碳酸钙晶须对碱矿渣胶凝材料的减缩增强作用

针对碱矿渣胶凝材料易收缩开裂等问题,采用一种新型微米级纤维——碳酸钙晶须对碱矿渣胶凝材料进行减缩增强,研究了碳酸钙晶须掺量对碱矿渣胶凝材料流变性能、抗压强度和干燥收缩的影响,并探究其显微增强机理.结果表明:微米级碳酸钙晶须的掺入对碱矿渣胶凝材料流动性影响较小,当碳酸钙晶须掺量为3%时,其新拌浆体塑性黏度为12.33 Pa·s,较未掺碳酸钙晶须的对照组仅增长14.48%,其硬化浆体28 d抗压强度可达105.8 MPa;碱矿渣胶凝材料的干燥收缩率随着碳酸钙晶须掺量的增加而降低,当碳酸钙晶须掺量为5%时,其28 d干燥收缩率仅有0.87%,较未掺碳酸钙晶须的对照组降低32.56%;碳酸钙晶须与基体紧密结合,在基体受力破坏时分散其所受应力,提升了碱矿渣胶凝材料的力学性能;碳酸钙晶须在体系内部的桥接作用能够有效延缓碱矿渣胶凝材料微裂纹的形成与扩展,在一定程度上遏制了宏观裂纹的发展.

有机改性硫酸钙晶须在沥青改性中的应用

为了获得力学性能更好的改性沥青,从而改善传统基质沥青路面性能,采用以磷石膏为原料制备的有机改性硫酸钙晶须对沥青进行改性,通过材料制备、分析检测及混合料试验,研究了所制备的有机改性硫酸钙晶须对改性沥青三大指标、表观黏度和高温性能的影响,探究了所制备的不同沥青混合料的路用性能。结果表明:有机改性剂主要以化学吸附的形式作用在硫酸钙晶须表面,经组合有机改性剂改性处理的晶须材料与沥青更好地相容,有机改性硫酸钙晶须的添加,一定程度上增强了沥青与晶须黏结强度,提高了沥青的高温稳定性,但其低温性能有所下降;且马歇尔试验、冻融劈裂试验及车辙试验结果,进一步验证了有机改性硫酸钙晶须改性沥青混合料的水稳定性和高温稳定性均较好,因此以磷石膏为原料制备的有机改性硫酸钙晶须改性沥青的路用性能更佳。

碳酸钙晶须对水泥砂浆单轴压缩特性的影响

为了解碳酸钙晶须对水泥砂浆单轴压缩特性的影响,分别对不同碳酸钙晶须掺量的水泥砂浆进行了单轴压缩试验,研究了单轴压缩全过程荷载-位移曲线的特征及其影响因素,基于数字图像相关法研究了单轴压缩下砂浆的变形特征,并借助扫描电镜对试样进行了断面微观分析。结果表明:砂浆的抗压强度在碳酸钙晶须掺量0~3%时逐渐提高,继续增大碳酸钙晶须掺量到5%时,抗压强度降低;砂浆的应变场显示,掺加适量的碳酸钙晶须可延缓局部裂缝扩展,砂浆内部结构受晶须掺量的增加会从“桥连强化”转为“团聚弱化”负向作用。研究结果可为碳酸钙晶须在水泥基材料中应用提供一定参考。

基于BP神经网络的三水碳酸镁晶须制备工艺优化

【目的】为了得到更大长径比的三水碳酸镁晶须,基于反向传播(back-propagation,BP)神经网络方法对三水碳酸镁的制备工艺进行优化。【方法】以菱镁矿为原料,MgCl_(2)为添加剂,采用正交试验和BP神经网络相结合的方法,对三水碳酸镁制备工艺中的反应时间、反应温度、搅拌速率、pH和MgCl_(2)用量等条件进行优化。【结果】正交试验优化后的条件是反应时间为80 min,反应温度为40℃,搅拌速率为500 r/min,pH为7±0.1,MgCl_(2)质量浓度为0.5 g/L,可获得长径比约为20的三水碳酸镁晶须;BP神经网络优化后的条件是反应时间为86 min,反应温度为44℃,搅拌速率为760 r/min、pH为7,MgCl_(2)质量浓度为1.6 g/L,可获得长径比约为25的三水碳酸镁晶须。【结论】利用BP神经网络优化工艺参数能制备更大长径比的三水碳酸镁晶须,优于传统工艺方法。

天然石膏制备烧石膏晶须试验研究

基于我国天然石膏资源丰富、但产品附加值低的现状,根据溶解-再结晶理论,以天然石膏为原料、硝酸为助剂,采用常压酸化法开展了高附加值烧石膏晶须制备试验研究,考查了固液比、硝酸浓度和反应温度对所得产物物相与显微形貌的影响。研究结果表明:样品中烧石膏晶须的质量分数随着硝酸浓度和反应温度的升高而升高,样品中晶须的质量分数随着固液比的增大呈先升高后降低的趋势;优化条件下所得样品的物相主要为烧石膏相,另有极少量的石膏相和硬石膏相,样品中晶须的长度为509~650μm,长径比为43~62。研究成果可为天然石膏的高值化利用提供参考。

不同水灰比条件下碳酸钙晶须对水泥净浆收缩性能的影响

为探究碳酸钙晶须对水泥净浆收缩性能的影响,分别测试了3种水灰比试样在不同龄期的干燥收缩、化学收缩和自收缩,并采用X射线衍射(XRD)和压汞法(MIP)分别分析了自收缩试样的物相和孔隙结构变化特性。结果表明:碳酸钙晶须在水泥基体中具有吸附和转移自由水的特性;在不同水灰比条件下,碳酸钙晶须对干燥收缩的影响不同,且影响程度与其掺量呈正相关关系;化学收缩随碳酸钙晶须掺量呈先升后降的变化趋势;碳酸钙晶须对自收缩具有明显的改善作用,尤其是早期自收缩,且水灰比的提高使碳酸钙晶须对早期自收缩的改善效果更加显著;碳酸钙晶须细化了孔隙结构,且未生成新的水化产物。

HDPE/钛酸钾晶须复合材料的制备与性能研究

利用双螺杆挤出制备了高密度聚乙烯(HDPE)/钛酸钾晶须(PTW)复合材料,研究了PTW不同填充量对HDPE复合材料性能的影响。结果表明:HDPE/PTW复合材料的弯曲模量和弯曲强度随PTW含量的增加而明显增加,拉伸强度略有增加,抗冲击强度有所降低,说明钛酸钾晶须对HDPE具有较好的增刚增韧作用。同时,PTW提高了材料的耐热性能,在PTW质量含量为25%,复合材料的负荷热变形温度提高了近20℃。另外,DSC分析表明,PTW对HDPE有结晶成核作用,结晶峰温度随PTW的增加而增加,在PTW质量含量为20%时,结晶峰温度提高了3.7℃。

原位自生SiC晶须对原料预氧化SiC耐磨材料显微结构和性能的影响

以Si粉、活性炭、预氧化的SiC颗粒为原料,于埋炭条件下经1500℃保温3h烧制后,制备出了原位自生SiC晶须复合SiC耐磨材料,并研究了SiC晶须对原料预氧化SiC耐磨材料性能的影响,并分析了这些性能和显微结构间的关系。结果表明,原位自生SiC晶须可提高SiC耐磨材料的致密度和力学性能,并在Si粉和活性炭共同添加量为12 wt.%时改善效果较佳,对应试样的抗冲击强度和硬度分别为29.91 kJ·m^(-2)和98(HRB),磨耗比为4.49。这是因为原位自生的SiC晶须充填在SiC颗粒间的孔隙中,形成了均匀的网络结构,且其伴生的SiO_(2)和SiC原料预氧化的产物SiO_(2),均可与α-Al_(2)O_(3)添加剂反应生成莫来石,增强了晶须与基体间的结合力。当SiC耐磨材料受到外力作用时,这些与基体结合较好的SiC晶须,可通过拔出、裂纹的偏转和桥联等途径改善SiC耐磨材料的力学性能。

废棉纤维纳米纤维素晶须制备及其表征

为实现废弃资源的高值化回用,以棉坯布磨毛整理过程中产生的废棉纤维为原料,通过去离子水洗涤、异丙醇处理除去废棉纤维表面的杂质,再经过氧化氢处理和硫酸水解,成功提取出纳米纤维素晶须(SCNCs)。测试结果表明,所提取的纳米纤维素晶须呈短棒状,长度为100 nm~400 nm,直径为10 nm~25 nm,晶型为Ⅰ型,结晶度达85.17%。此外,热重分析得出纳米纤维素晶须的初始分解温度为303℃,在600℃下的残留率为25.448%。

硬硅钙石晶须对高温下油井水泥强度的影响

针对稠油热采过程中高温下固井水泥环强度下降严重的问题,以SiO_(2)为硅源,Ca(OH)_(2)为钙源,采用水热合成法制备了硬硅钙石晶须(C_(6)S_(6)H),并将其应用在油井水泥中抑制水泥石在高温下的强度衰退。通过热重分析仪(TG)、红外光谱仪(FTIR)、X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线光电子能谱仪(EDS)表征了C_(6)S_(6)H晶须的结构。TG分析表明:所制备的C_(6)S_(6)H晶须热稳定性好,在900℃时质量损失仅为3.57%。FT-IR和XRD分析结果表明:所制备的C_(6)S_(6)H晶须晶型完整,结晶度高;通过SEM观察所制备的C_(6)S_(6)H晶须呈针状纤维形态,利用图像处理软件分析C_(6)S_(6)H晶须SEM图,计算得出C_(6)S_(6)H晶须长度范围在1~16μm,长径比范围为15~55。水泥石抗压强度测试结果表明:该晶须材料对水泥石高温下强度的衰退有很好的抑制作用。加砂水泥石养护7 d,养护温度为280℃时的水泥石抗压强度为6.4 MPa,相比100℃时的水泥石抗压强度下降率高达78.8%;而加入C_(6)S_(6)H晶须的加砂水泥石养护7 d,在养护温度为280℃时的水泥石抗压强度为23.2 MPa,相比100℃时的水泥石抗压强度仅下降了48.7%,并且加入C_(6)S_(6)H晶须的加砂水泥石抗压强度在温度超过100℃后始终保持在20 MPa以上。通过全自动压汞仪,SEM分析了水泥石的微观结构,掺入C_(6)S_(6)H晶须的加砂水泥石在温度超过200℃后,C_(6)S_(6)H呈高长径比的针状网络结构并分布在水泥石中,没有出现加砂水泥石中C_(6)S_(6)H堆叠、板结的情况,细化了水泥石的孔径结构,提高了水泥石内部结构的致密性,有效抑制了水泥石高温强度衰退。

硫酸钙晶须的制备及应用研究进展

硫酸钙晶须是一种性能优良的改性增强材料,但由于目前制备的硫酸钙晶须的产率较低、质量较差,致使其在实际应用中受到一定的限制。为推动该问题的解决,本文介绍了当前硫酸钙晶须的制备方法,分析了各方法的优缺点,并介绍了硫酸钙晶须在材料改性及环境材料等方面的应用,对今后硫酸钙晶须的开发及应用研究提出了一些建议。

脱硫建筑石膏制备石膏晶须及其应用研究

以脱硫建筑石膏为原料,采用水热法制备石膏晶须,可以实现脱硫石膏的高效利用。文章研究了工艺条件对石膏晶须形貌的影响,通过扫描电子显微镜和X射线衍射等测试手段表征晶须形貌及物相,并研究了自制的石膏晶须对水泥基体材料力学性能的影响。结果表明:以脱硫建筑石膏制备的石膏晶须不用预处理原料,操作较简单;溶液的质量分数5%、反应温度140℃、反应时间2.5 h、反应pH值5、媒晶剂用量2%是最理想的工艺条件,可制备出形貌优良、长径比约为100的石膏晶须;掺入1.5%的石膏晶须时,水泥材料的抗折、抗压强度分别提高了30.5%和28.4%。

硫酸钙晶须改性沥青研究现状与趋势

重点介绍硫酸钙晶须物化特性及对沥青的改性机理,梳理硫酸钙晶须表面改性、制备工艺及性能方面的研究成果,提出硫酸钙晶须改性沥青存在的问题和未来研究方向,指出未来应重点关注硫酸钙晶须制备工艺、与复合材料增柔增韧研究。最后通过分析磷石膏制备硫酸钙晶须改性沥青的应用优势,对推动磷固废的高附加值利用具有广阔的应用前景。

硅烷偶联剂对低含量碱式硫酸镁晶须/聚丙烯复合材料的结晶行为及力学性能的影响

选用十六烷基、氨基、环氧基3种不同硅烷偶联剂,先对碱式硫酸镁晶须(MOSw)进行表面处理,再与聚丙烯(PP)熔融共混改性,结合偶联剂的处理、加工工艺、树脂协同复配等技术,制备了低MOSw含量(质量分数仅为3%)的MOSw/PP复合材料,利用场发射扫描电镜、红外光谱、差示扫描量热仪等分析测试手段,探讨了3种硅烷偶联剂对MOSw红外光谱和微观形貌的影响以及对MOSw/PP复合材料的结晶行为、力学性能的影响,并分析了其变化规律及机理。结果表明,3种硅烷偶联剂中,十六烷基硅烷由于—C16H33基团的碳链最长、极性小,对MOSw的分散效果最好,环氧基硅烷次之,氨基硅烷最差;MOSw的加入对PP的结晶起到了阻碍的作用,硅烷偶联剂改性后提高了MOSw的分散性,进一步阻碍了PP的结晶,添加十六烷基硅烷改性晶须的复合材料的结晶度最低,仅为39.3%,与纯PP的结晶度相比下降了14.4%,并且添加十六烷基硅烷、环氧基硅烷改性的MOSw,加快了复合材料结晶速度;经十六烷基硅烷改性的MOSw与PP的结合力最好,基于3%质量分数的MOSw制备的复合材料的性能得到了大幅度的提升,密度仅0.963 g/cm^(3),与纯PP的力学性能相比,弯曲模量提高了116%,达到了2323 MPa,拉伸强度提高了7.8%,缺口冲击强度提高了2.5%,性能好、密度低,可用于制备轻量化的产品。

水热法制备半水硫酸钙晶须的工艺研究

以二水硫酸钙为原料、硫酸为矿化剂,采用水热合成法制备半水硫酸钙晶须,考察了二水硫酸钙用量、硫酸钾加入量、硫酸浓度、反应温度、反应时间和添加剂等因素对硫酸钙晶须形貌的影响,并进行了表征。实验结果表明:在二水硫酸钙用量(浆液中二水硫酸钙的质量分数)5%、硫酸钾加入量(硫酸钾与二水硫酸钙的质量比)3%、硫酸浓度0.1 mol/L、反应温度140℃、反应时间120 min的条件下,所制得的硫酸钙晶须形貌最佳;添加剂对硫酸钙晶须的生长影响显著,添加CaCl_(2)和ZnCl_(2)可以有效改善硫酸钙晶须的形貌,其中以CaCl_(2)效果最好,晶须长度为30~80μm,而添加柠檬酸和十二烷基苯磺酸后,硫酸钙晶须的形貌明显变差。

莫来石晶须和纳米氧化铝对搪瓷釉性能及显微结构的影响

以基础钛釉、悬浮剂和K_(2)CO_(3)助剂为主要原料制备了搪瓷釉,并研究了莫来石晶须和纳米氧化铝对搪瓷釉性能及显微结构的影响。在测试其维氏硬度和光泽度等性能的同时,也通过XRD、XRF、SEM-EDS等检测手段对搪瓷釉面显微结构进行了表征。结果表明:在820℃下保温30 min,莫来石晶须和纳米氧化铝的含量各为16 wt.%时,试样的维氏硬度分别为6.12 GPa和5.64 GPa,且随着其含量的增加,试样的光泽度均呈现逐渐降低的趋势。

碳酸钙晶须混杂聚乙烯纤维增强水泥基复合材料力学性能研究

为研究碳酸钙晶须掺量对聚乙烯纤维增强水泥基复合材料(PE-ECC)力学性能及微观结构的影响,设计了4组不同碳酸钙晶须掺量的PE-ECC试件,对其进行抗压性能试验、抗拉性能试验、三点弯曲断裂性能试验,并使用XRD、SEM、NMR技术对其微观结构进行研究。结果表明,碳酸钙晶须对PE-ECC有增强增韧作用,随着碳酸钙晶须掺量增加,这种增强增韧作用呈先增大后减小的趋势,当碳酸钙晶须掺量为1%(体积分数)时,PE-ECC的抗压性能、拉伸性能、断裂性能提升最佳。适量的碳酸钙晶须能填充基体,减少少害孔及多害孔数量,改善孔隙结构。

莫来石晶须/陶瓷纤维增强堇青石质隔热材料

基于改善高温工业使用的堇青石质隔热材料强度较低的问题,以蓝晶石、黏土、氧化镁粉为原料,以小麦淀粉为造孔剂和固化剂,引入适量的硅酸铝陶瓷纤维和MoO_(3),通过MoO_(3)催化莫来石晶须在陶瓷纤维表面的原位形成,制备了具有莫来石晶须/陶瓷纤维互锁多级结构增强的堇青石质隔热材料。研究了硅酸铝陶瓷纤维在MoO_(3)的作用下于不同温度(1200、1250、1300和1350℃)热处理后对材料显微结构、常温力学性能和热导率的影响。结果表明:在MoO_(3)的作用下,莫来石晶须在硅酸铝纤维表面生长,基本呈现垂直趋势,部分穿插于发育良好的堇青石晶粒中;随着热处理温度的升高,硅酸铝陶瓷纤维表面的莫来石晶须由短棒状转变为细长针状,且长径比逐渐增大;这种具有纤维/晶须多级结构的堇青石质材料,其力学性能得以提高的同时热导率也降低,其中1350℃热处理后试样的性能最佳。

原位生长SiC晶须对C/C-SiC复合材料摩擦磨损性能影响

采用聚合物浸渍热解(PIP)技术向C/C-SiC复合材料纤维束内引入了SiC晶须(SiC_(W)),然后结合化学气相渗透(CVI)和液硅渗透(LSI)法制备了C/SiCW-C-SiC复合材料,系统研究了原位生长SiCW的物相组成及典型微结构特征,在不同制动初速度下测试了C/SiC_(W)-C-SiC复合材料的摩擦磨损性能,结果表明:引入SiC_(W)后,对平均摩擦系数和瞬时摩擦系数影响较小,摩擦性能未发生明显变化,中高速制动时,C/SiC_(W)-C-SiC的磨损率相比于C/C-SiC可降低20%~60%。

化工企业脱硫石膏盐溶液法制备硫酸钙晶须的工艺研究

采用湿法脱硫工艺处理化工厂的废气时,会产生一种固体废弃物即脱硫石膏。与传统石膏相比,化工厂脱硫石膏中含有大量的有机杂质,综合利用难度更大。通过实验探索以化工厂脱硫石膏为原料制备硫酸钙晶须的生产工艺,分别采用盐溶液法制备晶须,探索盐溶液法中不同种类、不同浓度的盐溶液对产品的晶型形貌的影响。结果表明,采取盐溶液法制备晶须时,共对比5种不同盐溶液的效果,发现质量分数为10%的氯化钙中制备的晶须形貌最好,长径比为20~40,满足国标要求,且转化率较高。