沥青路面热反射封层材料降温性能与机理研究

热反射型沥青路面封层可有效降低沥青路面温度,从而避免车辙病害。采用中空陶瓷微珠(HCB)和中空玻璃微珠(HGB)两种热反射材料,分别与雾封层和稀浆封层两种预防性养护技术结合,制备沥青路面热反射封层材料。利用扫描电子显微镜(SEM)与X射线衍射(XRD)对两种热反射材料的微观形貌与化学组成进行表征;通过室内降温试验对不同封层形式与不同热反射材料的降温效果进行研究,利用室外降温试验对热反射稀浆封层的降温效果进行研究,并探讨了HCB与HGB在封层中的热反射机理。研究结果表明:SEM与XRD试验显示HCB与HGB微观结构与化学组成使其有利于降低路面温度;室内降温试验表明,含8%HGB的热反射稀浆封层温度可降低2.6℃,含100%HGB热反射雾封层温度可降低1℃,热反射稀浆封层降温效果优于热反射雾封层,并且在相同掺量下,添加HGB的降温效果优于添加HCB;室外降温试验结果表明,相比未掺加热反射材料的稀浆封层,含8%HGB的热反射稀浆封层的降温效果可达5.2℃;相比未加铺热反射稀浆封,含8%HGB的热反射稀浆封层的降温效果达到3.3℃,热反射稀浆封在具备养护功能的同时也可以达到降温效果。研究结果可为公路关键路段的日常预防性养护提供一种可行的车辙病害解决方案。

超深缝洞型碳酸盐岩储层超低密度钻井液技术

塔里木油田压力系数低于1.0的超深井碳酸盐岩低压储层常发生钻井液失返性井漏,其平均井深超过6000 m,井控风险极大,除了强钻再无更好手段,往往只能提前完井。为提升超深井水平段延伸能力,研究人员研发了高强度空心玻璃微珠,可配制密度为0.93~1.07 g/cm^(3)的超低密度水基钻井液。详述了中古262-H4C井井漏失返后利用低密度水基钻井液重建井筒循环、恢复常规定向钻进的施工过程。现场钻井液密度最低降至0.98 g/cm^(3),井漏失返后多钻373 m,实现了一井钻穿两个缝洞体的地质目的,保障了该井井漏失返后钻至设计井深,开创了空心玻璃微珠超低密度钻井液在国内垂深超6000 m的超深井应用先例,为我国类似老区低压地层应用提供了技术参考。

低吸水率水性隔热保温涂料的制备及性能

[目的]随着水性隔热保温涂料在工业涂装领域的广泛应用,其吸水率较高引发的涂层隔热性能下降问题亟需解决。[方法]以苯丙乳液作为主要成膜物,以偶联剂表面改性的中空玻璃微珠作为隔热填料,以涂层的导热系数和吸水率作为主要性能指标,制备了一种低吸水率的水性隔热保温涂料。通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对不同偶联剂处理的中空玻璃微珠进行了表征,通过扫描电子显微镜(SEM)考察了涂层的微观结构和形貌,测试了浸水前后涂层的导热系数、力学性能和粘结强度。[结果]铝酸酯偶联剂的改性效果比硅烷偶联剂好。当铝酸酯偶联剂改性中空玻璃微珠添加量为25%(质量分数)时,涂层的综合性能最优,24 h吸水率为9.32%,浸水168 h后的导热系数为0.1228 W/(m·K),拉伸强度为2.45 MPa,断裂伸长率为28.37%,拉拔法粘结强度为2.32 MPa。[结论]采用合适的偶联剂对中空玻璃微珠进行表面改性可有效改善隔热保温涂料体系中有机-无机界面的相容性,从而降低其吸水率,增强其力学性能。

SiO_(2)气凝胶及其他功能填料对反射隔热涂料性能影响

为了提高SiO_(2)气凝胶反射隔热涂料的保温隔热性能,研究了亲水、疏水性SiO_(2)气凝胶的掺量对反射隔热涂料的太阳热反射率和隔热温差的影响,以及几种功能性填料的作用。结果表明:掺量1.5%的疏水SiO_(2)气凝胶制得的反射隔热涂料性能最好,其太阳热反射率达到了83.32%,隔热温差达到了31.6℃。掺量为9%的空心玻璃微珠所制的反射隔热涂料的反射率达到85.33%,隔热温差达到32.65℃,是其他功能性填料中表现最佳的一种填料。1.5%疏水SiO_(2)气凝胶和9%空心玻璃微珠复配制得的反射隔热涂料其导热系数为0.041 W·m^(-1)·K^(-1),比各自单独使用制得的反射隔热涂料的导热系数低30%~40%,表现出良好的保温隔热效果。

有机硅/改性空心玻璃微珠复合材料的制备与性能研究

以缩合型有机硅为有机树脂基体,以改性空心玻璃微珠为无机填料,基于物理复合法制备出不同空心玻璃微珠含量的有机硅/改性空心玻璃微珠复合隔热材料。系统性研究其隔热机理、隔热性能、力学性能和热稳定性能,实现对复合隔热材料孔隙率和隔热性能的精准调控。研究结果表明,所制得的复合隔热材料的压缩强度最大值达到13.28 MPa,是纯有机硅材料的1.49倍,热导率最低为0.113 W/(m·K),比纯有机硅材料减小了37.91%。

低密度高导热CF/EP复合材料的制备及性能

将碳纳米管(CNT)和空心玻璃微珠(HGS)添加到环氧树脂(EP)中,利用模压工艺制备碳纤维(CF)/EP复合材料。结果表明:同时添加CNT和HGS可以有效降低CF/EP复合材料的密度,改善复合材料的力学性能,提高复合材料的导热性能,且当CNT和HGS质量比为1∶4时,复合材料综合性能最优,与不添加CNT和HGS的CF/EP复合材料相比,该复合材料的密度下降了8.8%,弯曲强度和弯曲模量分别提高了22.0%和30.1%,拉伸强度提高了8.9%,导热系数提高了87.1%。

空心玻璃微珠-聚丙烯复合材料的制备及力学物理性能

以空心玻璃微珠(HGB)为填料通过熔融共混法制备空心玻璃微珠/聚丙烯(PP)复合材料,使用马来酸酐接枝聚丙烯(MA-g-PP)作为相容剂,并对HGB进行表面改性处理,研究了空心玻璃微珠表面处理和含量对复合材料力学物理性能的影响。结果表明,经表面改性的HGB与PP基体的界面结合力强、HGB分布均匀;随空心玻璃微珠体积分数的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度都表现为先上升后下降的趋势;复合材料的密度逐渐下降。当空心玻璃微珠的体积分数为12%时,复合材料综合性能较好。

空心玻璃微珠在高性能保温涂料中的应用

通过对比不同种类的玻璃微珠,得到可以赋予涂料更低保温性能的玻璃微珠HL20;通过加入不同量的水分,得出了适量的水分不会对涂料性能造成不利影响,甚至还会在一定范围内对保温性能及粘接强度有利;通过不同玻璃微珠HL20用量的对比得出了较优的玻璃微珠添加量;通过HL20及HL25分别与不同量气凝胶浆体(固含22%左右)复配制备涂料的数据对比,最终得出HL20制备的保温涂料综合性价比要远远优于添加气凝胶浆的涂料;通过实验室较优配方与市场上现有涂料的性能对比,得出了实验室使用玻璃微珠HL20制备的保温涂料综合性能均优于市场配方,并且价格上要远远低于使用气凝胶制备的涂料A。

水性反射隔热型涂料的制备及性能影响因素探究

研究了反射隔热涂料中重要组分对其性能的影响规律。以纯丙乳胶作为成膜物,空心玻璃微珠和金红石型二氧化钛作为功能填料,在基本配方体系基础上,通过单一变量控制法研究了空心玻璃微珠、金红石型二氧化钛的尺寸及添加量等因素对反射隔热涂料透水及耐沾污性、太阳光反射性能和隔热性能的影响规律,并制备得到综合性能优异的水性反射隔热涂料。研究结果表明,反射隔热填料不仅影响涂层的太阳光反射和隔热性能,对于涂层的耐水和耐沾污性也有显著影响。

氨基-磷酸改性铁基空心玻璃微珠催化剂用于天然气湿法氧化脱硫

目的为了避免常规天然气湿法氧化脱硫工艺中硫磺沉积引发的设备堵塞问题,开发了一种氨基-磷酸双官能团改性的铁基空心玻璃微珠(HGB)催化剂,用于脱硫-再生分步进行方案中脱硫富液的非均相催化氧化再生。方法采用红外光谱表征催化剂的结构。通过静态脱硫实验研究了硅烷偶联剂KH-550的配比、焙烧温度、FeCl 3投加量等因素对脱硫剂再生及脱硫效果的影响,并考查了催化剂的重复使用性能。结果氨基-磷酸改性铁基HGB催化剂可实现脱硫富液的有效再生,且能在酸性的脱硫液中保持稳定,在温度为300℃下焙烧6 h、HGB与KH-550质量比为1∶8、HGB与FeCl_(3)·6H_(2)O质量比为1∶5的条件下制备的铁基HGB催化剂具有最佳催化性能,对脱硫液重复再生3次后,脱硫液性能基本保持稳定。红外光谱分析结果表明催化剂结构保持完好。结论氨基-磷酸改性铁基HGB催化剂在天然气湿法氧化脱硫领域中对脱硫富液的再生具有较好的效果,可为目前脱硫富液的再生提供新的选择。

空心玻璃微珠对双组分有机硅中空玻璃密封胶性能的影响

以α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷(107硅橡胶)为基础聚合物,重质碳酸钙和纳米碳酸钙为补强填料制得双组分有机硅中空玻璃密封胶的A组分。以黑色浆、交联剂、偶联剂和催化剂制得B组分。将占A组分质量0%、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的107硅橡胶,用等质量的空心玻璃微珠替代后制备密封胶,研究了空心玻璃微珠用量对A组分密度、黏度、挤出速率和成本的影响,以及对双组分密封胶表干时间、拉断时间、拉伸强度、断裂伸长率和耐老化性能的影响。结果表明,随着空心玻璃微珠用量从0增加到2.0%,A组分的密度和挤出速率、密封胶的断裂伸长率、单桶A组分成本降低,A组分黏度升高,混合后密封胶的表干时间和拉断时间缩短,密封胶的拉伸强度、热老化和水紫外老化性能均无明显变化。较佳的空心玻璃微珠用量为1.0%,此条件下制备双组分有机硅中空玻璃密封胶,A组分的密度为1.652 g/cm^(3)、黏度为228000 mPa·s、挤出速率为18 g/15 s,混合后密封胶的表干时间为47 min、拉断时间为75 min,固化后密封胶的拉伸强度为0.73 MPa、断裂伸长率为36.28%,单位体积A组分成本减少约0.5%。

汽车用聚丙烯轻量化设计与制备

以不同种偶联剂对空心玻璃微珠(HGB)表面进行改性并与聚丙烯(PP)进行混合,制备不同比例PP/HGB复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)表征复合材料的形貌与结构,证明了HGB成功被偶联剂修饰;利用密度测试仪、万能试验机测试复合材料的密度及力学性能。研究结果表明,经过不同偶联剂改性HGB后,其与PP的相容性都有所改善;其中,通过KH550改性复合材料改善最为明显。加入含KH550改性HGB的复合材料大幅度降低了PP的密度并提高了复合材料的力学性能。当加入5%KH550改性的HGB后,复合材料的密度达到了0.906 g/cm 3;冲击强度为30.5 MPa,相比于纯PP上升了了64.6%,断裂伸长率和冲击强度有着相同的趋势,达到最大值58.9%,相比于纯PP增加了89%;拉伸强度相比于纯PP上升了4.6%,弯曲强度上升了14.67%。

关于建筑外墙透明隔热反射涂料的技术研究

透明隔热反射涂料是一种集隔热和反射为一体的复合型多功能保温材料,通过对外墙透明隔热反射涂料隔热原理、填料组成、涂膜厚度、节能效果的技术研究,提出更新颖、更便捷、更节约的外墙保温材料,推动节能及节材的发展,可为诸多类似工程外保温层材料的选择提供借鉴。

空心玻璃微珠抗等静压强度测试台的设计

根据空心玻璃微珠抗等静压强度(气压法)的测定方法,设计了一个测试台。该测试台采用电气比例阀和气控调压阀组合的方式,提升测试台的控制精度;采用可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)控制的方式进行自动化控制;基于LabVIEW环境进行测试软件开发。经过测试验证了设计的测试台性能稳定,可靠性高。

粉煤灰空心微珠性能的测试研究

从粉煤灰中提取了空心微珠 (HGB) ,并按粒度进行了分类。对不同尺寸的空心微珠的密度、壁厚及pH值等物理性能进行了测量 ;实验结果表明 :75～ 10 0 μm的空心微珠密度最大、微珠的壁厚与粒径比值最大、抗压强度最高。选取这一粒度范围的空心微珠制备了涂料。对其进行隔热性能研究 ,证明具有良好的隔热效果 ,说明这一粒度范围空心微珠适合用作隔热材料的填料。

空心玻璃微珠／环氧复合材料的制备及性能研究

制备了空心玻璃微珠/环氧复合材料。通过力学性能、固化收缩率、热性能等测试考察了空心玻璃微珠粒径、填充量、硅烷偶联剂处理对树脂及固化物性能的影响。结果表明,硅烷偶联剂改善了空心玻璃微珠与树脂基体的相容性。复合材料的力学性能随着空心微珠粒径减小而增大。随着空心微珠填充量的加大,固化物拉伸强度有所降低,冲击强度和弯曲强度在空心玻璃微珠质量分数为2%时达到最大值,比纯树脂分别提高了30%和34.2%,同时材料的固化收缩率和密度降低,玻璃化转变温度升高。

反射镜无热装配中胶层厚度的计算及控制

为了实现空间遥感器反射镜无热装配,对反射镜粘接镶嵌件时胶层厚度的计算及控制胶粘厚度的方法进行了研究。首先介绍了工程中常用的计算反射镜无热装配胶层厚度的方法及胶层厚度控制工艺,主要描述了工装保证法、精密测量法和工装测量结合法,给出了各种方法的优缺点及局限性。针对目前胶粘工艺控制胶层厚度存在的问题,提出采用具有不同直径规格的空心玻璃微珠来控制胶层厚度的方法。拉伸试验验证了添加了空心玻璃微珠的光学环氧胶比纯光学环氧胶的力学性能提升了20%;利用平面反射镜粘接镶嵌件的试验表明,依靠填充空心玻璃微珠保证胶层厚度的胶粘工艺方法能够保持反射镜面形值,同时证明了胶层计算方法可以应用于空心玻璃珠的直径选择。提出的胶层厚度计算方法及玻璃微珠胶粘工艺可以实现反射镜无热装配,目前已应用于某在研项目。

新型薄层保温隔热涂料的研制

通过选用合适的中空玻璃微珠、纳米浆料和氟硅改性丙烯酸乳液,得到了一种耐久性好、热反射率高和导热系数低的可薄涂施工的新型保温隔热涂料,其在外墙外保温装饰涂层体系中用作饰面涂层,可以防止外墙外保温体系中的聚苯板保温层因外界环境温差的剧烈变化而产生开裂、脱落现象,从而大大提高了保温体系的使用寿命,增加节能效果。同时研究了影响涂膜性能的相关因素。

环氧树脂复合泡沫材料的制备研究

以缩水甘油酯环氧树脂(EP)、酸酐固化剂和空心玻璃微珠为主要原料,通过添加一定的活性稀释剂,高温固化制备了EP复合泡沫材料。研究了空心玻璃微珠的表面改性对复合泡沫材料性能的影响。结果表明,复合泡沫材料性能与空心玻璃微珠的表面性能密切相关,当EP/固化剂/稀释剂的质量比为100/120/15、KH-560改性的空心玻璃微珠用量为30份时,所制备的复合泡沫材料密度为0.826 g/cm3,压缩强度达115.8 MPa,比强度为140.2。

多功能水性纳米复合建筑隔热涂料的制备

以水性聚氨酯为成膜剂,以分散良好的滑石粉和绢云母为填料,金红石型二氧化钛、空心玻璃微珠为隔热功能颜填料,采用高速分散提高纳米填料在涂料中的分散性,制备具有三种隔热机理协同作用的水性纳米复合隔热涂料。实验表明:绢云母具有较高的辐射隔热效果,其最佳用量(质量分数)为10%;空心微珠为高反射隔热填料,随着空心微珠添加量的增加,隔热性能提高,而过多空心微珠会导致涂料机械性能下降,其最佳用量(质量分数)为5%;金红石型二氧化钛是性能最好的反射填料,其最佳用量(质量分数)为6%;涂刷最佳厚度为400μm,含绢云母、空心微珠和二氧化钛复合型水性纳米涂料隔热性能最优隔热率达到94%以上。