纳米Al_(2)O_(3)改性沥青的制备及其性能研究

为了研究纳米Al_(2)O_(3)改性剂对A-70#基质沥青物理性能、流变特性的影响及其微观改性机理。基于室内试验制备了不同掺量(1%、2%、3%、4%、5%)的纳米Al_(2)O_(3)改性沥青,对其进行三大指标、黏度、流变、抗老化性能及其傅里叶红外光谱试验测试。结果表明:加入纳米Al_(2)O_(3)之后,基质沥青的软化点和黏度提高,针入度及延度下降,纳米Al_(2)O_(3)最佳掺量为4%。由流变试验结果可知,纳米Al_(2)O_(3)可以提升基质沥青的车辙因子,显著增强其高温稳定性,抗老化性能得以提升,但对低温抗裂性能不利。根据微观分析结果,纳米Al_(2)O_(3)与基质沥青之间既产生了物理变化,又有微弱的化学反应存在。

钙处理钢液与Al_(2)O_(3)-C质水口耐材间的侵蚀行为

针对某厂钙处理钢液浇注过程中水口内壁熔损严重的现象,利用扫描电子显微镜和X射线衍射分析,对下线的Al_(2)O_(3)-C质浸入式水口内壁的侵蚀原因及机制进行了研究。结果表明:Al_(2)O_(3)-C质浸入式水口内壁的侵蚀源于水口耐材中C的溶解,水口耐材中Al_(2)O_(3)与钢液中Ca反应生成质地疏松的低熔点钙铝石(Ca_(6)Al_(7)O_(16))型化合物,被高温钢液机械冲刷脱落,加剧了水口的侵蚀。为保证Al_(2)O_(3)-C质浸入式水口的使用寿命,实际生产中建议严格控制钢液中的Ca含量,同时做好保护浇注,尽可能降低钢液中[O]含量。

纳米Al_(2)O_(3)改良滨海水泥土的动力特性及微观机理试验研究

在循环荷载及腐蚀环境下进行动三轴、扫描电镜、核磁共振等试验,分析纳米Al_(2)O_(3)改良滨海水泥土的动应力–应变、动弹性模量、阻尼比及微观孔隙变化.试验结果表明:动应变随动应力增大而增加,动弹性模量随动应力增大而减小;加载频率增大使动应变减小,使动弹性模量增加;海盐的质量分数增大使动应变增大,使动弹性模量减小.纳米Al_(2)O_(3)改良水泥土的阻尼比-动应变曲线随着加载频率的增加逐渐下移,该曲线在不同加载频率下均出现交汇点,交汇点随着海盐的质量分数增大向右移动.相比素水泥土,纳米Al2O3改良水泥土的孔隙弛豫时间分布曲线主峰峰值及峰面积显著缩小,土孔隙中有C-S-H、C-A-H凝胶物质胶结填充,形成空间网状结构,胶结效果显著.纳米Al_(2)O_(3)改良水泥土在海盐质量分数小的情况下孔隙明显减少,且孔隙率比素水泥土的更低.

不同助剂对Ni/Al_(2)O_(3)催化顺酐液相加氢选择性的影响

采用超声辅助沉淀法分别使用P、Mg、Mo、Cu助剂制备了系列镍基顺酐加氢催化剂。采用N_2物理吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、氢程序升温还原(H_(2)-TPR)、氨程序升温脱附(NH_(3)-TPD)等方法对催化剂进行了表征分析,考察不同助剂对催化剂晶型结构、还原性能、酸强度、BET比表面积和孔结构等的影响。结果表明,助剂高度分散在催化剂体系中,同时助剂的引入使催化剂比表面积和孔容呈现不同程度的减小,此外添加助剂提高了催化剂还原温度,增强了活性金属与载体之间相互作用力,导致催化剂还原程度不同,使Ni^(0)及具有L酸特性的Ni^(δ+)数目不同,进而影响氢气活化及C=C/C=O键吸附能力。使用固定床顺丁烯二酸酐液相连续加氢反应对催化剂进行性能评价,结果发现,Ni-Mo/Al_(2)O_(3)催化剂具有最优的γ-丁内酯选择性,在反应压力为5 MPa、反应温度为150℃、氢酐物质的量比为5∶1、空速为1 h^(-1)的工艺条件下,顺酐转化率为99.48%、γ-丁内酯选择性为54.34%。

纳米Al_(2)O_(3)-STPP@HACC核壳填料的制备及其对间位芳纶绝缘纸性能的影响

通过交联和表面吸附的方法,以三聚磷酸钠(STPP)作为交联剂将壳聚季铵盐(HACC)包覆在纳米氧化铝(Al_(2)O_(3))表面,成功合成了具有核-壳结构的复合纳米材料(Al_(2)O_(3)-STPP@HACC),并以此纳米材料作为填料制备了氧化铝/间位芳纶(PMIA)复合纸。利用zeta电位、XPS、FTIR、SEM、TEM和热重等方法对改性前后的纳米氧化铝微观形貌、化学组分、理化性能等进行了表征,测试了各纸样的工频击穿场强和表面电荷消散过程,计算得到绝缘纸陷阱分布特性。结果表明,壳聚糖季铵盐外壳通过静电引力和氢键包覆在纳米氧化铝表面,在聚合物中起到粘合和过渡作用,三聚磷酸钠起交联作用。改性后芳纶纸抗张强度和交流击穿强度分别为4.6 MPa和32.6 kV/mm,分别提升了38.5%和33%,同时,复合纸具有显著增强的热稳定性和低电导率(7.50×10^(-17)S/m),HACC@STPP壳层能够增强纤维界面结合力,引入大量深陷阱,限制载流子运动。

Al_(2)O_(3)修饰液改性多孔陶瓷的制备及材料性能研究

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。为了提高粉煤灰基多孔陶瓷材料的性能,利用Al_(2)O_(3)修饰液对样品进行表面处理,并对其开展物理、力学性能、吸附效果和微观实验。结果表明:烧结温度越高,多孔陶瓷的气孔率与吸水率越小,强度和表观密度越大,在1100℃的温度条件下,多孔结构烧结成型的效果较佳;当修饰液的浓度从0增至50 mol/L,多孔陶瓷的饱和吸附率增加了4.5倍左右,同时密实度和强度也显著提高;氧化铝修饰液的表面改性效应对钙长石晶体的形成起到促进作用,使得孔陶瓷的强度与吸附性能显著提升。

量子点修饰g-C_(3)N_(4)@Fe_(2)O_(3)纳米杂化材料的制备及在水性环氧-丙烯酸酯乳液中的应用

水性环氧-丙烯酸酯乳液(WEP)因污染小、附着力好、耐候性好被广泛应用于涂料领域,但其不尽如意的耐腐蚀性大大限制了其在防腐涂料领域的应用。文中采用煅烧法制备了g-C_(3)N_(4)@Fe_(2)O_(3)纳米杂化材料,微波法制备了柠檬酸碳量子点溶液,通过傅里叶变换红外光谱、X射线衍射分析、X射线光电子能谱仪和透射电子显微镜分析了g-C_(3)N_(4)@Fe_(2)O_(3)杂化粒子的结构和形态,采用扫描电子显微镜观察了复合涂层的形貌,通过电化学阻抗谱和盐雾实验研究了WEP、g-C_(3)N_(4)@Fe_(2)O_(3)/WEP、经量子点修饰的g-C_(3)N_(4)@Fe_(2)O_(3)/WEP涂层的耐腐性能。结果表明,Fe_(2)O_(3)粒子成功负载到了g-C_(3)N_(4)纳米片上,经柠檬酸量子点修饰后,g-C_(3)N_(4)@Fe_(2)O_(3)在WEP中具有良好的分散性,经柠檬酸量子点修饰的g-C_(3)N_(4)@Fe_(2)O_(3)/WEP乳液涂膜在质量分数3.5%NaCl溶液中浸泡1 d时阻抗高达1.5×10^(10)Ω·cm^(2),较纯WEP乳液涂膜高出2个数量级;浸泡7 d后,复合涂层阻抗值仍高达8.7×10^(9)Ω·cm^(2);盐雾168 h后复合涂层表面锈蚀较少。

机械和超声波分散对纳米Al_(2)O_(3)颗粒在聚酯树脂中的分散及涂层性能的影响

将纳米Al_(2)O_(3)颗粒分别通过机械和超声波分散工艺分散到聚酯树脂中,研究了机械分散转速和分散方式对纳米Al_(2)O_(3)/聚酯树脂复合涂层性能及纳米Al_(2)O_(3)在聚酯树脂中的分散性的影响;通过研究复合涂层的耐盐雾性、硬度、耐磨性等,确定了最佳分散工艺。结果表明:纳米Al_(2)O_(3)颗粒可在1500 r/min的机械分散下形成均匀分散体系,再用超声波分散可进一步提升分散效果和涂料的稳定性,有效减少纳米Al_(2)O_(3)在水性聚酯树脂中的团聚,在提高所得复合涂层硬度、耐磨性的同时,增强其耐腐蚀性。

复合添加MgO和La_(2)O_(3)对纳米微晶氧化铝陶瓷微观结构的影响

纳米微晶氧化铝磨料具有良好的通用性和高精度磨削能力,且性价比较高,在机械制造、轴承、模具、汽车等领域有广泛的应用潜力。本研究以勃姆石(γ-AlOOH)为原料,MgO、La_(2)O_(3)为添加剂,采用溶胶-凝胶工艺合成纳米微晶氧化铝。通过差示扫描量热仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和从头算分子动力学方法模拟计算研究了添加剂对微晶氧化铝相转化、物相组成、微观结构及力学性能的影响。结果表明:复合添加MgO和La2O3可以使氧化铝中间相θ-Al_(2)O_(3)向α-Al_(2)O_(3)转化的温度从1257℃降低到1105℃,将致密化温度从1600℃降低到1350℃,将微晶氧化铝的晶粒尺寸从1.04 mm减小到120 nm,实现了低温致密烧结。

石墨烯/纳米Al_(2)O_(3)增韧Ti(C,N)基金属陶瓷的力学及摩擦磨损性能

采用真空热压烧结工艺制备了石墨烯(GNPs)和纳米Al_(2)O_(3)增韧的Ti(C,N)基金属陶瓷复合刀具材料(TAG)。研究了GNPs和纳米Al_(2)O_(3)对复合陶瓷材料微观结构、力学性能和摩擦磨损性能的影响。研究表明,GNPs和纳米Al_(2)O_(3)的添加对复合陶瓷材料的力学性能有明显的提高,当GNPs和纳米Al_(2)O_(3)含量(质量分数)为1%和5%时,复合刀具陶瓷材料(TA5G1)综合力学性能最优,其硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为21.50 GPa、810.80 MPa和10.51 MPa·m^(1/2)。研究了复合刀具材料的摩擦磨损性能和磨损机理,研究结果表明,在TAG复合刀具材料中,TA5G1的摩擦磨损性能最优,其摩擦系数和磨损率分别为0.338和4.921×10^(-6)mm^(3)/(N·m),复合刀具材料的主要磨损形式为磨粒磨损和黏着磨损。

NbMoWTa-Al_(2)O_(3)固体润滑复合材料的宽温域摩擦磨损性能

通过高能球磨和放电等离子烧结方法制备了新型NbMoWTa难熔高熵合金基固体润滑复合材料。系统研究了纳米Al_(2)O_(3)作为固体润滑剂对NbMoWTa难熔高熵合金宽温域摩擦学性能的影响。结果表明:纳米Al_(2)O_(3)颗粒在具有BCC结构的NbMoWTa难熔高熵合金基体相晶界和晶内均匀分散,强烈的弥散强化显著提升了NbMoWTa的显微硬度。纳米Al_(2)O_(3)颗粒在室温至800℃范围内降低摩擦因数和磨损方面有显著作用。室温下,由于复合材料的显微硬度显著提升,添加足量的纳米Al_(2)O_(3)实现了复合材料耐磨性的提升。在中高温下,复合材料表面形成的连续致密氧化摩擦层对提升摩擦学性能起着关键作用。纳米Al_(2)O_(3)颗粒协助氧化摩擦层承载更大的载荷,提高其致密性及稳定性,从而更有效地保护基体。此外,在800℃下纳米Al_(2)O_(3)颗粒的存在能够抑制MoO_(3)的过度挥发。

纳米Al_(2)O_(3)/环氧树脂复合材料微秒脉冲沿面闪络特性研究

GIS中由于开关分合闸等操作而引发的内部脉冲过电压会导致绝缘件表面出现多次闪络击穿等问题。因此,文中研究了不同纳米Al_(2)O_(3)填充含量下环氧树脂复合材料在微秒脉冲电压下的沿面闪络特性;并针对1.5%Al_(2)O_(3)/EP复合材料在脉冲电压频率为10 kHz,幅值为18 kV,电极间隙为10 mm下开展沿面闪络老化试验,对比老化前后闪络电压最小值和表面电阻变化趋势,分析不同程度的老化对绝缘材料表面微观形貌、元素成分以及电气性能的影响。结果表明,预加直流电晕放电能够降低环氧树脂材料的闪络电压,且当纳米Al_(2)O_(3)填充含量为1.5%时对闪络现象的抑制效果最为显著。同时,环氧树脂复合材料在经过沿面闪络老化试验后,老化区域C、O元素之比降低,材料表面形成大量凸起颗粒和裂纹,使其呈现疏松、亲水等特点。研究结果可为提升环氧树脂表面耐压能力提供指导意义。

纳米Al_(2)O_(3)颗粒掺杂对化学镀Ni-Cu-P镀层耐蚀性的影响

为提高镀锌铁片表面化学镀层Ni-Cu-P的耐蚀性,在镀液中添加纳米Al_(2)O_(3)颗粒制备了Ni-Cu-P-Al_(2)O_(3)复合镀层。采用贴滤纸法、扫描电镜(SEM)及其附带的能谱仪(EDS)、电化学工作站对镀层孔隙率、表面形貌、元素含量及耐蚀性进行测试分析。结果表明,掺杂纳米Al_(2)O_(3)颗粒得到的Ni-Cu-P-Al_(2)O_(3)复合镀层相较于Ni-Cu-P镀层孔隙率降低了0.02 N/cm^(2)、腐蚀电流降低了2.01×10^(-8)A/cm^(2)、腐蚀电位正移了0.015 V。

纳米Al_(2)O_(3)磷杂菲改性环氧树脂的制备与阻燃耐温性能研究

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、对羟基苯甲醛、4,4′-二氨基二苯甲烷(DDM)为原料合成了新型磷杂菲阻燃固化剂DOPO-DDM;使用表面处理过的纳米Al_(2)O_(3)、DOPO-DDM和普通固化剂DDM作用于环氧树脂,研究改性前后环氧树脂的阻燃耐温性能。利用红外光谱(FT-IR)、差示量热(DSC)对DOPO-DDM的结构和固化条件进行表征分析;通过DSC、极限氧指数、垂直燃烧实验探究改性前后环氧固化物的热性能和阻燃性能;通过扫描电镜(SEM)观察燃烧实验后残炭形貌,研究其阻燃机制。结果表明:DOPO-DDM的加入会提升环氧固化物的阻燃性能,但同时会降低其热性能,在此基础上加入纳米Al_(2)O_(3)可以提高环氧固化物的耐温性。当纳米Al_(2)O_(3)添加质量为3%时,环氧固化物的玻璃化转变温度较未添加时提升13℃;用DOPO-DDM取代28%环氧当量的DDM时,LOI值为32.3%,UL-94测试等级达到V-0级。

超高频脉冲电流作用下纳米Al_(2)O_(3)颗粒对Mg-Gd-Y-Zr合金微弧氧化涂层的影响

目的进一步提高Mg-Gd-Y-Zr合金微弧氧化涂层的耐腐蚀性能。方法采用超高频微弧氧化技术在含有Al_(2)O_(3)纳米颗粒的溶液中制备了微弧氧化涂层。利用扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对微弧氧化涂层的表面形貌、截面形貌、成分和晶体结构进行分析。利用极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)测试了涂层的耐腐蚀性能。结果频率由0.5 kHz提升至20 kHz后,涂层表面放电孔洞面积由0.07~24.4μm^(2)降低至0.08~6.3μm^(2),涂层的孔隙率由6.47%减小至3.35%。Al_(2)O_(3)纳米颗粒的添加使超高频涂层表面形成大量自封闭孔洞结构,进而进一步降低了涂层表面的孔径面积(0.1~4.63μm^(2))和孔隙率(0.97%)。极化试验表明,提高频率至20 kHz,涂层的自腐蚀电流密度由4.7×10^(-6)A/cm^(2)降低至4.7×10^(-7)A/cm^(2),添加Al_(2)O_(3)纳米颗粒,涂层的自腐蚀电流密度进一步降低至1.7×10^(-7)A/cm^(2),表明其耐蚀性能显著提高。阻抗谱显示,20 kHz-Al涂层具有最大的阻抗,说明该工艺可有效提高微弧氧化涂层的耐蚀性能。结论超高频可有效降低放电孔洞尺寸,提高微弧氧化涂层的致密性,改善涂层的耐腐蚀性能。超高频与Al_(2)O_(3)纳米粒子的协同作用使涂层表面形成自封闭孔洞结构,进一步提高微弧氧化涂层的致密性和耐腐蚀性能。

纳米片状Al_(2)O_(3)增强铝基复合材料的研究

本次实验经过化学反应、干燥、煅烧等工序合成了纳米片状Al_(2)O_(3)。通过烧结法制备了Al_(2)O_(3)/Al质量比分别为1%,2%和3%的纳米片状Al_(2)O_(3)增强铝基复合材料。通过X射线衍射仪和扫描电镜观察物相和形貌,然后通洛氏硬度和孔隙率测试其硬度和孔隙率,研究表明:烧结产品的主要物相是Al;片状Al_(2)O_(3)大部分存在于晶界,少部分存在于铝基体中;烧结能提高产品的硬度,并随片状Al_(2)O_(3)添加量的增加,硬度逐步提高;烧结产品的孔隙率随片状Al_(2)O_(3)的增加而增大。

纳米Al_(2)O_(3)复配SBS改性沥青流变性能研究

为研究纳米Al_(2)O_(3)复配SBS改性沥青流变性能,采用不同掺量(1%、2%、3%、4%、5%)纳米Al_(2)O_(3),首先分析对针入度、延度、软化点、弹性恢复率、针入度指数以及黏度等物理指标影响;然后采用温度扫描、频率扫描进行流变参数影响分析;并基于流变学理论,采用车辙因子试验、多应力蠕变恢复试验(MSCR)进行高温性能分析;采用疲劳因子试验进行疲劳性能分析;最后对改性沥青的储存稳定性以及基于车辙因子的抗老化性能影响进行评价。结果显示:纳米Al_(2)O_(3)的掺入可降低SBS改性沥青的针入度、延度,提高软化点、弹性恢复率以及针入度指数与黏度;流变参数中复数剪切模量、车辙因子、平均恢复率、疲劳因子提高,相位角、平均蠕变柔量、软化点差、基于车辙因子的老化指数逐渐降低。表明纳米Al_(2)O_(3)对除低温延度、疲劳性能略有降低外,对储存稳定性能及抗老化性能均有积极影响,当掺量过大(达到5%)时,部分参数改善效果会降低。综合而言,纳米Al_(2)O_(3)对SBS改性沥青物理、流变性能具有良好的改善效果,推荐纳米Al_(2)O_(3)掺量宜控制在5%以内。

纳米Al_(2)O_(3)与CaSO_(4)晶须协同填充PTFE复合材料的性能研究

通过机械混合、冷压和烧结成型制备了不同质量分数的纳米Al_(2)O_(3)和CaSO_(4)晶须(CSW)协同填充PTFE复合材料,考察了PTFE复合材料的摩擦学性能,使用SEM观测了复合材料磨损表面的微观状况,并探讨了其磨损的机理。结果表明:PTFE复合材料的硬度随着纳米Al_(2)O_(3)质量分数的增加而增大;对于改性与未改性填充的两个PTFE复合材料系列,纳米Al_(2)O_(3)质量分数在5%~25%范围内与CSW共混填充PTFE均具有较好的协同效应,并都可以显著降低CSW单一填充PTFE复合材料摩擦系数和磨损率;PTFE复合材料的磨损机理随着纳米Al_(2)O_(3)质量分数的增加逐渐由黏着磨损变为轻微的磨粒磨损。

酸腐蚀法制备超细、单分散γ-Al_(2)O_(3)纳米颗粒的研究

采用非均匀沉淀法+酸腐蚀法制备形貌规则、窄尺寸分布、超细、单分散的γ-Al_(2)O_(3)纳米颗粒。首先,以硝酸铝、氨水为原腐蚀30 h后,制备出类球形、粒径分布为4~15 nm、平均颗粒尺寸9 nm、单分散的γ-Al_(2)O_(3)纳米颗粒,解释了可能的反应机理。这种新颖的方法在工业化生产高质量γ-Al_(2)O_(3)纳米颗粒和制作热稳定性更高的催化剂载体等方面具有重要的指导意义。

纳米Al_(2)O_(3)/SBR复合改性沥青高温性能研究

本文为研究纳米Al_(2)O_(3)的掺入对纳米Al_(2)O_(3)/SBR(丁苯橡胶)复合改性沥青高温性能的作用,通过针入度、延度、软化点三大基本指标与动态剪切流变(DSR)试验进行分析,试验结果表明:纳米Al_(2)O_(3)的掺入改变了沥青的三大指标,DSR试验中,相同高温下纳米Al_(2)O_(3)/SBR复合改性沥青较基质沥青及SBR改性沥青的车辙因子有明显的提升。所以,通过掺入纳米Al_(2)O_(3)改善沥青高温性能是可行的。