶体结构、微观形貌等,并研究预处理填料对制备复合包装板材性能的影响趋势以及增强机制。结果 添加质量分数为22.5%的预处理后的填料制备的复合板材,其弯曲强度为27.73MPa,压缩强度为44.38MPa,在力学性能、隔热性能和吸水厚度膨胀率等方面均明显优于未经过预处理的对照组,满足GB/T7284—2016《框架木箱》、GB/T23898—2009《木托盘用人造板》等国家标准的要求。复合板材性能的增强主要归因于预处理引起填料相组成及结构的变化。由于方沸石晶相的生成,填料对自身和基体的吸附性、易分散性得到极大改善。结论 经过预处理的填料制备的沸石胶凝增强复合包装板材性能优异,在木包装领域及建筑领域具有广阔的应用前景。该研究可为大宗固体废弃物资源化利用提供高附加值的解决方案,还可以为缓解林产资源短缺的现状提供新的思路。

聚醋酸乙烯酯(PVAc)对PHB/PCL共混物理化性能研究

聚醋酸乙烯酯(PVAc)作为非共价键型增容剂加入到聚羟基丁酸酯(PHB)/聚己内酯(PCL)(25∶75,质量分数,下同)二元共混体系中,通过溶液浇铸法制备薄膜,探究不同含量的PVAc(1%、3%、5%)对PHB/PCL共混物体系的力学性能和理化性能的影响。结果表明,PVAc含量为1%时,薄膜的断裂伸长率和拉伸强度分别为未添加PVAc的PHB/PCL薄膜的2.50倍、1.19倍。傅里叶变换红外光谱(ATR‐FTIR)显示,在PVAc的桥联作用下,PHB和PCL的羰基(C=O)基团和甲基(CH_3)基团之间存在分子间氢键的相互作用,羰基峰(C=O)发生移位,并且峰值降低。扫描电子显微镜(SEM)显示,PVAc的加入降低了共混体系中分散相的尺寸,分布更为均匀,共混体系的相容性有所改善。

热风微波耦合干燥牛蒡动力学模型研究

热风微波耦合干燥可以很好地保护干后物料的品质,并且减少物料的干燥时间。利用Newton、Henderson and Pabis、Lagarithmic、Page、Wang and Singh等5种干燥模型方程,对热风微波耦合干燥过程中牛蒡含水率随时间的动态变化进行模拟,并通过试验对各模拟结果进行验证。结果表明,Lagarithmic方程模拟的结果与实际含水率变化较为接近。

Ti_(1.0)Mn_(0.9)V_(1.1)的添加对氢化燃烧合成复合机械球磨制备Mg_(95)Ni_5放氢性能的影响

采用氢化燃烧合成法(HCS)制备Mg95Ni5+x%Ti1.0Mn0.9V1.1(x=0、10、20和30)复合物,然后将氢化燃烧合成产物进行机械球磨(MM)得到镁基复合储氢材料。采用压力-浓度-温度(pcT)曲线、X线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究材料的放氢性能、相结构、表面形貌以及颗粒化学成分。研究表明:添加30%(质量分数)Ti1.0Mn0.9V1.1可使Mg95Ni5的HCS+MM产物的放氢性能达到最佳,在523 K时1 200 s内就可完全放氢,放氢量达5.71%,同时放氢反应的表观活化能从148.20 kJ/mol降低到129.69 kJ/mol,这主要归因于Ti1.0Mn0.9V1.1的添加提高了氢在产物中的扩散能力以及对镁基氢化物放氢的氢泵作用。

轻工行业过程装备与控制工程专业创新实践人才培养探索

本文介绍了轻工行业过程装备与控制工程专业的现状,分析了过程装备与控制工程专业学生创新实践能力架构,从传授行业前沿知识、重点课程建设、企业课题实践、研究课题创新等方面探讨了过程装备与控制工程专业培养创新实践人才的新型教学模式。我们期望通过加强创新实践能力的培养,帮助学生完善专业知识结构,提高学生的动手实践能力和创新研究能力。

过程设备设计课程实践性教学方法的改革与探索

提高实践能力是工程教育的基本要求之一。以过程设备设计课程为例,分析了课程的设置目的,探索了基于卓越课程的实践性教学方法,从课程教学、课程实验、课程设计、教学实践、科研实践、软件仿真等方面进行了改革。本实践性教学方法取得了良好的教学效果。

催化剂对LiAlH_4+MgH_2体系放氢性能的影响及催化机理

采用机械球磨法在LiAlH4+MgH2体系中添加不同种类催化剂,以提高复合体系的放氢性能。运用XRD、SEM、EDS、XPS以及Sieverts法研究复合体系的结构以及放氢性能,并探讨TiF3的催化机理。结果表明:TiF3催化剂的添加显著降低了复合体系的起始放氢温度,提高了放氢动力学性能,该体系在84.1℃开始脱氢,放氢量(质量分数)达8.0%。热脱附过程中TiF3参与了反应,并生成含Tix+的未知化合物,有效地促进了LiAlH4和MgH2之间的协同放氢。复合体系掺杂TiF3后,其热脱附反应的活化能Ea为79.1 kJ/mol,与未添加TiF3的复合体系的活化能(91.3 kJ/mol)相比,TiF3的添加极大地降低了放氢反应动力学势垒。

自来水厂尾泥的光催化改性及其制备的纸板材料性能

为了缓解国内自来水厂尾泥的处置问题和造纸用原材料资源紧缺的现象,本研究提出了一种自来水厂尾泥光催化改性处理并应用于造纸填料的解决办法。首先对自来水厂尾泥进行成分和粒径分析,其次利用光催化技术处理自来水厂尾泥,探讨催化剂含量、光催化温度对其光催化反应效率的影响规律。最后,添加30%光催化改性处理后的自来水厂尾泥作为造纸填料制备新型低成本且高性能的纸包装材料。实验发现光催化处理可以有效减少尾泥21.5%有机化合物含量。光催化处理后的尾泥可以填充于纸纤维的空隙中,增强纤维之间的连接。光催化处理后尾泥制备的纸板的抗张指数为20.11 N·m·g^(-1),较纯纤维纸板的提高了19.28%,较未光催化处理的尾泥制备的纸板提高了34.43%。光催化处理后生物质填料的留着率为75.86%,较未处理尾泥的生物质填料提高了79.42%。光催化处理后尾泥制备后纸板也就具备优良的热稳定性。

纸张性能和纤维分子结构、纤维形态的相关性研究

目的 通过对纸浆纤维进行不同的碎浆机械作用,研究纤维分子结构、纤维形态与纸张强度性能三者的相关关系。方法 在不同碎浆时间条件下,测量纸张的抗张指数、零距抗张强度、Z向抗张强度等拉伸相关力学性能,并通过生物显微镜、扫描电镜观察纸张内部的纤维形态,采用傅里叶红外光谱和X射线衍射分析纸张中官能团、氢键和结晶度等分子结构的变化规律,从而探究纤维分子结构、纤维形态对纸样性能的影响趋势。结果 随着碎浆时间的增加,纤维结晶度、分子间氢键和纸样拉伸性能均呈现出了先上升后下降的趋势,在14min时纤维结晶度、分子间氢键含量和纸张的抗张指数均达到最大值,分别为79.63%、43.64%和45.25N·m/g。结论 一定碎浆时间范围内,纸张的拉伸性能和纤维分子结构(结晶度、分子间氢键等)随纤维尺寸的减小和帚化率的提高呈现出先上升后下降的趋势。

基于CFD技术的立式水力碎浆机内流特性分析

目的 对立式水力碎浆机内部流场特性进行分析,为改善碎浆效果和改进碎浆机的设计生产提供一定的理论依据。方法 利用AnsysFluent软件对水力碎浆机内部流场进行数值模拟分析,采用控制变量法研究叶片数量、转子离底间隙、扰流板数量对流场特性的影响,流场的评价指标有速度场、压力场、转子功耗等。结果 数值模拟分析结果表明,立式水力碎浆机内部流体流动为典型的轴向流动模式,叶片数量、转子离底间隙及扰流板数量对流场静压和转子功耗影响较大,对流场速度影响相对较小;当转子叶片数量为2、转子离底间隙为10 mm、扰流板数量为3时,碎浆机结构的功耗相较于原始结构的功耗降低了8.5%;内部流体流动速度也大于原始结构,碎浆效率有所提高。结论 获得了水力碎浆机的内流特性,为水力碎浆机升级改进提供了参考,从而助力纸模包装行业的发展。

利用生物质颗粒制备纸包装材料

针对目前林木资源短缺、纸浆价格波动幅度大等问题,以废弃纸纤维和经过无害化处理的生物质颗粒物料为原料,采用层压成型的方式制备生物质纸包装材料,并探讨了生物质颗粒物料添加量、施胶剂用量、预压压力对生物质纸包装材料的机械性能影响。试验发现,施胶剂用量为3%时,生物质颗粒留着率可达85%;生物质原料添加量为40%、预压压力为1.0MPa时生物质纸包装材料的机械性能最佳,抗张指数可达21.70N·m·g-1,耐破指数可达2.110kPa·m2·g-1。扫描电镜结果显示,包覆之后的生物质颗粒附着在纤维表面及纤维间的连接部位,有利于增强纤维之间的连接,从而提高生物质纸包装材料的抗张指数和耐破指数。热稳定性能分析结果显示生物质颗粒的添加可在一定程度上降低生物质纸包装材料的失重速率,增加材料的热稳定性。

新型废纸发泡材料的制备及其力学性能

以废弃瓦楞纸板为主要原料,通过微波发泡成型方式制备废纸发泡材料。研究了助剂用量等对材料力学性能的影响。结果表明,当胶黏剂用量5 wt.%、发泡剂用量8 wt.%,增塑剂用量2 wt.%时,材料的发泡倍率和力学性能最佳;扫描电子显微镜结果显示废纸发泡材料具有三维相互贯通的泡孔结构,而纸浆模塑制品的结构紧密,因此与纸浆模塑相比,该废纸发泡材料力学性能更优,通过函数模型模拟应力-应变曲线,Rusch模型的拟合结果优于Avalle模型,且经过数学模型拟合发现拟合度较高。

聚(甲基)硅氧烷/聚羟基丁酸酯/聚己内酯复合膜的制备及性能表征

将2%(质量分数,下同)聚(甲基)硅氧烷(PMSQ)添加到不同比例的聚羟基丁酸酯(PHB)/聚己内酯(PCL)体系(25∶75、50∶50、75∶25)中,并以溶液浇铸法制备薄膜,研究PMSQ对PHB/PCL薄膜力学及理化性能的影响。结果表明,PMSQ对PHB25/PCL75的改善效果最好,其断裂伸长率从22.45%提升至70.83%,提升了3.15倍;FTIR光谱显示PMSQ的甲基(—CH3)吸收峰消失,PHB/PCL体系中C=O吸收峰增强,表明PHB和PCL接枝到PMSQ微球上;PMSQ的加入降低了PHB和PCL颗粒的粒径尺寸,同时PHB和PCL相分离现象得到改善,相容性提高;PMSQ的加入限制了PHB和PCL分子链的运动,破坏了PHB和PCL在空间上的规整性,结晶度降低;PMSQ的加入提高了所有比例的PHB/PCL体系的起始降解温度,同时提高了PHB和PCL的热稳定性,改善程度与两种组分比例相关。

基于温稳段微波能量调控对制备纳米ZnO形貌及性能的影响

针对微波常压水热法,通过增设热管快速冷却而提高温度稳定段微波能量制备纳米氧化锌,以探究温稳段微波辐射能量增加对合成ZnO的影响,并在此基础上添加不同表面活性剂(柠檬酸钠、草酸钠)制备ZnO探究其性能。利用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),紫外-可见光漫反射和降解罗丹明B的光催化实验对样品结构和性能进行表征。结果表明,随着温稳段微波能量增加,ZnO明显偏向片状结构,其光学带隙最大可减少0.13 eV,表现出对高功率下微波能量变化的敏感,进一步添加表面活性剂形成三维ZnO结构,以草酸钠为表面活性剂的ZnO吸光峰红移明显。光催化实验表明,同功率下,提高微波辐射能量制备的ZnO在90 min后降解率可提高20%,表面活性剂草酸钠制备的ZnO120 min内降解率可达到99%以上,表现出优异的光催化性能。

基于企业需求的“三维课堂”模式研究与建立

针对目前国内高校课堂教育模式存在的诸多问题,结合企业对高校人才培养的全方位需求及本科生自身学习的个性化发展要求,借助动态视频拍摄技术,巧妙地将企业高层次人才引入到传统课堂中,并通过专家库和智力库的联合建立,最终构成企业、教师、学生为主体的"三维课堂"模式。最后,通过相应考核模式的建立来实现"三维课堂"模式的完善。

EVAC对PHB/PCL共混物性能的影响

以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVAC)为增容剂,添加到聚羟基丁酸酯(PHB)/聚己内酯(PCL)(质量比为75∶25)二元混合体系中,以溶液浇铸法制成薄膜,探究不同质量比的EVAC(3%,5%和7%)对PHB/PCL共混物薄膜力学性能及理化特性的影响。拉伸试验结果表明,3%EVAC的添加能有效改善PHB/PCL共混物的韧性,其断裂伸长率是对照组的8.6倍。X射线衍射结果表明,加入EVAC后共混物的晶面间距减小,相对结晶度降低。差示扫描量热和热重分析显示,EVAC降低了共混物中PHB的玻璃化转变温度,限制了PHB链的流动性,结晶度降低,而PCL链结晶度增加,此外,EVAC(质量分数为3%)可以改善PHB/PCL(质量比为75∶25)共混体系的总体热稳定性。衰减全反射傅里叶变换红外光谱显示,三元共混物内EVAC的羰基(C=O)吸收峰消失,EVAC与PHB或PCL发生了酯交换反应。扫描电子显微镜显示,EVAC降低了共混体系中PCL分散相的尺寸,共混体系形态由不混溶转换成均相结构,有效改善了两相的界面相容性。

生物质复合包装板材的制备及性能

目的为了高值化利用固体废弃物资源,以污水厂的污泥燃烧产物——生物质灰、废纸和废木屑为原料,采用热压工艺制备生物质复合包装板材。方法考察原料配方、胶黏剂种类和热压温度对复合包装板材结构和性能的影响。结果实验结果表明,环氧树脂为相对最佳的胶黏剂,当纸纤维、生物质灰、废弃木屑和环氧树脂的质量比为40∶30∶20∶10时,在4 MPa、180℃下热压20 min制备的复合板材的抗弯强度为11.20 MPa,抗压强度为12.79 MPa,满足《框架木箱》(GB/T 7284—2016)的要求。扫描电镜显示,所制备的生物质复合板材的表面纤维呈网状分布,生物质灰颗粒均匀地附着在纤维上。与普通木材相比,生物质复合板材具有良好的热稳定性。结论添加质量分数为30%生物质灰制备的生物质复合板材满足国标要求,可应用于包装领域。该研究不仅可缓解木材短缺现状,还为废弃资源再利用和生物质灰的资源化处置提供了新的研究思路。

低碳循环纤维模塑包装产业的发展趋势探讨

纤维模塑制品具有绿色环保、缓冲性能优良、价格低廉等特性,近年我国已成为纤维模塑制品的主要生产国。目前在工业、食品、农用品包装领域应用广泛,且在未来将逐步替代部分塑料包装和制品,拥有更大的市场份额。本文从纤维模塑制品的原料天然、创新工艺和低碳环保三个角度进行了分析探讨,而且结合环境形势提出了纤维模塑包装通用标准化、高性能、高精度、高品质化和整体化的未来发展理念。

包覆-球磨改性市政污泥制备新型纸包装材料

目的为了解决我国市政污泥的处理处置以及缓解造纸原材料资源紧缺等问题,提出将市政污泥先用淀粉包覆后再进行球磨改性处理,并作为造纸填料制备纸包装材料的新思路。方法探究球料比、球磨时间和球磨转速对污泥填料的粒径、Zeta电位,以及制备的纸包装材料性能的影响规律,通过分析其微观形貌和热稳定性,初步探索污泥基纸包装材料的成型机理。结果实验结果表明,经球磨改性后可以有效减小淀粉包覆后污泥填料的中位粒径,降低其Zeta电位。污泥经淀粉包覆改性后制备的纸包装材料的力学性能得到显著提高,热稳定性更好。结论市政污泥经淀粉包覆–球磨改性后制备的污泥基纸包装材料是一种理想的包装材料,为市政污泥在包装材料的高值化应用提供了一条新途径。

多壁碳纳米管载镍对镁基合金储氢性能影响

采用化学法制备多壁碳纳米管载镍催化剂(Ni/MWNTs),并将其加入到镁粉中,结合氢化燃烧合成(HydridingCombustionSynthesis,HCS)和机械球磨(MechanicalMilling,MM),即HCS+MM复合技术制备Mg85-Nix/MWNTs15-x(x代表质量百分数,x=3,6,9,12)合金。通过X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电镜以及气体反应控制器研究了材料的晶体结构、微观形貌和吸放氢性能。结果表明:Mg85-Ni9/MWNTs6合金具有最佳综合吸放氢性能,其在373K,吸氢量达到5.68%(质量分数,下同),且在100s内就基本达到饱和吸氢量;在523K,1800s内的放氢量达到4.31%。Ni/MWNTs催化剂的添加,不但起到催化的作用,而且MWNTs具有优异的纳米限制作用,使得催化剂的粒径限制在纳米级,有利于限制产物中Mg2NiH4颗粒的长大。另外Ni与MWNTs存在协同催化作用,当它们达到一定比例时,对合金的吸放氢促进作用达到最优化,明显改善了合金的吸放氢性能。