Nano-SiO_(2)/UP复合改性沥青配方研究

一般的UP固化物往往存在韧性较差等问题,需要对其进行增韧改性。鉴于nano-SiO_(2)/UP复合材料表现出的优异力学性能,且目前未见有研究将其用于改性沥青,对nano-SiO_(2)/UP复合改性沥青的配方(包括nano-SiO_(2)的种类、各类添加剂的掺量等)进行研究,通过拉伸试验、离析试验等确定出nano-SiO_(2)/UP复合改性沥青的最优配比。研究结果表明:nano-SiO_(2)/UP复合改性沥青中的A组分和B组分应由“先掺法”进行制备,其中A组分为UP、引发剂、偶联剂,B组分是由沥青、相容剂等外加剂组成的混合成分;其最优配比为m(A组分)∶m(B组分)=1∶2.6,其中A组分的成分为m(树脂)∶m(A型nano-SiO_(2))∶m(引发剂)∶m(偶联剂)=100∶3∶4∶3, B组分的构成为m(沥青)∶m(相容剂)=100∶4。

织构化多孔Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷片-球混合浆料特性及光强分布仿真

陶瓷光固化技术在制备Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷方面具有广阔前景,织构化的Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷在陶瓷光固化增材制备方面亟待研究。本工作研究了添加片状氧化铝、等轴氧化铝、球形二氧化硅的片-球混合陶瓷光固化浆料的特性。针对不同固相配比,研究了浆料的黏度、沉降性、固化特性和固化精度,并针对所研究的片-球混合浆料开发了一种紫外光强分布模拟算法,对浆料在曝光中的光强分布进行了理论模拟分析,最终成功制备了具有片状氧化铝定向特征的织构化多孔Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷。研究结果表明,片状氧化铝与球状粉体组合可以使浆料在高固相含量(总固相体积分数40%~45%,片状氧化铝体积分数占50%~60%)下保持低黏度和剪切稀释性。在相同总固相含量下,增大片状氧化铝或球形二氧化硅的含量能够减小浆料的黏度,从而提高浆料的沉降率。片状氧化铝相比于等轴氧化铝可以减少浆料对紫外光的阻挡和散射作用。在相同曝光能量条件下,降低等轴氧化铝、增加球形二氧化硅的含量可以增加的浆料固化厚度;而增加片状氧化铝和球形二氧化硅的含量会扩大尺寸误差。理论模拟结果表明,接近水平分布的片状氧化铝对光的阻挡和偏转作用弱,接近垂直分布的片状氧化铝对紫外光具有引导作用。模型上边界紫外光强平均值的变化与固化厚度测量值的变化接近,所建立的模型可以为浆料固化厚度的实验测试结果提供理论支持。

CaCl_(2)与BaCl_(2)复配对水泥浆抗负温劣化和硫酸盐侵蚀的试验研究

随着我国“西部大开发”和“一带一路”发展战略的深入推动,冻土区施工日渐增多,负温劣化和硫酸盐侵蚀对水泥浆性能的负面影响给工程建设带来了安全隐患。通过-20℃恒温无预养水泥浆水化试验,利用XRD、SEM、TG、CT和力学测试等手段对水泥浆水化产物、孔隙结构、力学性质等进行分析,综合评价了CaCl_(2)-BaCl_(2)复配使用对水泥浆在负温和硫酸盐环境下水化性能的影响。试验结果表明:相比于单一使用CaCl_(2),添加BaCl_(2)不仅可以促进水泥浆水化程度,还可与SO_(4)^(2-)反应,减少高硫型水化硫铝酸钙(又称钙矾石,AFt)的生成,提升水泥浆抗硫酸盐侵蚀能力;CaCl_(2)-BaCl_(2)复配使用时BaCl_(2)的合理掺量为10wt%~15wt%,此时水泥浆具有相对最优的水化产物、孔隙结构和力学性质,其抗负温劣化和抗硫酸盐侵蚀能力也得到了显著提高。该研究结果可为冻土区工程建设提供理论参考和技术借鉴。

HA-Al_(2)O_(3)复相陶瓷浆料的调制及其高精度光固化性能

利用高强度氧化铝(Al_(2)O_(3))作为增强相,可以改善生物活性材料羟基磷灰石(HA)的强度,但传统水热法制备的HA-Al_(2)O_(3)陶瓷无法实现孔隙大小和孔隙率的精确控制,而光固化增材制造技术可以利用高性能光固化浆料实现HA-Al_(2)O_(3)陶瓷的高精度成型。通过加入分散剂、光引发剂及光吸收剂,调节HA-Al_(2)O_(3)浆料状态,缓解HA粉末、Al_(2)O_(3)粉末和光敏树脂之间折射率不匹配而产生的严重散射效应。本研究探索了光引发剂和分散剂的种类和含量对浆料的影响,流变性和固化性能随着两者含量增加先改善后削弱,光引发剂和分散剂最佳用量分别为0.5%和4%(质量分数)。比较了石墨和甲基黄两种光吸收剂对提高打印精度的影响,虽然石墨对浆料的打印精度和流变性均有改善,但是降低了打印质量,因此确定甲基黄的用量为5.0×10^(-5),最终获得了适用于高精度打印的HA-Al_(2)O_(3)光固化浆料。

CaF_(2)污泥对硅酸盐水泥性能的影响及机理分析

固废利用是实现“双碳”目标的重要途径之一。本文以固废CaF_(2)污泥为水泥掺合料,通过抗压强度、浆体流动度试验探讨了CaF_(2)污泥掺量对水泥胶凝材料性能的影响,并结合XRD、SEM及TGA-DSC等微观表征测试进行机理分析。结果表明,CaF_(2)污泥的掺加有利于提高水泥胶凝材料的早期强度,CaF_(2)污泥掺量为8%(质量分数)的胶凝材料抗压强度表现较好。CaF_(2)污泥的掺加会导致浆体流动度降低,但掺量低于10%(质量分数)时对浆体流动度影响并不显著,掺量为8%、10%(质量分数)时浆体流动度比未掺加CaF_(2)污泥时降低了3.0%。CaF_(2)污泥在胶凝材料中主要起物理效应,CaF_(2)污泥能够形成更多的结晶位点,促进水泥水化。CaF_(2)污泥掺量增加使水泥的稀释效应及团聚效应显著。掺量为8%(质量分数)的CaF_(2)污泥复合水泥的微观性能较好。

以富CO_(2)吸收液为汲取液的沼液中水正渗透回收特性研究

针对沼气工程存在的沼液量大难处理问题及沼气提纯的需求,提出将正渗透技术与沼气CO_(2)化学吸收分离耦合,探究了沼气CO_(2)化学吸收中的富CO_(2)吸收液作为正渗透汲取液从沼液中回收水及浓缩沼液的可行性,并以沼液浓缩过程中的水通量、沼液浓缩倍数、沼液氨氮截留率与吸收剂反向传质通量为指标,考察了汲取液种类、汲取液浓度与其他操作参数对正渗透水回收性能的影响。结果表明,富CO_(2)吸收液作为汲取液从沼液中回收水并浓缩沼液具有可行性,且随着汲取液浓度、流量和温度的增加,沼液中水向汲取液的传质通量增加,沼液浓缩倍数也相应增加,但沼液中氨氮截留率下降,同时汲取液中的吸收剂溶质向沼液的反向传质通量也增加。当采用浓度2.5mol/L、CO_(2)负荷0.5mol/mol的富CO_(2)甘氨酸钾溶液作为汲取液,汲取液温度为70℃、流速为150mL/min、沼液室温及流速为150mL/min时,采用正渗透技术从沼液中回收水的初始通量达8.05L/(m^(2)·h),经过4h运行后,沼液浓缩倍数为1.18,氨氮截留率为84.13%,反向吸收剂通量仅为2.94g/(m^(2)·h)。

五矿选煤厂“2+2”煤泥分选工艺的应用研究

为了改善原煤泥浮选过程中存在的处理能力低、能耗大、精煤水分含量偏高、灰分含量降低困难以及由此带来的生产、经济效益下降的问题,阳泉五矿采取了核心工艺改造技术,采用“2+2”模式煤泥水处理加工工艺,即精煤泥两段脱水回收,尾煤泥两段浓缩、两段回收的煤泥水处理流程。主要介绍了五矿选煤厂“2+2”模式煤泥水处理流程及主要设备,剖析了流程特点及各作业的主要作用。实际应用表明,采用“2+2”模式煤泥水处理工艺后,煤泥水处理效果显著,为实际生产中遇到类似问题提供了解决办法。

遇CO_(2)自修复防腐固井水泥浆体系研究及应用

针对在CCUS井下难以维持水泥石长期完整性的问题,构建了一种遇CO_(2)自修复防腐固井水泥浆体系。该体系引入了自修复材料以及防腐材料,配合其他外加剂形成了密度1.9g/cm^(3)的水泥浆体系。该自修复水泥浆体系常规性能良好,能够达到固井施工的要求。研究了该体系的防腐性能以及自愈合性能,研究结果表明,腐蚀30d后水泥石的腐蚀深度小于1.00mm,CO_(2)腐蚀后抗压强度增强。腐蚀30d后,造缝自修复水泥石的抗压强度相对增长百分比为149.30%。腐蚀12h和24h后,水泥石的自修复率分别为97.64%和97.97%。本文构建的自修复防腐固井水泥浆体系能够有效推进CCUS技术发展以及助力CO_(2)上百年的封存。

草酸对NCM622正极浆料性能的影响

为解决中高镍三元材料制浆易凝胶的问题,研究单晶LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)(NCM622)正极材料制浆过程添加草酸对碱含量的影响,制作软包装锂离子电池,测试加工性能和电化学性能。NCM622正极材料加入草酸后,会降低氢氧化锂含量及浆料黏度。进行初始和保存24 h后浆料的对比,发现草酸含量对初始浆料加工性能和电化学性能无明显影响。保存24 h后,未加入草酸的浆料出现凝胶,并导致容量和循环性能异常;加入草酸,可保持浆料正常的加工性能和电化学性能。

浆料涂刷-热压法制备2D C_(f)-ZrB_(2)-SiC复合材料的力学与烧蚀性能

连续碳纤维增强ZrB_(2)-SiC复合材料以其优异的抗氧化、抗烧蚀性能在航天飞行器热防护结构材料领域备受关注。本文采用浆料涂刷−热压法制备2D C_(f)-ZrB_(2)-SiC复合材料,探索运用微米级粉末浆料制备2D C_(f)-ZrB_(2)-SiC复合材料的可行性,研究烧结温度对材料微观结构与力学性能的影响,并测试材料的抗烧蚀性能。结果表明:采用微米粉末浆料涂刷−热压法制备的2D C_(f)-ZrB_(2)-SiC复合材料于2000℃烧结后具有最高的致密度与抗弯强度,开孔率达到8.01%,抗弯强度达到191.3 MPa;复合材料表现出较好的抗烧蚀性能,材料表面响应温度达到2600℃,经300 s等离子火焰烧蚀后线烧蚀率为3.51μm/s。

对偶表面粗糙度对Nano-SiO2改性PTFE复合材料摩擦学性能的影响

为了研究干摩擦条件下对偶面粗糙度对纳米粒子填充改性聚四氟乙烯(PTFE)摩擦学性能的影响,采用冷压成型、热烧结的工艺方法制备nano-SiO2填充改性PTFE复合材料;采用LSR–2M型往复摩擦磨损试验机评价了nano-SiO2改性PTFE复合材料与具有3种不同表面粗糙度的对偶钢块(GCr15)之间的摩擦学特性;利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分别表征了转移膜及磨屑的形貌、微观结构以及化学成分,从微观角度揭示nano-SiO2改性PTFE复合材料的摩擦转移机理。试验结果表明:纯PTFE及不同含量nano-SiO2改性PTFE复合材料的摩擦系数随着对偶钢块表面粗糙度的增大整体呈现增大趋势,在粗糙度Ra为0.1的对偶表面上复合材料的摩擦系数随着nano-SiO2含量的增加变化相对较小;在3种不同粗糙度对偶表面上,nano-SiO2的加入均有效降低了PTFE的磨损体积,当填充比例为0.5%时复合材料在粗糙度Ra为1.2的对偶面上摩擦学性能最佳,磨合时间比纯PTFE缩短了近10 min,耐磨性比纯PTFE提高了33.3%;复合材料中nano-SiO2的含量与对偶表面粗糙度存在一定的协同效应,即填充适量nano-SiO2的PTFE复合材料与具有一定表面粗糙度的对偶钢块组成的摩擦配副能有效促进复合材料的摩擦转移,并能在对偶表面形成覆盖率高、均匀、连续、表面较粗糙且与摩擦方向趋向一致的转移膜,有利于降低材料的磨损。

石英和Nano-SiO2粉体对A549细胞炎性因子的影响

采用体外培养的方法,研究了2种粒径的石英粉体(KWC-Q3和KWC-Q4)和纳米二氧化硅粉体(Nano-SiO2)对A549细胞存活率、乳酸脱氢酶(LDH)释放、白细胞介素(IL-6)和肿瘤坏死因子(TNF-α)的影响。结果表明Nano-SiO2对A549细胞的毒性作用最大,对KWC-Q3其次,对KWC-Q4毒性最弱;随着暴露矿物粉体浓度的升高,细胞的死亡率明显升高,细胞释放的LDH随之升高,存在剂量效应关系。石英和Nano-SiO2能够引起A549细胞分泌IL-6的增加,但是并未引起TNF-α变化。

偶联剂SCA-3对CE/nano-SiO_2复合材料胶粘性的影响

采用高速均质剪切法制备了氰酸酯树脂(CE)/nano-SiO2复合材料,考察了经偶联剂(SCA-3)表面处理过的nano-SiO2对复合材料黏度和凝胶时间的影响。结果表明:SCA-3能够有效提高复合材料的黏度;当温度为100℃时,与未经偶联剂表面处理过的nano-SiO2/CE复合材料相比,经SCA-3表面处理后的nano-SiO2/CE复合材料,其黏度相对提高率为13.42%,凝胶时间相对减小率为8.17%。

改性nano-SiO2/HDPE复合体系性能的研究

采用母粒法将改性后的粉体SiO2与HDPE树脂混合、制样,并对样品的力学性能及粉体在基体树脂中的分散情况等进行了测试。结果表明:纳米SiO2对HDPE有一定的增强增韧作用;填充纳米SiO2的改性PE强度和韧性高于纯PE;随着纳米SiO2含量的增大,复合材料的增强增韧效果越强.同时经过改性的SiO2在树脂中有很好的分散效果。

预聚时间对CE/nano-SiO_2型粘结片性能的影响

粘结片是印制电路板制造过程的中间步骤,其性能决定着印制电路板的可靠性.通过制备氰酸酯树脂(CE)/纳米二氧化硅(nano-Si O2)复合材料胶液,用该胶液对E-玻璃纤维实施浸润制造粘结片,探讨胶液的预聚时间对粘结片性能的影响.结果表明,预聚时间为80 min时,粘结片的含胶量和吸水率合理适宜,分别为42.04%和0.83%;可溶分含量相对偏高,为94.79%,应改进工艺条件进一步降低到理想状态.

PLA/PBS/Nano-SiO_2制备及性能研究

采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTS)对nano-SiO_2进行表面改性。然后采用熔融共混法,以聚丁二酸丁二酯(PBS)、GPTS/nano-SiO_2为改性剂,聚乙烯蜡(PEW)为润滑剂,聚乙二醇(PEG)为增塑剂,改性聚乳酸(PLA),对改性后共混物耐热性、力学性能和流变性能的研究。结果表明,改性的nano-SiO_2加入量为1.5份时,PLA的综合力学性能最好,其拉伸强度为63.4 MPa。PBS和nano-SiO_2的加入并未使PLA复合物的热性能和加工性能降低。

偶联剂对CE/nano-SiO_2复合材料耐热性能的影响

采用模塑成型法制备不同CE/nano-SiO2复合材料,通过热失重(TGA)曲线分析,考察了硅烷偶联剂KH-560、SCA-3和SEA-171表面处理nano-SiO2后对CE/nano-SiO2复合材料耐热性能的影响.结果表明,三种偶联剂相比,KH-560的改性效果比较好,相对于纯CE,失重1%、3%和5%时热分解温度的相对提高率分别为33.29%、23.31%、17.34%;300℃、400℃、500℃和600℃时质量保持率的相对提高率分别为0.42%、6.66%、18.67%和8.85%.

Nano-SiO_2/丙烯酸酯核壳乳液制备及外墙涂料耐沾污性

采用种子乳液聚合技术制备了nano-SiO2/丙烯酸酯核壳复合乳液,并以此乳液配制耐沾污外墙乳胶涂料。研究了nano-SiO2掺量和壳层丙烯酸酯聚合物玻璃化温度对乳液成膜和外墙涂料耐沾污性的影响。结果表明,相比较纯丙乳液和纯丙与胶体SiO2共混乳液,以nano-SiO2/丙烯酸酯核壳复合乳液配制的外墙乳胶涂料在漆膜致密性、硬度、耐水性、耐沾污性等方面都大大改善。SiO2最佳掺量为乳液配方总量的5%左右,高于此掺量,乳液的稳定性大大降低,漆膜变得硬而脆。随着壳层丙烯酸聚合物Tg的降低,乳液最低成膜温度显著降低,但漆膜耐沾污性也随之较大幅度降低。

含CO_(2)气体油气井防腐固井水泥浆体系研究

在含CO_(2)气体油藏中,CO_(2)对油井固井水泥石的腐蚀给石油开采带来了严重的安全问题。基于CO_(2)对水泥石的腐蚀机理、水泥浆各种外加剂的作用机理,通过实验来遴选水泥浆体系中防腐剂及其比例,并确定其他外加剂添加量,最终构建出能有效防止CO_(2)腐蚀的水泥浆体系。此体系下的水泥浆需要的稠化时间能控制在3~5 h范围内,失水量小于50 mL,无自由液,水泥石在24 h内抗压强度大于14 MPa。所得的水泥浆和水泥石的其他各项性能也均符合室内实验和实际固井的要求。

CE/nano-SiO_2覆铜板的热压工艺研究

基于覆铜板高温高频化的发展方向,以高性能双酚A型氰酸酯树脂(CE)掺杂纳米二氧化硅(nano-SiO_2)配制胶液浸润玻璃布制成黏结片,将黏结片与铜箔叠合经过热压成型制造CE/nano-SiO_2覆铜板,通过测定覆铜板的剥离强度探讨其热压成型过程中的工艺条件。结果表明,200℃时固化时间为40min,220℃时后固化时间为120 min,固化和后固化时压力保持8 MPa为宜。