磷酸盐改性铝酸盐水泥的研究与应用进展

磷酸盐改性铝酸盐水泥(CAPC)是一类新型胶凝材料,其特征反应为铝酸盐水泥与可溶性磷酸盐发生化学反应生成具有胶结性的难溶性磷酸盐.本文系统性总结了自CAPC理念提出30年来关于CAPC原材料、凝结硬化机理、新拌浆体流动性、硬化浆体组成与孔结构、力学性能与耐久性的重要研究进展;介绍CAPC作为耐火材料、腐蚀防护层和放射性废物固化材料的应用前景;最后提出CAPC研究和应用过程中所面临的问题以及未来研发方向.

磷酸盐改性剂对纳米碳酸钙高温相变过程的影响

采用不同浓度的六偏磷酸钠溶液和磷酸盐缓冲液对文石碳酸钙进行表面改性。通过衰减全反射-傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、扫描电镜、差热分析等手段研究了处理溶液浓度对常压下文石高温相变过程的影响。结果表明,吸附在纳米碳酸钙表面的磷酸盐可有效提升文石-方解石的相变温度和热稳定性。随着磷酸盐缓冲液浓度的提升,文石相变温度由470℃上升至490℃。相比之下,低浓度的六偏磷酸钠溶液可显著提升文石的热稳定性,但文石的相变温度会随着六偏磷酸钠溶液浓度的升高而降低。

磷酸盐改性对TS-1分子筛及其丙烯液相环氧化性能的影响

丙烯和过氧化氢在钛硅沸石TS-1上的液相环氧化反应是合成环氧丙烷HPPO新工艺的核心.首先比较了3种酸性磷酸盐溶液(磷酸二氢铵、磷酸二氢钾和磷酸二氢钠)和两种碱性磷酸盐溶液(磷酸氢二钠和磷酸三钠)浸渍改性对TS-1沸石及其环氧化性能的影响,发现酸性磷酸盐溶液改性可以明显提高TS-1的过氧化氢转化率和环氧丙烷选择性,但碱性磷酸盐溶液改性则会降低TS-1沸石的催化性能.在此基础上,重点对酸性磷酸盐溶液改性的TS-1沸石催化剂进行了不同表征.结果显示,酸性磷酸盐溶液改性之所以能促进TS-1沸石的催化性能,主要与磷酸根物种与四配位和六配位钛物种的相互作用有关.这种相互作用比较弱,水洗可以破坏这种相互作用,导致磷酸根流失.但是这种弱相互作用却足以钝化六配位钛物种,同时调节四配位钛活性中心的微环境.

磷酸盐改性方解石去除水中磷酸盐研究

使用磷酸盐溶液和方解石之间的反应得到方解石去除水中磷酸盐后的产物,即磷酸盐改性方解石,通过实验对比分析了方解石和磷酸盐改性方解石对水中磷酸盐的去除动力学,并考察了磷酸盐改性方解石去除水中磷酸盐的各种影响因素。磷酸盐改性方解石对水中磷酸盐的去除能力明显优于方解石。当反应时间为2 h时,实验条件下磷酸盐改性方解石对水中磷的去除率达到72%,而方解石对磷的去除率仅为35%。当pH为5～7时,磷酸盐改性方解石对水中磷酸盐的去除能力较高;当pH由7增加到10 h,对磷酸盐的去除能力略微下降;当pH由10增加到12 h,对磷酸盐的去除能力急剧下降。磷酸盐改性方解石对水中磷酸盐的单位去除量随初始磷质量浓度的增加而增加。过高的初始磷质量浓度会导致磷酸盐改性方解石对水中磷酸盐的去除率过低。磷酸盐改性方解石对水中磷酸盐的去除能力随反应温度的升高而增加。磷酸盐改性方解石对水中磷酸盐的去除动力学可以较好地采用准二级动力学模型加以描述。水中共存的钙离子有利于磷酸盐改性方解石对磷酸盐的去除,而水中共存的碳酸氢根离子抑制了磷酸盐改性方解石对磷酸盐的去除。磷酸盐改性方解石去除水中磷酸盐的主要机制是磷酸钙沉淀作用。磷酸盐改性方解石不仅会为磷酸钙沉淀反应的异质成核提供核心,促进磷酸钙沉淀的形成,而且当水处于对方解石不饱和状态时会溶解释放出可溶性钙,为磷酸钙沉淀的形成提供钙源。上述结果表明,方解石去除水中磷酸盐后的产物可以被再次用于水中磷酸盐的去除,并且对磷酸盐的去除效果优于原始的方解石。

改性磷酸盐胶黏剂的制备及性能表征

通过在磷酸和氢氧化铝配制的磷酸盐溶液中添加改性剂氧化铬制备了改性磷酸二氢铝基液,然后分别以氧化铬、氧化铝、氧化镁为固化剂,制备了三种改性磷酸盐胶黏剂。研究了改性剂氧化铬用量、不同固化剂对改性磷酸二氢铝基液和改性磷酸盐胶黏剂的组成、黏度及成膜性能等的影响,并进一步研究了将其应用于陶瓷材料黏结时不同种类的改性磷酸盐胶黏剂的黏结强度和固化时间的变化。结果表明:当向氧化铬改性剂用量为8%(质量分数)的改性磷酸二氢铝基液中分别添加7.5%(质量分数)的氧化铬、氧化铝和氧化镁固化剂时可制得具有较佳黏结强度的改性磷酸盐胶黏剂,其中氧化铬、氧化铝和氧化镁作为固化剂所得到的胶黏剂的最大黏结强度分别为1.22 MPa、1.11 MPa和0.73 MPa,固化时间分别为8 h、8 h和6 h。在改性剂和固化剂的共同作用下,通过分步固化的方式来实现常温固化,从而优化了固化过程,提升了胶黏剂的黏结强度,并缩短了固化时间。

基于改性磷酸盐水泥的CFRP网格加固钢筋混凝土板的受弯试验

采用碳纤维(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)网格增强无机改性磷酸盐水泥基材料(Magnesium Phosphate Cementitious,简称MPC)加固钢筋混凝土板,MPC是对磷酸盐水泥在配合比和矿物掺合料两个方面进行改性优化,该加固方法充分利用了MPC具有早期强度高、低收缩、与旧混凝土黏结力强、良好的耐久性、防火防老化等优点。主要开展了CFRP网格增强MPC水泥基体加固混凝土板的抗弯试验,试验结果表明,破坏模式为混凝土板与加固层界面的剥离破坏;加固后板的开裂荷载提高了133%,极限荷载提高了108%。CFRP网格增强无机磷酸盐水泥基体复合材料加固技术不仅能够有效地提高混凝土板的抗弯承载力,还可以提高构件的刚度和抗裂性能。

磷酸盐水基快干铸造涂料研究

设计了一种能快干的水基铸造涂料,铸型刷或喷上涂料后,涂层能自然干燥或只需要较短的时间内就能完成加热干燥。该方法的核心是:涂层分两层,底层为含有镁砂粉的醇基涂料,面层为以改性磷酸盐为粘结剂的水基涂料。利用底层涂料中的氧化镁,与面层涂料中的磷酸盐粘结剂进行化学反应固化,从而使面层涂料干燥获得强度,同时由于来自底层醇基涂料燃烧后的余热,更加快了面层涂料的固化反应,有利于加快面层涂料的干燥速度,从而完全实现了面层涂料的自干。制得的涂层表面光洁,强度高,能很好的满足实际使用要求。降低了单纯使用醇基或水基涂料的成本,对环境的影响也大大改善。

新型高增益氟硫改性磷酸盐光纤及L波段光纤激光

L波段(1565~1625 nm)激光是光通信信道容量拓展、测风雷达、生物气溶胶检测等领域发展的迫切与重大需求.稀土离子掺杂的高增益有源光纤是L波段光纤激光器的核心增益介质和关键科学难题.然而,目前石英有源光纤存在稀土离子溶解度低、发光效率低、增益系数低等问题,严重制约着光纤激光器的性能提升.因此,探索在L波段具有优异放大能力的新型高增益介质是该领域的主要挑战之一.本文报道了一种新型Er^(3+)/Yb^(3+)共掺氟硫改性磷酸盐(FSP)激光玻璃光纤及其L波段光纤激光输出.结果表明,FSP玻璃光纤为稀土离子提供了丰富的配位环境,具有高增益与宽带宽的特性.Er^(3+)/Yb^(3+)共掺FSP玻璃光纤品质因子为5.7×10^(-23)s cm^(2),增益带宽为49.7×10^(-27)cm^(3),峰值净增益系数达5.3 dB cm^(-1)@1540 nm,在1600 nm波段的增益系数可达2.4 dB cm^(-1).基于超短长度(1 cm) FSP光纤即可实现中心波长为1617 nm的L波段激光输出.此外,FSP玻璃光纤还具有弹性模量高(>80 GPa)、抗析晶稳定性好(>200℃)和化学稳定性强(溶解速率<0.2×10^(-7)g cm^(-2)min^(-1))等优势.研究表明,新型高增益FSP光纤具有优异的长波放大性能,为L波段超短线性腔光纤激光器所需的增益材料提供了解决方案.

水性氟涂料的研制及其标准制订

采用聚磷酸盐与聚丙烯酸,在复合催化剂和一定工艺条件下进行亲电反应,制得具有双亲性的聚丙烯酸改性聚磷酸盐分散剂,并采用该分散剂、水性氟碳树脂、颜填料等,制成流平性和施工性好的水性氟涂料,解决了水性氟涂料配制过程中易起鱼眼、流平性差的问题。制订了研制的水性氟涂料新产品的企业标准。

The Activity and Theoretical Interpretation of Role of Trimethyl Phosphite Modified HZSM-5 Zeolite

The catalytic activity of trimethyl phosphite modified HZSM-5 zeolite and un-modified HZSM-5zeolite treated with 100% steam at 673,773,873,973 and 1073K, respectively, were investigated using heptanecracking as a probe reaction. The results showed that the heptane conversion of both trimethyl phosphitetreated samples and un-phosphated samples decreased with an increase in treating temperature, but trimethylphosphite modified samples showed higher activity in comparison with the un-modified samples, which weresteam-treated at a higher temperature. The results were firstly elucidated by the model cluster method andcomputational quantum chemistry method. Full optimization and frequency analysis of all cluster model havebeen carried out using the Gaussian 94 software-package with the PM 3 semi-empirical method performed onsmall cluster models. The computational results showed that the dealumination of trimethyl phosphite modi-fied zeolite model cluster was more difficult than that of un-modified zeolite model cluster when they weretreated with steam while investigating the heat of reaction.

耐热胶黏剂制备及性能研究

以稀土改性醇溶性磷酸盐添加一定份数的酚醛树脂、有机硅树脂、磷腈环氧作为树脂基体;以Al_2O_3,B_4C为主体,以Al_2O_3短切纤维和SiN短切纤维为增韧剂制备耐高温无机填料。将树脂与填料按照一定比例混合均匀超声分散,80℃/4h固化。通过对胶黏剂的力学性能测试可知其室温剪切强度为15.8MPa、400℃/10min剪切强度为8MPa、600℃/10min剪切强度为13.6MPa、1000℃/10min的剪切强度为10.2MPa。通过TG,SEM,XRD等分析手段对胶黏剂粘接强度及粘接机理进行分析。结果表明当温度在400℃以上时胶黏剂体系中的B_4C发生氧化生成流动性及浸润性较好的B_2O_3;改性醇溶性磷酸盐和B_2O_3对高温的粘接强度起到良好的促进作用。