水性炭系电热涂料的制备及性能研究

以水性丙烯酸树脂为粘结剂，石墨为主要导电填料，配入其他导电填料制备了水性炭系电热涂料。研究了水性丙烯酸树脂添加量、溶剂水的用量、固化温度和导电填料种类对涂层电热性能的影响，并测试了最佳条件所得涂层的使用性能。结果显示，水性丙烯酸树脂与石墨的质量比为5：5时，涂层在80v的电压下通电5min，表面温度可达95℃。溶剂水的添加量宜23％～27％，涂层固化温度宜50℃左右。在所选炭黑、煅后焦、无烟煤、三氧化二铝、二氧化硅和碳化硅这6种填料中，石墨与炭黑复合后所得涂层电热性能最好。当m（水性丙烯酸树脂）：m（石墨）：肌（炭黑）：5：4：1时，40V电压时涂层表面温度可迅速达到100℃以上，且耐抽性、耐热性、硬度和附着力均满足使用要求。

磷酸盐溶液浸渍天然石墨电极的抗氧化性能的研究

配制3种不同的磷酸盐对天然石墨电极进行常温常压浸渍处理。3种磷酸盐溶液浸渍后的试样在5个不同温度点下经过1 h灼烧后,测定各样品的氧化失重率,由此确定抗氧化性能最好的一种磷酸盐浸渍剂。并且通过改变磷酸盐的量来探究浸渍剂浓度的变化对试样抗氧化性能的影响。利用SEM观察浸渍试样和未浸渍试样的表面形貌,通过热分析测试观察各样品抗氧化性差异,结果表明:经2#浸渍剂(H3PO4+Na2HPO4.12H2O)处理的试样的开始失重温度比未浸渍试样提高了50℃,并且在900℃的热重失重率比未浸渍试样降低了37%左右。

导电填料对炭系电热涂料电热性能的影响

研究了石墨含量对炭系电热涂料电热性能的影响,并对以石墨为主要导电填料,配入一定质量的炭黑和碳化硅原料制备的炭系电热涂料电热性能进行了分析讨论。电热性能测试和SEM分析表明:石墨是炭系电热涂料优良的导电填料,当石墨含量为50%(粘结剂为50%)时,在220 V的电压下通电10 min,其涂层的发热功率为18.6 W,发热温度为43℃;配入炭黑和碳化硅原料时,在同等测试条件下,配比为m(粘结剂)∶m(石墨)∶m(炭黑)=5∶3∶2的涂层电热性能最好,发热温度稳定在53℃,可用于民用采暖;配比为m(粘结剂)∶m(石墨)∶m(碳化硅)=5∶4∶1的涂层发热温度可稳定在37℃。实验表明:炭黑比碳化硅对炭系电热涂料的电热性能影响大,能较好地提高炭系电热涂料的电热性能。

炭/炭复合材料抗氧化研究现状

总结了炭/炭复合材料抗氧化研究现状,重点介绍了抗氧化涂层的制备方法,包括包埋浸渍法、化学气相沉积(CVD)、溶胶-凝胶法(Sol-Gel)和水热电沉积法以及近几年针对抗氧化涂层开裂问题各国学者的最新研究成果。提出了炭/炭复合材料抗氧化研究今后努力的方向。

新型炭/陶复合电热材料的研制

选取膨润土作为陶瓷基体,以鳞片石墨、预处理石墨及炭黑作为导电原料,碳化硅作为增强原料,经球磨混合、50MPa模压成型和1000℃热处理3h后制备出炭/陶复合电热材料。采用XRD和SEM对其物相组成和微观形貌进行表征,并对其通电发热性能、力学性能和抗氧化性能进行了测试和分析。所制备的炭/陶复合材料具有优异的电热性能,在交流低电压(10V)下即可迅速升温,并在较高温度下保持相对稳定,研制的样品中最高发热温度可达643℃。通过调整碳化硅含量,复合材料抗弯强度可达14.3MPa。通过将炭材料和陶瓷材料复合,可有效改善炭材料的抗氧化性,使其明显氧化失重温度升高200℃左右。

石墨电摩擦材料电镀法镀铜研究

采用酸性硫酸盐电镀铜方法在石墨电摩擦材料基体上成功地镀覆上铜镀层。研究了电镀电压大小、时间及添加剂对镀铜效果的影响,探索了最佳钝化工艺,确定了合适的石墨电摩擦环电镀铜工艺,讨论了不同工艺条件对镀铜样品表面电阻率的影响。研究结果表明:在60～100 g/L CuSO4.5H2O、55 g/L H2SO4及50 mg/L HCl组成的镀液中加入适量添加剂,室温条件(约20℃)下恒压(1 V)电镀10 min后样品含铜量为9.9%,镀层致密平整,最低表面电阻率为2.0μΩ.m。样品在50～60℃的钝化液(0.5%BTA+0.5%OP10+蒸馏水)中浸泡5 min获得最佳钝化效果。

低成本原料制备预焙阳极的研究

采用价格低廉的石油焦细焦粉为原料,无烟煤、木炭、复合木炭颗粒和A原料为辅助原料,煤沥青为黏结剂,经配料、混捏、成型、焙烧等工艺,成功制备了成本低、理化性能良好的铝电解用预焙阳极样品。测试了不同配方制得的预焙阳极样品的体积密度、灰分含量、真密度、电阻率、抗压强度以及空气反应性,并通过SEM对其微观组织形貌进行了分析。结果表明,二次料可作为预焙阳极生产的优质原料,其他非石油焦原料部分替代煅烧石油焦制备性能良好的预焙阳极是可行的。阳极样品4的综合性能最好,其相关指标基本达到了阳极质量标准YS/T 285—2007。

硝酸预处理生焦制备无粘结剂炭材料的研究

采用不同浓度的硝酸处理生焦粉末,然后在150MPa下成型、经1000℃焙烧,制得体积密度为1.61g/cm3、抗压强度为82.3MPa、抗折强度为40.2MPa、电阻率为62μΩm的无粘结剂炭样品。通过样品的扫描电镜图以及热分析,并引入R值分析得出:硝酸处理生焦,会引入一定量的氧、氮原子,使低分子碳氢化合物熔融组分含量适宜,提高了生焦的自烧结性。

高抗折特种炭材料的研制

采用酸性氧化剂活化过的超细煅烧石油焦粉为骨料、煤沥青为粘结剂制得原料粉,在不同压力和保压时间下模压成型,然后按一定工艺制度焙烧,所得样品抗折强度均达到高抗折炭材料的标准。在模压200 MPa、保压20 min时,抗折强度达到53 MPa,抗压强度达到108 MPa。

室内净化空气用块状活性炭材料的吸附性能与抗压强度

为制备室内用可净化空气、低成本的块状活性炭,采用生石油焦为吸附基体原料,沥青为粘结剂,氢氧化钾为活化剂,添加适量陶瓷粉料,经过碾磨混合、成型、隔氧炭化及化学活化制备出块状活性炭试样,对不同试样进行了吸附性能和抗压强度的测试。结果表明:当生石油焦、沥青、氢氧化钾的质量比为10∶2∶5时,经混合模压成型,在块状活性炭表面涂覆一层泡沫陶瓷浆料,干燥炭化活化后所得块状活性炭试样对甲苯的吸附率为16.7%,抗压强度为3.7MPa,BET比表面积为592.46m2.g-1,总孔容为0.289 3mL.g-1。

低密度高强度炭材料的制备研究

以活化石油焦粉为原料,煤沥青为粘结剂,在不同成型压力和保压时间下制备的生坯样品并焙烧,成功制得高强度炭材料.对样品进行力学性能检测以及SEM,TGDTA,XRD分析,并阐明了活化原料与粘结剂相互作用机理.试验结果表明,随着保压时间和成型压力的增加,生坯体密及焙烧品性能都有所提升.在保压时间为20min,成型压力为200MPa时,焙烧后样品体积密度为1.54g/cm^3,抗压强度119 MPa,抗折强度61 MPa,各项性能均优于未活化石油焦粉原料所制样品.

化学预氧化对高硫石油焦煅烧脱硫的影响

对高硫石油焦采用化学预氧化再经高温煅烧(1 300℃)进行脱硫处理,并采用XRD和SEM对脱硫前后石油焦样品的结构和表面微观形貌进行分析表征。实验结果表明:常压室温下多种化学氧化剂脱硫效果比较,A酸-过氧化氢混合溶液对石油焦脱硫效果最好,其脱硫率达到20.72%;经A酸-过氧化氢混合溶液化学预氧化再高温煅烧(1 300℃)脱硫处理的石油焦的脱硫率相对直接煅烧或者只进行氧化脱硫处理的样品有显著提高,脱硫率可达55%;A酸-过氧化氢混合溶液化学预氧化处理不会破坏煅烧后石油焦存在的石墨雏晶结构,并且促使石油焦表面形成细微裂纹,这有利于煅烧时焦内部硫的逸出以及生产过程中煅烧石油焦原料与煤沥青的结合。

鳞片石墨对无粘结剂炭材料性能的影响

：采用煤沥青中加入一定量鳞片石墨制备的类中间相原料，再经过成型、烧结等工艺制备无粘结剂炭材料。实验表明：在类中间相原料制备过程中加入一定量鳞片石墨，所制得的无粘结剂炭材料的电阻率相对传统无粘结剂炭材料有所下降，其抗折强度是传统炭材料的3倍左右。当鳞片石墨质量分数为沥青的6％时，所制备的无粘结剂炭材料的体积密度为1．46g／cm^3，电阻率为46．0μ·Ω，抗折强度为29．8MPa。

单壁碳纳米管诱导人支气管上皮细胞的氧化损伤和凋亡

[目的]研究单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotubes,SWCNTs)对人源支气管上皮细胞株(BEAS-2B)氧化应激和细胞凋亡的影响。[方法]采用生长状态良好的BEAS-2B,分别以含0、10、50、100、200μg/mL SWCNTs的培养液处理24、48h。采用四甲基偶氮唑盐(MTT)比色法检测SWCNTs对BEAS-2B细胞活力的影响;采用荧光探针2’,7’-二氯荧光素二乙酸(DCFH-DA)进行活性氧(ROS)检测;采用黄嘌呤氧化酶法测定超氧化物歧化酶(SOD)活性;采用可见光法测定过氧化氢酶(CAT)活性;采用硫代巴比妥酸(TBA)法测定丙二醛(MDA)的含量;采用二硫代二硝基苯甲酸(DTNB)法测定谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性;采用阳离子荧光染料罗丹明123测定线粒体膜电位;采用pNA法检测细胞内caspase-3的蛋白活性;Real-time PCR测定细胞内bax和bcl-2基因的表达变化。[结果]当处理浓度大于10μg/mL时,SWCNTs可诱导BEAS-2B细胞存活率下降,细胞内ROS含量增加,线粒体膜电位减低,MDA升高,抗氧化酶系(SOD、CAT、GSH-Px)酶活性降低,caspase-3蛋白活性增加,bax在转录水平上表达量增加,bcl-2表达量降低,各实验结果均呈效应随浓度变化的趋势(P<0.05)。[结论]SWCNTs能够诱导BEAS-2B细胞的氧化损伤和细胞凋亡。