纳米SiO_(2)对玄武岩纤维增强煤矸石粉-矿粉基地质聚合物砂浆性能的影响

【目的】为了改善煤矸石粉-矿粉基地质聚合物砂浆的脆性破坏特征,采用纳米SiO_(2)对玄武岩纤维增强煤矸石-矿粉基地质聚合物砂浆(basalt fiber-reinforced coal gangue-mineral powder-based geopolymer mortar,BGSG)进行改性。【方法】采用流动度、流变性、抗压强度、抗折强度、单轴拉伸和断裂试验并结合能量准则和微观手段研究纳米SiO_(2)增强地质聚合物砂浆的增韧机制。【结果】随着纳米SiO_(2)掺量的增加,BGSG的流动度逐渐下降,触变面积、屈服应力和塑性黏度逐渐增大;当纳米SiO_(2)掺量(质量分数)为3%时增韧效果最好,养护龄期为28 d时,纳米SiO_(2)改性BGSG的抗压强度为22.3 MPa,抗折强度为6.8MPa,极限拉伸强度为5.75 MPa,失稳韧度为0.534 MPa·m^(1/2),与未掺加纳米SiO_(2)的对照组相比,其抗压强度、抗折强度、极限拉伸强度和断裂失稳韧度分别增加29.1%、39.5%、36.9%、47.8%;微观分析表明,纳米SiO_(2)掺入并未改变地质聚合物水化产物的类型。【结论】纳米SiO_(2)参与聚合反应,促进地质聚合物凝胶的生成,从而增强BGSG的综合性能。

钢筋混凝土煤筒仓内衬结构用耐磨料改性研究

为解决钢筋混凝土煤筒仓内衬结构加固后耐磨层出现裂纹和“白斑”的问题,立足黄骅港务钢筋混凝土煤筒仓内衬耐磨层服役性能技术研究项目,通过在现有耐磨料中掺入硅烷基粉末、吸水树脂(SAP)、纳米级硅灰,通过调整掺量实现憎水、免养护效果。试验结果表明:单掺0.3%硅烷基粉末时,28 d抗压强度最高,为67.3 MPa;双掺0.2%SAP+2.0%纳米级硅灰时,28 d抗压强度最高,为68.9 MPa。硅烷基粉末、SAP、纳米级硅灰的三元改性耐磨料综合性能均优于二元、一元改性组,以0.2%硅烷基粉末+0.2%SAP+2.0%纳米级硅灰复掺时,耐磨料的抗压强度、跳桌流动度、耐磨性能、抗冲击性能、抗裂性能、渗透性能最优,微观结构中水化结晶相排列密实程度及孔洞中结晶相数量均最多、密实程度最高。

锆英石对纳米SiO_2多孔绝热材料绝热性能的影响

降低红外辐射传热是解决纳米SiO2多孔绝热材料高温绝热性能差的关键。本文探讨了锆英石作为红外遮光剂对纳米SiO2多孔绝热材料绝热性能的影响。结果表明:微米级锆英石的引入,可大幅降低红外辐射传热,显著提高材料高温绝热性能,当掺加35%锆英石时,可将材料500℃时热导率从0.119W/(m·K)降低至0.053W/(m·K)。同时对锆英石的红外遮光机理进行了探讨和分析。

纳米二氧化硅对水泥砂浆性能的影响

采用醇盐水解法制备二氧化硅纳米粉体添加于水泥砂浆中研究其力学性能,借助XRD和SEM分别对纳米粉体和混凝土的物相结构和微观形貌进行表征,利用抗折试验机和抗压试验机研究混凝土的力学性能。研究结果表明,醇盐水解法可以制得晶粒尺寸约为70~150 nm且结晶度良好的SiO_2纳米粉体。利用制备的SiO_2纳米粉体掺杂水泥砂浆的试验发现,当等量掺杂量为4%(相对于水泥质量的百分比)时,不同龄期混凝土的抗折强度和抗压强度都能达到最大,其中养护28 d混凝土的抗折强度为8.1 MPa,抗压强度为53 MPa。

纳米SiO_2对硅酸盐水泥水化放热特性的影响

以硅灰为对比,利用微量热仪研究了纳米SiO2对硅酸盐水泥24 h内水化历程、水化放热特性的影响.研究结果表明:掺入纳米SiO2的水泥试样24 h内水化历程也可划分为类似于纯硅酸盐水泥水化的5个阶段;纳米SiO2的掺入,促使诱导期、加速期和减速期的出现提前,缩短了诱导期持续的时间;提高了水化开始时的放热速率,使第二放热峰的出现提前,增大了水化放热量.

管道中纳米二氧化硅、二氧化碳和七氟丙烷气固混合物抑制瓦斯爆炸的试验研究

为提高单组分抑制剂对管道中瓦斯爆炸的抑爆性能,减少瓦斯爆炸的危害,选用3种单组分抑制剂,即0.10 g/L的纳米二氧化硅(SiO_(2))粉体、4%的二氧化碳(CO_(2))气体、4%的七氟丙烷(FM-200)气体,自行搭建小型可视化瓦斯爆炸管道试验平台,研究3种单组分抑制剂和气固两相混合抑制剂对管道中不同浓度瓦斯爆炸的抑制效果与抑爆机理。结果表明:在单组分抑制剂反应中,对管道中瓦斯爆炸的抑制效果由强到弱依次为FM-200气体、纳米SiO_(2)粉体、CO_(2)气体;气固混合抑制剂反应中,对管道中瓦斯爆炸抑制的效果由强到弱依次为FM-200和SiO_(2)气固混合物、CO_(2)-SiO_(2)气固混合物、纳米SiO_(2)粉体,即反应系统中FM-200和SiO_(2)气固混合物对管道中瓦斯爆炸的抑制效果最好;当瓦斯浓度分别为7%、9.5%和11%时,添加FM-200和SiO_(2)气固混合物,最大爆炸压力P_(ex)分别降低了39.3%、28.3%和38.2%,最大爆炸压力增长速率(dP/dt)_(ex)分别降低了32.9%、39.6%和53.3%,气体燃烧时间t_c分别提高了40.4%、40.1%和38.2%,表现出了协同抑爆效果。

新型亲油性纳米二氧化硅粉末在手印显现中的应用

目的比较新型亲油性纳米二氧化硅粉末显现手印的效果。方法应用亲油性纳米二氧化硅粉末与现场勘查箱内金粉、银粉和黑色磁性粉显现非渗透性客体表面油汗混合手印,并在自然光下观察比较显现效果。结果亲油性纳米二氧化硅粉末显现出的手印图像纹线清晰连贯,背景反差好。结论亲油性纳米二氧化硅粉末显现手印具有一定的优势。

二氧化硅源对活性氧化镁水化的抑制机制

为了探明不同二氧化硅源对抑制MgO水化的机制，以d50为6．119μm的活性氧化镁粉为主要原料，d50=0．111μm的纳米SiO2粉和硅酸钠为二氧化硅源，在25℃恒温条件下制备了水与固体粉质量比为8：1的氧化镁-氧化硅悬浮液，借助pH仪、电感耦合等离子体发射光谱仪、X射线衍射仪及热重-差热仪等设备并结合热力学分析探讨了纳米SiO2粉、Na2SiO3对悬浮液中活性氧化镁水化的抑制作用。结果表明：随着纳米SiO2粉引入量（W）由20％增加到60％，活性氧化镁的水化程度降低；添加0．3％～0．6％（W）硅酸钠可以有效抑制活性氧化镁的水化，当添加量为0．6％（W）时，活性氧化镁的水化率最低；添加Na2SiO3能显著增加悬浮液中SiO2-的质量浓度，同时使该悬浮液的pH升高到11．4～12．0，从而有效抑制氢氧化镁的生成。

羧基丁苯-纳米氧化硅复合粉末增韧聚苯乙烯的研究

用直接分散聚合法制备了羧基丁苯-纳米氧化硅杂化胶乳,经喷雾干燥得到的羧基丁苯-纳米氧化硅复合粉末通过本体-悬浮聚合和熔融共混法制备了高抗冲聚苯乙烯。结果表明,本体/悬浮聚合法中预聚转化率的控制与复合粉末的加入量有关,当加入的复合粉末的质量分数为0.05时,冲击强度可提高5倍,也高于熔融共混法所制备的改性聚苯乙烯。本体/悬浮聚合法制备的改性聚苯乙烯的热分解温度(Td)高于熔融共混法改性的,且Td随复合粉末加入量的增加而提高,但改性聚苯乙烯的刚性有一定程度的降低,而对材料的玻璃化转变温度影响不大。

橡胶粉复掺纳米SiO_(2)再生混凝土抗压、抗渗性能研究

为了增强混凝土抗压、抗渗性能,实现废弃材料回收利用,在再生混凝土中掺入橡胶粉和纳米SiO_(2),以取代水泥和天然河砂,研究在单掺和复掺的情况下对再生混凝土抗压及抗渗性能的影响。结果表明:当纳米SiO_(2)掺量在0%~3%时,再生混凝土抗压、抗渗强度随纳米SiO_(2)掺量的增加而增强;纳米SiO_(2)复掺40目橡胶粉,再生混凝土的抗压强度降低、抗渗性能提高;纳米SiO_(2)复掺100目橡胶粉,再生混凝土的抗压强度降低,抗渗性能提高,其抗压强度和抗渗性能均优于40目橡胶粉;不同水胶比的三掺纳米SiO_(2)、40目橡胶粉和100目橡胶粉的再生混凝土抗压强度和抗渗性能受水胶比影响最大。利用BP神经网络对再生混凝土28 d抗压强度进行预测,对比结果显示,训练值、预测值均与试验值吻合较好,能为工程实际应用提供依据。

不同无机粒子对不饱和聚酯树脂浇注体强度的影响

本文选用400目磨碎玻纤粉、滑石粉及纳米二氧化硅(SiO2)作填料,研究了这些填料的加入对不饱和聚酯树脂浇注体弯曲强度及冲击强度的影响。结果表明,树脂中加入经偶联剂处理过的磨碎玻纤粉,随着填料含量的增加,其弯曲强度先下降而后增加,而冲击强度单调增加;当上述体系中再添加纳米SiO2后,除了冲击强度在纳米SiO2加入1%时略有增加外,其它的强度值均下降;和玻纤粉相比,当树脂中加入30%的滑石粉后,树脂浇注体的冲击强度比含30%玻纤粉的浇注体略有提高,但弯曲强度却略有降低。

流延法制备纳米SiO_2压电陶瓷的结构及性能

采用流延法使用无定型纳米SiO2原料粉制备SiO2压电陶瓷,XRD和SEM结果表明,烧结温度为850℃和950℃时未发生晶化反应,当烧结温度为1 050℃时生成α-方石英,晶粒尺寸随烧结温度的升高而长大,不同烧结温度下压电常数分别为1.1pC/N,1.2pC/N和1.4pC/N,烧结温度越高介电常数越大,机械品质因数越大,而介电损耗与烧结温度无关。

浮选法对非晶微硅粉提纯效果的研究

为确定效果最优的纳米石英浮选工艺条件,采用浮选法对微硅粉分离提纯,考察了捕收剂用量、不同金属阳离子活化剂种类、矿浆pH值、搅拌强度、引入纳米气泡等条件对纳米石英提纯效果的影响。结果表明:在浮选机转速为2000 r/min、矿浆pH值为12、捕收剂(油酸钠)用量为1.5 g/L、活化剂(CaCl_(2))用量为5×10^(-3)mol/L条件下,纳米石英的回收率可达到70.2%,品位可达93.45%。将纳米气泡发生器与浮选机联合使用组成矿浆循环系统,使矿浆中充满纳米气泡,在相同试验条件下,纳米石英回收率比使用去离子水时提高了9.7个百分点,表明引入纳米气泡提高了气泡和微细矿物颗粒间的碰撞和附着概率,对浮选效果有一定的改善。

快速制备纳米SiO2粉末基隔热复合材料的研究进展及展望

纳米气凝胶隔热复合材料是一种隔热性能优异的纳米复合材料,广泛应用于航空宇航、石油化工、建筑保温隔热领域,但是较高的成本和复杂的超临界或常压干燥技术限制了其在隔热领域的应用。纳米SiO2粉末基复合材料采用纳米SiO2粉末为基体,陶瓷纤维作增强材料,加入粘接剂、表面活性剂等添加剂,通过干法或者湿法成型实现快速制备,制备过程不需要复杂的干燥技术,相比纳米气凝胶隔热材料具有更低的成本,是一种极具发展潜力的纳米隔热复合材料。然而,由于纳米SiO2粉末基复合材料采用纳米SiO2粉末为基体,导致材料力学性能明显低于纳米气凝胶隔热复合材料;添加增强纤维和粘接剂可以提高材料的力学性能,但是其隔热性能明显下降。因此,近年来研究者们主要从优化制备工艺方面不断尝试,在充分发挥纳米SiO2粉末基复合材料低热导率优势的同时提高其力学性能。目前,纳米SiO2粉末基隔热复合材料的快速制备方法主要包括干法成型工艺和湿法成型工艺两类。其中,干法模压成型工艺应用较早,工艺成熟,制备的SiO2粉末基隔热复合材料具有较低的热导率,但成型压力较大,生产复杂形状产品的难度较大。湿法成型工艺主要有模压成型和浇筑成型两种方法,湿法模压成型相比干法模压成型具有更好的分散效果,但增加了工艺的复杂性;浇筑成型工艺简单,可成型复杂异性产品,为纳米SiO2粉末基隔热复合材料的快速制备提供了更多选择。本文综述了纳米SiO2粉末基隔热复合材料的快速制备方法及其研究进展,分别对干法成型工艺和湿法成型工艺进行介绍,分析了纳米SiO2粉末基复合材料面临的问题,对其未来发展趋势进行了展望,以期为快速制备高性能、低成本的新型纳米SiO2粉末基隔热复合材料提供参考。

基于粉体绝缘纳米材料的扫描电镜粘样方法研究

采用场发射扫描电子显微镜(JSM-7500F),以粉体绝缘纳米材料——二氧化硅样品为研究对象,采用有机溶剂超声分散法和直接分散法,分别用碳导电胶带、高浓度银导电浆、银浆溶液来粘贴样品,分析并讨论了各种粘样方法的扫描电镜成像效果。结果表明,对常规的粉体绝缘纳米材料进行形貌观察时,采取直接分散法、用银浆溶液进行样品粘贴,不但图像效果好,而且有利于保持电镜样品室、探头以及物镜光阑的清洁,延长仪器的使用寿命。

纳米SiO2粉体基隔热材料的混合和成型方法研究进展

纳米SiO_2粉体基隔热材料是一种新型高效隔热材料,具有高气孔率、低密度、低热导率、耐高温等特点,其性能与SiO_2气凝胶相类似,被广泛应用于航空航天、冶金、化工、建筑等领域。在纳米SiO_2粉体基隔热材料的制备过程中,混合和成型方法对材料的力学性能和隔热性能影响较大。因此,本文概述了纳米SiO_2粉体基隔热材料的混合和成型方法的研究进展,分析了各种混合和成型方法的特点及其影响因素,讨论了目前存在的主要问题以及未来的研究方向。

无机粉体对LDPE复合材料发泡行为及力学性能的影响

以低密度聚乙烯(LDPE)为基体,添加改性的无机粉体后,在化学发泡和二次开模注射成型下制备发泡LDPE复合材料,分析了无机粉体对发泡LDPE复合材料发泡行为及力学性能的变化规律。结果表明:添加无机粉体后,发泡LDPE复合材料的发泡质量明显变化,力学性能有所提高。以添加纳米蒙脱土的LDPE复合材料发泡效果最好,泡孔直径和泡孔密度分别为45.8μm,8.05×106个/cm3;压缩强度达到20.68 MPa。

氯化钠/纳米疏水二氧化硅超细干粉制备及灭火性能研究

选用氯化钠为基体制备金属火灾超细干粉灭火剂。应用反溶剂法对其改性,使纳米疏水二氧化硅吸附在氯化钠晶体表面,其中分散剂为PEG-1000。结果表明,纳米疏水二氧化硅的添加有利于细化氯化钠颗粒,但过量的添加会起反作用,最佳用量为3 wt%左右,平均粒径为2.18μm。镁片灭火实验证明超细复合干粉的灭火性能明显好于传统氯化钠灭火剂(商用D类灭火剂),纳米疏水二氧化硅最佳添加量为3 wt%,此时灭火时间仅需传统灭火剂的一半。最后利用FDS5.0模拟干粉颗粒与燃烧火焰作用过程,模拟结果表明干粉覆盖对火焰具有一定的抑制效果,并分析了复合干粉灭火机理。

利用低品位红土镍矿制备纳米二氧化硅粉体

以低品位红土镍矿碱式水热过程中产生的硅酸钠滤液为原料,采用化学沉淀法合成纳米二氧化硅粉体。考察了硫酸浓度、熟化温度、熟化时间、搅拌速度、表面活性剂PEG种类对二氧化硅粉体粒径的影响。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和激光粒度分析仪对制得的二氧化硅的物相、结构、形貌和粒径进行了表征。结果表明,反应的最佳条件为:硫酸浓度10%、熟化温度70℃、熟化时间1 h、搅拌速度600 r/min。在最佳条件下,当表面活性剂种类选用PEG 400时,制得的二氧化硅粒径相对较小,约为200 nm,球形度较好。

纳米二氧化硅对矿粉-水泥体系物理力学性能及水化微结构的影响

研究了2%掺量纳米二氧化硅(Nano-silica,NS)对纯水泥体系和矿粉-水泥体系抗压强度和凝结时间的影响,并利用X射线衍射分析(XRD)、差热分析(DSC-TG)、扫描电镜(SEM)、压汞法(MIP)等测试手段探究其作用机理。结果表明,由于NS表面活性较高,其掺入可显著促进两种胶凝体系早期水化,明显缩短凝结时间并提高早期强度,且NS对矿粉-水泥体系1、3、7 d强度的提升效果均优于纯水泥体系。矿粉的微填充效应和活性效应可显著提高胶凝体系28 d的致密度,进而提升其28 d强度。矿粉与NS二者复合可有效弥补单掺矿粉带来的早期强度损失。