SBR复配回收橡胶树脂改性沥青性能研究

为改善基质沥青的路用性能,结合SBR与回收橡胶树脂两者材料特征,对沥青进行单一改性与两两复配。参考沥青评价指标,利用25℃针入度、软化点、锥入度、10℃延度、旋转黏度等试验,综合评价SBR复配回收橡胶树脂改性沥青性能,探究不同配方复配改性沥青性能差异及影响因素,比选出最佳复配方案。研究结果表明:增加SBR与回收橡胶树脂掺量均能一定程度上提高沥青的高温性能;不同来源SBR对沥青性能影响差异不大,而不同回收橡胶树脂对沥青性能影响有差异,主要原因是不同回收橡胶树脂组成配方对沥青性能产生较大影响所致;SBR对沥青的低温性能改善作用明显,少量SBR即可明显提升沥青延度;随SBR掺量的增加,SBR改性沥青软化点有小幅提升,黏度也随之增加;回收橡胶树脂对软化点提升效果相比SBR更明显,8%掺量最佳;3%SBR、8%回收橡胶树脂为本次复配最佳方案。

课外实践在工程经济学教学中的应用研究

工程经济学是一门新兴学科,主要讲解与研究工程建筑与经济效益和社会效益如何做到最佳结合,是经济学知识融入到工程建筑领域的相关学科,具有交叉性与渗透性、理论性与实践性、复杂性与深奥性相结合的特征。我国相关院校在工程经济学的教学安排中,不仅要重视对学生工程经济知识的传授,还要重视课外实践环节的有效实施,以实现学生对专业课学以致用的目的。

超疏水涂层在沥青路面上的抗凝冰性能分析

目的分析超疏水涂层在沥青路面应用时的抗凝冰性能,解决中国北方和高海拔地区路面结冰易引发交通事故的问题。方法以疏水纳米SiO_(2)粉末和聚氨酯改性聚硅氧烷为主要材料,制备出超疏水SiO_(2)/聚硅氧烷复合溶液,使用浸涂法在沥青马歇尔试件表面形成超疏水涂层。分析涂层的耐磨性、透光性、化学稳定性、疏水性等,同时模拟雨滴结冰试验、落锤除冰试验、低温抗冻试验,评价超疏水涂层的耐磨性、透明性、耐酸碱腐蚀性、抗凝冰性、易除冰性和低温抗冻性,并通过扫描电子显微镜对涂层表面形貌进行分析。结果当制备的超疏水复合溶液中纳米SiO_(2)的质量分数为7.5%时,涂层的透光率为76.3%,水滴的接触角能达到160.9°±0.7°,即使试件表面被雨水冲刷5 h,依旧可以维持一定的疏水性能。在低温箱中,将完整的试件与表面磨损的试件同时放置在−20~0℃环境下1 h,完整试件的接触角仍大于150°,表面磨损的试件也能保持一定的疏水性能;在−5℃的低温箱中,将水滴匀速喷洒在完整的超疏水沥青混凝土试件和磨损试件表面,以模拟结冰,发现完整试件表面未出现结冰现象,磨损试件表面有少量结冰;即使超疏水沥青混凝土试件表面结冰,通过“落锤”试验模拟行车荷载对试件表面冰层进行冲击,冰层也可轻易除去。除此之外,使用Abaqus软件模拟超疏水沥青路面的除冰机理,对模型仅施加车辆荷载,计算得到冰层内部的最大拉应变为3.25×10^(−4),最大剪切应变为4.25×10^(−4),均大于冰层的极限破坏拉应变(2.2×10^(−4))和极限破坏剪切应变(2.4×10^(−4))。结论纳米SiO_(2)粒子在涂层表面团聚形成了微纳粗糙结构,使涂层具有超疏水性。涂层的超疏水性可以降低水与路面之间的黏结力,使水滴落在超疏水沥青混凝土涂层表面时即刻滚落,有效减小了路面的结冰量,提高了沥青路面的抑冰、除冰性能。

光催化型超疏水自清洁涂层研究现状

光催化型超疏水自清洁涂层是在超疏水涂层的基础上通过物理、化学方法复合光催化材料获得光催化性能,使涂层可以在光照作用下将有机附着物进行分解并通过超疏水表面达到自清洁的效果。本文对国内外光催化型超疏水自清洁涂层的构建方式进行总结,将其归纳为表面构造法、共混法、包覆法3类,构造方法的不同对涂层性能的影响方面也有所区别。与单一功能的超疏水涂层相比光催化型超疏水自清洁涂层更能解决实际应用中所面临的问题。此外,本文对光催化型超疏水自清洁涂层的相关性能进行了横向对比,对影响涂层性能较为关键的耐久性能进行了整体的整理分析,并归纳了目前研究当中的光催化型超疏水自清洁涂层的机械耐磨性、耐腐蚀性、耐冲击性和自愈性能,分析了其耐久性提升机制。最后,对光催化型超疏水自清洁涂层未来的应用前景进行了展望,建议从超疏水-光催化协同作用机制、基底结合强度提升、成本控制和复合涂层自修复等方面对光催化型超疏水自清洁涂层进行研究。

基于微胶囊技术的超疏水自修复涂层研究进展

超疏水涂层在自清洁、防腐蚀、抗凝冰、减阻等领域具有广阔的应用前景,但其耐久性还有待提高。由于微胶囊在修复剂的封装、制备等方面具备独特优势,利用微胶囊技术将修复剂封装,均匀分散于超疏水涂层后,涂层可同时具有疏水性和自修复性,但目前对微胶囊技术与超疏水涂层结合并进行归纳总结的文献较少。总结了微胶囊技术在超疏水材料自修复领域的研究现状,归纳了微胶囊超疏水涂层自修复的修复机理与常用制备方法,对不同刺激响应方式下微胶囊超疏水涂层的性能(响应速度、自修复效果、耐久性、耐磨性)进行对比。结果表明,以紫外光照射为修复手段的涂层机械耐久性较好,近红光刺激响应是微胶囊超疏水自修复涂层中响应修复效率最快、修复效果最好的修复方式,并且以紫外光和近红光双重刺激响应的超疏水涂层的耐久性、耐化学腐蚀性远超过单一刺激响应型超疏水自修复涂层。最后,提出当前基于微胶囊技术的超疏水自修复涂层存在的问题并对该涂层的应用前景进行展望。

环氧树脂/SiO2涂层混凝土表面主动抗凝冰性及除冰性能研究

目的了解超疏水涂层混凝土路面的抗凝冰性能,克服混凝土路面除冰困难问题。方法将环氧树脂与无水乙醇混合得到涂料底层,纳米二氧化硅与无水乙醇混合得到涂料面层,分别将涂料底层和面层喷涂于混凝土表面,制备了一种由环氧树脂及二氧化硅纳米颗粒组成超疏水涂层。利用水滴在超疏水表面易滚落的特性来减少低温下混凝土表面的结冰量。同时由于混凝土表面存在超疏水涂层,混凝土表面与结冰接触面之间存在一层空气膜,可大幅减小路面冰层与混凝土接触面间的粘附力,达到易除冰的目的。结果制备的超疏水涂层有良好的超疏水性,静态水接触角达到152°±1.9°,滚动角约为4°±1.2°;在–20℃下,冷冻2 h仍能保持超疏水性;同时,还能大幅度降低混凝土的渗水率。与普通混凝土相比,超疏水涂层混凝土表面的结冰量明显减少,并且冰层与混凝土表面的粘附力仅为普通混凝土的14%,结冰更易清除。结论超疏水涂层能很好地改善混凝土表面的抗结冰性能,减少混凝土表面结冰量,降低冰层与混凝土表面的粘附力。

自相似双层结构自修复超疏水涂层的制备及性能

目的研究自修复超疏水复合涂层的制备工艺及自修复性能。方法将环氧树脂、中性硅酮胶和疏水纳米SiO_(2)混合制得涂料底层,纳米SiO_(2)与无水乙醇混合得到涂料面层,采用两步浸涂法在载玻片表面制备出具有自修复功能的自相似双层超疏水涂层。利用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和接触角测量仪,对复合涂层的微观形貌、分子结构和润湿性进行了表征。考察了复合涂层的机械稳定性、耐酸碱能力、自清洁能力、耐水冲击能力和自修复机理。结果制备的双层超疏水涂层具有良好的超疏水性能和自修复能力。涂层静态水接触角达到156°±1.8°,经过30个机械磨损循环后,表层被彻底破坏露出底层,此时涂层接触角为125°±1°,通过在130℃环境下加热1 h,涂层的接触角达到157°±1.6°,恢复超疏水能力;同时,所制备涂层拥有优异的耐酸性和自清洁能力,并具有碱性破坏以及水冲击破坏后的自修复能力。结论自相似双层结构的构建使超疏水涂层拥有自修复能力,有效提高了超疏水涂层的耐磨能力、耐腐蚀能力和耐水冲击能力。

负载氮化碳光催化混凝土的制备及性能表征

探索了2种制备氮化碳光催化混凝土的方法:第1种是在浇筑成形的混凝土表面附着二氰二胺粉末后高温煅烧;第2种是直接在浇筑成形的混凝土表面附着氮化碳悬浊液并烘干.通过NO气体的降解对比试验发现:第1种方法制备得到的氮化碳光催化混凝土光催化效率较低,制备工艺复杂,不适宜大规模工程应用;第2种方法制备的光催化混凝土,其光催化效率相比第1种有较大提高,NO气体降解率可达60.99%,混凝土抗压强度不会降低,且具有良好的耐久性.

混凝土高温爆裂性能影响因素及预防措施综述

对混凝土高温爆裂成因进行总结,综述高温下混凝土内部蒸汽压力的测试手段、降低混凝土内部蒸汽压力方法、提高混凝土在高温中的抗高温爆裂性能的方法,以及总结了升温速率对混凝土高温爆裂的影响,并提出了几种预防混凝土高温爆裂的措施,为混凝土高温爆裂研究提供依据。

不同温度下ZnO/ZnSe复合结构的制备及光催化性能

以氧化锌(ZnO)、硒粉(Se)以及硼氢化钠(NaBH4)为原料,采用浸渍覆膜法,在不同保温温度下(50,70和90℃),制备出具有核壳结构的ZnO/ZnSe纳米光催化材料。采用透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱(RAMAN)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)、光催化性能测试等手段对其样品的结构、形貌以及光催化性能进行了表征。通过测试复合结构对一氧化氮(NO)的降解能力,评估其光催化效率。结果表明,样品的保温反应温度越高,附着在ZnO晶体表面的ZnSe颗粒越密集,纳米棒的核壳结构越明显,制备的ZnO/ZnSe样品在金卤素灯照射下降解氮氧化物的速率与降解效果也越明显。但考虑到制备过程的便捷、环保等因素,保温温度70℃为制备具有核壳结构的ZnO/ZnSe纳米光催化材料的最佳温度条件。

透明超疏水SiO2/硅酮胶复合涂层的制备及性能

以疏水纳米SiO2和中性硅酮结构胶为主要原料,采用喷涂法在玻璃表面制备出透明超疏水SiO2/硅酮胶复合涂层。采用FTIR、SEM、接触角测量仪和紫外-可见分光光度计对复合涂层的分子结构、微观形貌、润湿性和透光率进行表征。讨论了纳米SiO2的添加量与涂层表面微结构、水接触角、透明性三者的关系,考察了复合涂层的耐水冲击性能和耐水稳定性能。结果表明:SiO2/硅酮胶复合涂层表面呈连续的多孔网络状,团聚的SiO2纳米粒子分散在作为骨架的亚微米级硅酮胶周围,构成了微纳米双尺度的复合粗糙结构。当SiO2质量分数为2.0%时,复合涂层的水接触角达到最大为169.8°±0.7°,在380~760nm可见光范围内的平均透光率为82.9%;当硅酮胶质量分数为4%时,复合涂层分别经5 h水冲击以及10 d水浸泡后,水接触角仍保持在140°以上。

碱金属及碱土金属掺杂石墨相-C3N4光催化材料研究进展

石墨相碳化氮(g-C3N4)作为一种成本低廉、化学性质稳定、带隙窄的光催化剂,一直是材料科学领域的研究重点。虽然g-C3N4存在光生载流子复合率高、可见光利用率低、比表面积较小等缺点,但由于其聚合物的本身特性适合制备g-C3N4基复合材料,从而可以通过引入其他化学元素或异质结对g-C3N4进行改进,提高其光催化活性。与非金属共价掺杂不同,碱金属、碱土金属改性g-C3N4具有金属掺杂的非局域化特性,其表面活性位点增多,载流子分离率降低并且能使能带位置发生改变,从而具有较好的光催化性能,因此成为一个新的研究热点。综合考虑经济性和实用性,目前用来改善g-C3N4性能的碱/碱土金属元素多为锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、钡(Ba)、镁(Mg)、钙(Ca)。现有的大部分数据表明,Li、Ca两种元素对g-C3N4的改性效果较好,尤其是Ca元素。同时结合不同制备工艺,如选择不同的前体,采用介孔材料作为催化剂载体,改变制备过程中的加热方式(控制升温速率、煅烧温度和时长),可以使g-C3N4的光催化活性进一步提高。虽然碱金属、碱土金属改性g-C3N4的理论依据是金属离子的引入会对能带结构和载流子迁移率产生影响,但金属离子与周围原子的相互作用和对能带的调控机理还未明确,实现碱金属/碱土金属可控改性g-C3N4也尚待研究。对碱金属、碱土金属改性g-C3N4的系统研究仍需继续进行大量的实验作为分析验证的基础。本文对国内外碱金属、碱土金属掺杂改性g-C3N4技术的发展现状进行了总结,归纳了改性g-C3N4的制备方法及应用范围,将改性g-C3N4在实际应用领域(氮氧化合物降解、光解水析氢、有机污染物降解)的光催化活性进行对比,按照掺杂元素种类和数量将其分为单掺杂和复合掺杂,并对其增强机理进行归纳整理,提出了当前碱金属、碱土金属改性g-C3N4发展所面临的问题,并对未来将要进行的工作及发展趋势进行了展望。

蜜勒胺/g-C3N4光催化复合材料的制备及其NO降解性能研究

石墨相氮化碳聚合物是一种可以在可见光照射下有效降解NO的光催化材料,通过调整三聚氰胺热解温度以改善氮化碳的光催化性能.将三聚氰胺在500℃下煅烧可得到蜜勒胺和g-C3N4的复合材料,同时发现这种复合材料的光催化性能相较于纯的氮化碳(g-C3N4)有明显的提高.通过X射线衍射光谱(XRD)图谱发现在450~500℃的热解区间范围存在蜜勒胺的特征峰;扫描电子显微镜(SEM)图像显示出纳米棒状形态的蜜勒胺和块状形态的氮化碳相互交错在一起,并且它们的相对比例随着煅烧时间和煅烧温度的改变发生不同的变化;X射线光电子光谱(XPS)图谱分析发现不同的热解温度使产物具有不同的C、N元素原子比例,意味着产物内不同的g-C3N4与蜜勒胺的比例是影响其光催化降解NO效率的关键因素.

一步法制备自相似结构超疏水涂层及混凝土表面应用性能

探寻一种简单方法制备具有自修复性能的环氧树脂(EP)-硅酮胶-SiO_(2)超疏水复合涂层,并且能够涂覆于类似于混凝土等结构物表面,该涂层在受到化学及机械破坏的情况下,可以实现自修复。通过简单的一步法在混凝土粗糙结构表面制备一种具有自修复性能的EP-硅酮胶-SiO_(2)超疏水复合涂层,具体步骤为将EP、高分子中性硅酮胶和纳米SiO_(2)等材料溶解于乙醇溶液,经8 h磁力搅拌和20 min超声分散后得到超疏水涂层溶液,采用喷涂法在混凝土表面成功制备具有自修复性能的多层相似结构超疏水涂层。当EP含量为2wt%,高分子中性硅酮胶含量为3wt%,纳米SiO_(2)含量为3wt%时涂层疏水性能最佳,此时,接触角(CA)为156°±1.2°,滚动角(SA)为6°±0.8°。涂层在2.66 kPa的压强下可以经受8 m磨损(1.7μm砂纸),在盐性环境(2 mol/L NaCl溶液)、酸性环境(pH=3,醋酸)中腐蚀8 h仍保持超疏水性;可承受碱性破坏(pH=12,NaOH溶液)-自修复循环8次,机械破坏-自修复可循环4次;同时涂层展现出优异的自清洁及防水性能。力学及环境腐蚀破坏实验表明涂层的自相似结构可以保证上层被破坏后由下层(具有相同的微纳米粗糙结构)来保持超疏水性;损坏-修复实验表明涂层经过加热可以使高分子中性硅酮胶带动涂层内部低表面能分子及纳米SiO_(2)发生迁移而实现涂层的修复。该涂层简单的制备方法、良好的耐机械磨损性及优异的自修复性,为超疏水涂层的实际应用提供了可能。

CdS-石墨相氮化碳复合光催化剂的制备及其光催化性能

以硫脲和四水合硝酸镉为前驱体,设计了低比例、高比例两种不同石墨相氮化碳(g-C3N4)与CdS质量比,以简单的软化学法制备了CdS-g-C3N4复合光催化剂,采用SEM、XRD、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、FTIR、物理吸附等对CdS-g-C3N4复合光催化剂的结构和性能进行表征,并通过NO光催化降解实验探究了CdS-g-C3N4复合光催化剂在可见光下的光催化活性。结果表明:低CdS质量比的CdS-g-C3N4复合光催化材料中,当CdS与g-C3N4质量比为7%时,CdS-g-C3N4复合光催化剂的降解效果最好,降解率达31%;低g-C3N4质量比的CdS-g-C3N4复合光催材料中,当g-C3N4与CdS的质量比为5%时,CdS-g-C3N4复合光催化剂的降解效果最佳,降解率为36%。CdS与g-C3N4质量比为大比例的CdS-g-C3N4复合光催化剂中,当CdS与g-C3N4的质量比为4∶1时,CdS-g-C3N4复合光催化剂的降解效率最高,达33%。且g-C3N4与CdS质量比为5%的CdS-g-C3N4复合光催化剂具有良好的光稳定性,降解效果最佳。

SiO_(2)/凹凸棒土复合材料自修复超疏水涂层的制备与性能

在过去的几十年中,超疏水表面由于其特殊的性能而受到极为广泛的关注,但是在室外应用中,受环境中各种因素的影响,大多数超疏水表面很轻易会失去其超疏水性。采用简单的两步浸涂法制备得到一种表面坚固的可修复超疏水涂层。以聚硅氧烷与无水乙醇混合制得涂层底层;中性硅酮玻璃胶、纳米SiO_(2)、微米级凹凸棒土(ATP)粉末以及聚硅氧烷共混制得涂层面层。利用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对涂层的微观形貌、润湿性、分子结构进行表征。确定了中性硅酮玻璃胶的最佳用量,考察了涂层的耐磨性能、自清洁性能以及机械磨损与酸碱环境下的自修复性能。结果表明:中性硅酮玻璃胶添加量在质量分数为1wt%时涂层疏水能力最佳,水接触角达到153.5°±1.5°。在50 g砝码(1.03 kPa)下经过360 cm的机械磨损,涂层仍具备140°以上的水接触角。并且涂层在受到一定程度的机械磨损或是酸碱破坏后,都可以通过高温加热实现涂层超疏水性能的修复,此外涂层还具备一定的耐水稳定性以及优异的自清洁能力。