纳米CaCO_(3)与碳粉低热固固耦合原位制备纳米CaO和CO

高温条件下固相CaO可直接与CO_(2)反应生成CaCO_(3),CO_(2)捕集率达78.57%(质量分数),是解决碳排放的高效手段。钙循环技术中如何降低CaCO_(3)分解温度、CaO再生和CO_(2)利用是关键问题。研究通过纳米CaCO_(3)和碳粉的低热固固耦合反应同时实现纳米CaO再生和CO_(2)原位转化为CO,使纳米CaCO_(3)分解温度下降46℃,分解速率提高约50%,再生的多孔纳米CaO粒径小而均匀,可再次捕集CO_(2)实现钙循环利用,由CO_(2)转化的CO可应用于工业合成气。纳米CaCO_(3)和碳粉具有原料来源广泛、价格低廉、安全性高、运输便捷等优点,该低热固固耦合反应在低成本前提下具有提高CO_(2)捕集和利用效率的潜力。

纳米CaCO_(3)改性大掺量沸石粉混凝土性能研究

为研究纳米CaCO_(3)对大掺量沸石粉混凝土的性能优化作用,分别以单掺沸石粉和复掺沸石粉、纳米CaCO_(3)(NC)改性的方式制备高性能混凝土(HPC),并测试其工作性能、力学性能、抗氯离子渗透性及微观结构,研究NC对大掺量沸石粉混凝土的性能影响及作用机理。结果表明,大掺量沸石粉会降低混凝土工作性能和早期力学性能,但能够提高抗氯离子渗透性能和后期力学性能,当沸石粉掺量为20%时,HPC的7 d、28 d、90 d抗压强度分别为基准组的89.52%、97.60%、101.07%,劈裂抗拉强度为基准组的92.65%、99.85%、102.62%,抗氯离子渗透性能较基准组提高5.64%;在此基础上复掺NC后,沸石粉混凝土的负面影响得到改善,抗氯离子渗透性进一步增强。当NC掺量为1.0%时,HPC 7 d、28 d、90 d抗压强度分别较未掺NC时提高12.34%、8.90%、5.91%,劈裂抗拉强度提高14.76%、11.30%、7.95%,抗氯离子渗透性能提高20.92%。NC能够促进沸石粉水泥体系水化反应,优化水化产物形态,细化浆体孔隙结构,提高混凝土的致密性。当沸石粉掺量为20%,NC掺量为1.0%时,大掺量沸石粉混凝土的各项性能达到较优水平。

纳米CaCO_(3)对粉煤灰再生骨料混凝土性能及微结构的影响

研究了纳米CaCO_(3)(NC)和粉煤灰(FA)单掺及复掺对再生骨料混凝土(RAC)坍落度、力学性能、抗氯离子渗透性能、水化反应和微观结构的影响.结果表明:NC能够提高RAC的力学性能、抗氯离子渗透性能及水化反应速率,但会降低其坍落度;FA能够提高RAC的抗氯离子渗透性能和后期力学性能,但会降低其水化反应速率和早期力学性能;两者复掺后,单掺NC、FA时的负面影响得到改善,RAC具有较优的坍落度、力学性能、抗氯离子渗透性能和水化反应速率;复掺NC和FA可以降低RAC中氢氧化钙(CH)晶体的含量,填充RAC浆体结构的孔隙,修复新旧砂浆之间的界面过渡区(ITZ),提高RAC的密实度.

CaCO_(3)纳米晶体稳定非水相泡沫实验研究

非水相泡沫在油田开发、功能材料、食品工业和日化等领域有着广泛的应用,对非水相泡沫性能的调控在相关行业的发展中发挥着重要的影响。然而,由于非水相溶剂具有的低界面张力和低介电常数,导致其发泡难度较大。为解决非水相溶剂发泡困难的问题,文章通过制备CaCO_(3)纳米晶体,并经TEM,FT-IR及XRD等对晶体颗粒进行了表征,采用1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷对CaCO_(3)纳米晶体的润湿性进行了调控,研究CaCO_(3)纳米晶体对非水相溶剂发泡性能的影响。研究发现:随CaCO_(3)纳米晶体质量分数的增加,不同接触角的CaCO_(3)纳米晶体所产生的泡沫体积呈现先增后减的趋势,当晶体质量分数为5%时,非水相溶剂发泡性能最佳,泡沫体积最高可达到120 mL;非水相泡沫的稳定性随CaCO_(3)纳米晶体接触角的增加呈现先增强后减弱的趋势,当接触角范围在47.5°~73.9°时,非水相泡沫的稳定性最佳,排液半衰期最高可达到100 h。

纳米SiO_(2)、纳米TiO_(2)和纳米CaCO_(3)对水泥基材料早期性能的影响

采用纳米SiO_(2)、纳米TiO_(2)和纳米CaCO_(3)分别替代部分水泥,研究了3种不同类型的纳米颗粒对水泥基材料流变性能、早期水化过程、早期强度和微观特性的影响。通过压汞孔隙度测定法(MIP)、热重分析仪(TG)、X射线衍射法(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)观察纳米材料对水泥基材料早期微观结构及形貌的影响。探讨了3种纳米颗粒在改善水泥混凝土材料早期强度方面的差异。结果表明,纳米材料的填充效应、火山灰活性、成核效应,纳米尺寸效应及分散性等对水泥混凝土材料的早期力学性能有显著影响。

纳米CaCO_(3)/SBR复合改性沥青及混合料路用性能试验研究

为研究纳米CaCO_(3)对SBR复合改性沥青及混合料性能的影响,首先通过室内试验评价了纳米CaCO_(3)用量对SBR复合改性沥青性能的影响规律,然后探讨了不同纳米CaCO_(3)用量下SBR复合改性沥青混合料的高温性能、低温性能及水稳定性能。试验结果表明:纳米CaCO_(3)能够改善改性沥青的抗高温性能,但对抗低温韧性有所削弱;纳米CaCO_(3)能够明显提高改性沥青混合的高温抗车辙能力和抗水损害性能,但不利于其低温抗裂性能。综合建议纳米CaCO_(3)用量不宜大于5%。

磷石膏制备纳米CaCO_(3)的碳化工艺条件研究

以工业固废磷石膏、CO_(2)为原料,采用“相转移-沉淀法”制备纳米CaCO_(3)并考察其碳化工艺条件。结果表明,适宜的复合晶形控制剂及其配比为2.5%STPP+0.5%PDS;适宜的碳化沉淀反应工艺条件为:复合晶形控制剂添加质量分数为3%、碳化终点pH为12.40、碳化反应温度为15℃、陈化时间为0 min。该条件下所制备的纳米CaCO_(3)样品为纯相方解石型CaCO_(3),样品的平均粒径约30 nm,分散性好且粒度较为均匀。晶形控制剂在纳米CaCO_(3)形成的作用机制为PDS的模板诱导作用,以及Ca^(2+)与晶型控制剂水解产生的磷酸根间鳌合、电离所形成的P3O105-离子在CaCO_(3)晶核上的选择性吸附等的协同作用,有效抑制了CaCO_(3)晶粒的生长及其颗粒间团聚,促进了粒径小、粒度均匀、分散性好的纳米CaCO_(3)的形成。

油溶性纳米CaCO_(3)的制备及其对PCL结晶性能的影响

以油酸(OA)为表面活性剂,用微乳液法制备了油溶性纳米CaCO_(3)(NCC)颗粒,并使用其作为填充改性剂,采用溶液共混法制备了聚己内酯(PCL)/NCC复合材料。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、示差扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)等分析仪器对NCC和PCL/NCC复合材料进行表征。结果表明,加入OA有利于形成球霰石型NCC粒子,OA的包覆量约为15%;油溶性NCC在PCL基体中分散性、相容性良好;少量的NCC颗粒能促进PCL结晶,过量后反而会阻碍晶体形成。

玄武岩纤维复合纳米CaCO_(3)在混凝土中的性能研究

采用平板约束开裂和温度应力试验两种评价方法,对玄武岩纤维复合纳米CaCO_(3)在混凝土中应用的力学性能、抗裂性能以及微观结构进行了研究。结果表明:玄武岩纤维对混凝土7 d、28 d抗压强度、劈裂抗拉强度影响不大,玄武岩纤维与纳米碳酸钙复合混凝土开裂温度相对基准降低、开裂应力增大,平板开裂试验表明裂缝降低系数80%以上,对养护一年龄期混凝土试块做SEM,发现纤维与水泥石基体粘贴紧密且无腐蚀破损。

纳米CaCO_(3)/SBR复合改性沥青性能研究

为缓解高温车辙和低温开裂对路面造成的病害,提高沥青路面的服役寿命,将纳米碳酸钙和丁苯橡胶(SBR)两种改性剂掺入基质沥青中,分别测定沥青的高温、低温性能。结果表明:掺入两种改性剂制备的复合改性沥青各项性能均优于基质沥青,纳米CaCO_(3)的加入使高温性能更为显著。

以纳米CaCO_(3)为硬模板合成多级孔Silicalite-1

目的:以纳米CaCO_(3)为硬模板剂,合成多级孔Silicalite-1分子筛。方法:以纳米CaCO_(3)为硬模板剂,以四丙基溴化铵为模板剂,水热法合成Silicalite-1分子筛。结果:在结晶过程中,纳米尺寸的CaCO_(3)可以被捕获到Silicalite-1晶体中。通过酸溶解去除封存于Silicalite-1中的CaCO_(3)纳米颗粒,在沸石晶体中产生晶内孔。通过XRD、TEM、SEM和N_(2)吸附等表征了这种分级孔结构。CaCO_(3)表面的羟基对于获得硬模板效应至关重要。沸石中的次生孔与纳米CaCO_(3)的形态很好地对应,这证实了纳米CaCO_(3)的模板效应。结论:使用CaCO_(3)作为硬模板是合成分级多孔材料的有用方法。

纳米CaCO_3对PE–HD/CF复合材料力学性能的影响

针对高密度聚乙烯(PE–HD)/碳纤维(CF)二元复合材料随CF含量的增加,拉伸强度和弯曲强度增大、冲击强度却逐渐下降的情况,在二元体系中添加纳米CaCO3制得PE–HD/CF/CaCO3三元复合材料,对比分析了两种复合材料的力学性能,并采用扫描电子显微镜对三元复合材料的冲击断面进行观察。结果表明,纳米CaCO3的加入使得三元复合材料的拉伸强度略有降低,但弯曲强度和冲击强度在一定范围内增大;当纳米CaCO3含量为10份时,复合材料的综合力学性能最佳。

工艺参数对选择性激光烧结PS/SBS/纳米CaCO_(3)制件弯曲强度影响

针对聚苯乙烯(PS)粉末选择性激光烧结(SLS)成型件强度较低的问题,采用机械混合法制备了PS/苯乙烯–丁二烯–苯乙烯嵌段共聚物(SBS)/纳米CaCO_(3)复合粉末,通过单因素实验分析了SLS工艺参数对成型件弯曲强度的影响,并通过正交试验和极差分析获得了最优工艺参数组合。实验结果表明,烧结件的弯曲强度随着激光功率的增大而升高,随着扫描速度、扫描间距和分层厚度的增大而降低;激光功率对PS/SBS/纳米CaCO_(3)复合粉末烧结件弯曲强度的影响最大,分层厚度对弯曲强度的影响最小,扫描速度和扫描间距的影响介于两者之间;最佳工艺参数组合为:激光功率27 W,扫描速度1300 mm/s,扫描间距0.24 mm,单层厚度0.22 mm。在此工艺参数组合下PS/SBS/纳米CaCO_(3)复合粉末烧结件的弯曲强度为13.38 MPa;改性纳米CaCO_(3)与PS和SBS的相容性较好,能有效起到增强的作用。

纳米CaCO_(3)/SBS复合改性沥青及混合料性能研究

为改善SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)与基质沥青的相容性,充分发挥出SBS应有的改性效果,进一步提高SBS改性沥青的高温性能和抗老化性能,选择纳米CaCO_(3)对SBS改性沥青进行复合改性。通过三大指标试验、多重应力蠕变恢复试验(Mutiple Stress Creep Recovery Test, MSCR)、弯曲蠕变劲度试验(Bending Beam Rheometer Test, BBR)和温度扫描试验(Temperature Scanning Test, TS)分析不同掺量的纳米CaCO_(3)对SBS改性沥青物理性能、高温流变性能、低温流变性能和抗老化性能的影响,综合考虑各掺量纳米CaCO_(3)对SBS改性沥青性能的影响效果,推荐纳米CaCO_(3)的合理掺量;通过离析试验对比分析SBS改性沥青与纳米复合改性沥青的相容性;通过车辙试验、小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验,研究纳米复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性。研究结果表明,纳米CaCO_(3)能够改善SBS改性沥青的高温性能和抗老化性能,综合考虑性能影响效果,建议复合改性沥青中纳米CaCO_(3)的合理掺量为4%;纳米CaCO_(3)可以有效改善SBS与沥青的相容性;与SBS改性沥青混合料相比,纳米复合改性沥青混合料具有更加优异的高温稳定性,水稳定性略有提升。此研究结果表明,纳米CaCO_(3)/SBS复合改性沥青及混合料综合性能较好,更适合应用于我国南方炎热地区。

纳米CaCO_(3)-SBR复合改性沥青路用性能研究

纳米改性技术虽能较好地提升沥青高温性能,但其低温性能不甚理想。针对这一问题,采用纳米材料-聚合物复合改性技术,制备了一种新型沥青及其混合料。通过5℃延度、当量脆点和BBR等试验研究了其低温改善效果,并通过DSR、软化点、当量软化点、针入度指数、RTFOT等试验对其高温性能、温度敏感性和抗老化性能等进行了研究。采用低温弯曲试验对基质沥青、5%SBS改性沥青和纳米材料-聚合物复合改性沥青混合料的低温抗裂性进行比较分析,并通过车辙试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验对其混合料高温抗车辙性能和水稳定性进行评价。试验结果表明:纳米CaCO_(3)-SBR复合改性沥青及其混合料明显改善了基质沥青的低温性能,且具有令人满意的高温抗车辙性能。纳米材料-聚合物复合改性沥青具有良好的低温抗裂性,可作为寒冷地区路面铺装材料。

纳米CaCO_(3)改性混凝土早期力学性能试验研究

为了探究纳米材料在混凝土中的应用前景,将纳米CaCO_(3)掺入到混凝土中,通过制备含量是胶凝材料的1%的纳米CaCO_(3)改性混凝土,对3 d、7 d和14 d龄期的试件分别进行了抗压和劈裂抗拉强度试验,然后与普通硅酸盐水泥混凝土作对比,分析纳米CaCO_(3)对混凝土早期力学性能的影响。结果表明:纳米CaCO_(3)改性混凝土早期的抗压、劈裂抗拉强度都远远低于普通硅酸盐水泥混凝土同龄期的强度,抗压强度下降比劈裂抗拉强度更为明显。

纳米CaCO_(3)改性聚氨酯复合材料的制备及性能研究

以纳米CaCO_(3)为增强材料,通过预聚体法制备了不同纳米CaCO_(3)掺杂的聚氨酯复合材料,研究了纳米CaCO_(3)改性聚氨酯复合材料的力学性能、微观形貌、磨损性能和热稳定性能。结果表明,纳米CaCO_(3)的掺杂没有改变聚氨酯的结构,但改善了复合材料的微观形貌和整体的均匀性,提升了复合材料的力学性能、磨损性能和热稳定性。随着纳米CaCO_(3)掺杂量的增加,改性聚氨酯复合材料的拉伸强度、断裂延伸率和残余量先升高后降低,磨损量先降低后升高。当纳米CaCO_(3)的掺杂量为3%(质量分数)时,复合材料的拉伸强度、断裂延伸率和残余量达到了最大值,分别为33.7 MPa、510.2%和4.4%,磨损量最低为50.1 mg。综合分析可知,纳米CaCO_(3)的最佳掺杂量为3%(质量分数)。

多温度下复合纳米TiO_(2)/CaCO_(3)改性沥青混合料的黏弹特性分析

以沥青针入度、延度及软化点试验确定复合纳米TiO_(2)/CaCO_(3)的最优掺量为5%,并以此掺量制备纳米改性沥青混合料;分别在20、35、50℃条件下对沥青混合料进行单轴压缩蠕变试验,试验结果采用Arrhenius函数、Burgers及其修正模型从能量学、力学角度进行分析。结果表明:掺入5%复合纳米TiO_(2)/CaCO_(3)时,沥青混合料的稳态蠕变速率在20、35、50℃时分别降低了26%、35%、53%,蠕变激活能提高了约20%,沥青混合料的高温抗车辙性能显著提高;掺入复合纳米TiO_(2)/CaCO_(3)改变了沥青混合料的黏弹性,温度升高到50℃时,纳米改性沥青混合料的η1显著高于基质沥青混合料,而2种沥青混合料的E1趋于相同,同时E1和η1与温度呈指数函数关系。

纳米CaCO_(3)增强混凝土抗压强度分析及细观数值模拟研究

为了探究纳米CaCO_(3)对混凝土力学性能的影响规律,试验取掺量分别为0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%的纳米CaCO_(3),分析不同掺量的纳米CaCO_(3)对不同龄期混凝土抗压强度的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)对纳米CaCO_(3)增强混凝土的微观结构进行分析,然后基于随机骨料模型结合内聚力本构关系,在细观层次上分析纳米CaCO_(3)对混凝土力学性能的影响,将试验与模拟结果进行对比,验证模型的正确性与适用性。结果表明:纳米CaCO_(3)的掺入可以提高混凝土的抗压强度,但并非掺量越高越好,最优掺量为2.0%,3、7、14、28 d龄期抗压强度增长率分别为3.93%、5.21%、4.99%、7.84%;采用SEM分析表明,纳米CaCO_(3)的掺入可以减少混凝土内部的裂缝和孔隙,改善混凝土的微观结构。试验与数值模拟结果具有良好的一致性,各组工况相对误差均在10%以内。

改性纳米CaCO_(3)对水泥基复合材料性能的影响

采用乙烯醋酸乙烯酯可再分散乳胶粉(EVA)对纳米CaCO_(3)颗粒进行改性,并用吸光光度法分析其分散效果。掺入浓度为5%~20%的EVA溶液和1.0%~2.5%的纳米CaCO_(3)制备了水泥基复合材料试件(NCC),研究了改性纳米CaCO_(3)对NCC抗压强度的影响,并用SEM对NCC微观结构进行了表征。结果表明:EVA溶液对纳米CaCO_(3)具有良好的分散作用;纳米CaCO_(3)掺量相同时,EVA溶液浓度越大,减水剂掺量越少;当EVA水溶液的浓度为15%,纳米CaCO_(3)掺量为胶凝材料质量的2.0%时,NCC各龄期的抗压强度最高,表面孔隙较少。