基于流变特性的压浆料稳定性评价方法研究

文中设计了一种基于同轴圆筒流变仪的压浆料稳定性测试程序,定义了剪切稳定度量化不同配比浆体的稳定性.通过粘度改性剂设计了两种不同稳定性的浆体,验证了剪切稳定度的可靠性.应用剪切稳定度测试,研究了超塑化剂和硅灰对压浆料浆体稳定性的影响.结果表明:超塑化剂的掺入降低了浆体的稳定性,硅灰能够提高浆体的稳定性,剪切稳定度0.9以上的浆体稳定性和均匀性较好.

CFB飞灰压浆料的制备及高强微膨胀机理研究

利用循环流化床燃煤固硫灰(CFB飞灰)的活性与膨胀性制备压浆料,研究了CFB飞灰掺量和水胶比对压浆料工作性能、强度和膨胀率的影响;CFB飞灰与矿粉以不同比例复配,对比研究了CFB飞灰压浆料的高强微膨胀特性,并采用XRD与SEM分析验证。结果表明,随CFB飞灰替代水泥掺量的增加,压浆料的需水性增强,抗压强度降低,20%(质量分数)CFB飞灰的试样28 d抗压强度与基样接近,可达85.8 MPa,而抗折强度先升高后降低,膨胀率一直升高。随用水量的增加,压浆料的膨胀率降低但均为正值。随CFB飞灰取代矿粉率的提高,压浆料的工作性能降低,28 d抗压强度先升高后降低,其中20%(质量分数)CFB飞灰、10%(质量分数)矿粉复合的试样28 d抗压强度最高,为99.8 MPa,膨胀率一直升高。通过CFB飞灰与矿粉复合配制了各项性能均满足铁标要求的压浆料。CFB飞灰不仅自身水化产生膨胀,还能激活矿粉活性,产生复合增强作用。

建筑缝隙用无收缩浆料的制备与性能研究

以硅酸盐水泥、粉煤灰、矿粉以及其他外加剂制备高性能无收缩压浆料,利用单因素分析方法筛选出合适的配比配置压浆料和搅拌方式,并通过流动性能、力学性能、膨胀性能和泌水特性等指标验证最佳配比的合理性。结果表明:压浆料的最优配比为水泥450 g、矿粉350 g、粉煤灰200 g、水280 g、消泡剂0.8 g、膨胀剂0.5 g和减水剂3.1 g;搅拌方式为采用星式胶沙搅拌机慢速(800 r/min)搅拌5 min(加水50%),快速搅拌(2500 r/min)搅拌5 min(加水50%)。该制备方法的压浆料的各项性能都能满足工况指标的要求并且降低制备成本。

建筑垃圾分离渣土热活化研究及其在盾构注浆料中的应用

成分复杂、火山灰活性低是制约建筑垃圾分离渣土资源化利用的主要原因。研究了建筑垃圾分离渣土的热活化处理及其在盾构注浆料中的应用。结果表明:未经处理的建筑垃圾分离渣土主要由惰性水化产物、石英或方解石组成,经过热活化处理后,建筑垃圾分离渣土中形成了新的活性组分,部分取代粉煤灰和天然细砂后能够促进水泥基胶凝材料体系的水化反应。考虑活性激活效果和经济性,热活化温度500~800℃为宜。使用热活化温度为500℃的建筑垃圾分离渣土制备的盾构注浆料性能符合DB11/T 1608—2018的要求。

SiO_(2)含量对光固化3D打印SiC浆料及素坯性能的影响

光固化3D打印技术的出现为制备复杂结构SiC陶瓷零部件提供了新的技术方案,但SiC高吸光、高折射率的特性导致其出现打印难固化的共性问题。通过在SiC陶瓷基体粉末中加入低吸光度、低折射率的SiO_(2)作为填料以改善SiC陶瓷浆料的固化性能和打印精度。研究了不同SiO_(2)添加量对浆料流变性、稳定性和固化性的影响及其作用机理,利用光固化3D打印技术制备出了高精度、表面质量好的素坯,对素坯的微观结构和性能进行了测试分析。结果表明:在SiC浆料中添加SiO_(2)能降低浆料的黏度、改善浆料的稳定性、提高浆料的固化性能;SiO_(2)的添加显著改善了SiC素坯的表面粗糙度,使素坯的抗弯强度先增大后减小。

粉体特性对光固化3D打印陶瓷浆料性质影响的研究进展

陶瓷材料因力学性能优异、化学稳定性好而被广泛应用,但其硬度高,脆性大,使陶瓷构件的成型与加工存在挑战。传统陶瓷成型技术已无法满足复杂精密陶瓷的生产需求。近年来陶瓷增材制造技术发展迅猛,光固化3D打印凭借打印速度快、成型精度高、生坯表面光滑等独特优势脱颖而出。作为光固化技术的原料,陶瓷浆料的性质严重影响成型质量。高质量光固化浆料应具有高固含量、低粘度、抗沉降的特点。由于光固化浆料的组成成分多样,影响陶瓷浆料性质的因素众多,如何获取最佳光固化浆料配方一直是一个难点。针对上述问题,本文在简述光固化3D打印技术原理及陶瓷浆料制备原则的基础上,从陶瓷粉体的性质出发,重点介绍了陶瓷粉体性质、粒径分布及级配设计对浆料流变性、稳定性以及光聚合性能影响的研究进展,并对光固化3D打印浆料制备中的陶瓷原料优化方法进行了总结与展望,为研究者从陶瓷原料选择与设计角度改善光固化浆料性质提供参考。

瓷砖用高稳定性陶瓷喷墨浆料的制备及性能研究

水性喷墨打印技术是目前构筑瓷砖表面釉层的新型方式,所使用的水性陶瓷浆料的稳定性对其喷墨打印性能起到了至关重要的作用。以市购的陶瓷喷墨原浆为原料,采用分散法制备了系列瓷砖表面喷墨打印改性陶瓷喷墨浆料,重点考察了分散剂种类、含量等因素对陶瓷喷墨浆料长期悬浮稳定性、粘度、表面张力的影响规律,结果表明:相比于陶瓷喷墨原浆,添加3 wt%PAAS的陶瓷喷墨浆料具有良好的粘度(52.42 mPa.s)和表面张力(68.3m N/m),满足喷墨打印使用要求。而且,PAAS改性浆料在30天静置沉降过程中未出现硬质沉淀的不良特征,表现出更高的悬浮稳定性,这归因于分散剂PAAS与原浆表面形成双层电荷,同时依靠长分子链,起到静电位阻稳定作用。研究的相关结果对于开发新型的瓷砖表面用的高稳定性陶瓷喷墨浆料具有指导意义。

锂电负极废涂布浆料破胶减容与资源化利用

锂电负极废涂布浆料含水率高、胶态分散稳定性强,难以过滤。本文研究了废涂布浆料的胶态特性,分析了废浆料的高效破胶分离机理,并对其资源化进行了初步探索。羧甲基纤维素钠(CMC-Na)解离产生的羧基负离子(R-COO-)提供的静电斥力及苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)在颗粒间形成的空间位阻力是废浆料胶态稳定性的根本原因。酸度的降低能够抑制浆料中CMC-Na的解离,减少吸附于石墨颗粒表面的带电基团R-COO-,削弱静电斥力,造成颗粒团聚,并破坏SBR的架桥作用。pH=2.0时,废浆料破胶过滤效率较佳,过滤常数为0.0741m2/s,含水率降低48个百分点;X射线三维显微成像分析(X-CT)表明细微颗粒团聚破胶的同时,保留的静电斥力能够降低过滤阻力,促进滤饼孔道结构的发育,生成大孔隙半径,长喉道的渗流网络减少滤饼孔道吸附水的量;分离所得固相碳材对亚甲基蓝、铬(Cr^(6+))、COD的吸附量分别为435mg/g、0.645mg/g、87mg/g,满足《工业水处理用活性炭技术指标及试验方法》(LY/T3279—2021)优级品标准。

纳米纤维复合聚丙烯酸酯乳液共聚浆料的制备与性能

探讨羧甲基纤维素纳米纤维复合聚丙烯酸酯乳液共聚浆料的上浆性能。采用羧甲基纤维素纳米纤维(CCNF)对聚丙烯酸酯乳液共聚浆料(NA)进行改性,制备了系列复合聚丙烯酸酯乳液共聚浆料(CNA),并对其溶液的流变性能与浆纱性能进行了探讨。研究结果表明:在CCNF用量占NA浆料固含量不大于3%时,NA浆料及CNA浆料的溶液均属于假塑性流体;随着CCNF含量的增加,CNA浆料的乳胶粒子直径呈递减趋势,而溶液表观黏度呈增加趋势。采用CNA浆料溶液对9.8 tex和7.4 tex纯棉纱上浆,在上浆率明显降低的情况下,CNA浆料溶液的各项浆纱性能依然优于工厂实际浆纱生产配方,其中,当CCNF用量占NA浆料固含量为1.5%时,所制备的CNA浆料的综合浆纱性能最佳。认为:CNA浆料具有调浆简单、上浆率低、浆纱性能优异及退浆废水易于治理的特点。

金属半固态浆料非枝晶微观组织形成机制与表征

半固态技术自20世纪70年代由麻省理工学院开发以来,因其独特的优势而在全球范围内得到了广泛的研究。非枝晶组织的形成机理是半固态成形技术的基石,它决定了在特定条件下应采用哪些工艺来获得优质的半固态组织,对开发新工艺具有重要的指导作用。经过近半个世纪的发展,半固态浆料制备过程中非枝晶结构的形成机理已经发展出许多不同的观点。由此衍生了丰富的半固态浆料制备技术,大大促进了半固态领域的发展。为了进一步理解凝固过程中球晶的形成机制,对各种非枝晶组织的形成机制进行了梳理,基于制备原理将半固态制浆技术分为搅拌制备技术类和低过热度制备技术类,并对常见的几种技术的原理和应用进行了总结。半固态产品的性能在很大程度上取决于其微观组织结构,但半固态形态复杂,传统的二维表征手段对材料内部空间结构的理解可能存在误差。对半固态浆料的二维微观组织和三维显微组织表征技术进行总结分析,为理解金属半固态浆料的微观结构演变和微观组织与性能之间的关系提供了理论基础。

基于ANSYS-FLUENT的云南某锡矿尾砂料浆管道输送设计研究

以云南某锡矿井下充填管道为对象,经流变实验获得了该矿山全尾砂流变参数,并采用布金汉方程对尾砂料浆阻力损失进行了初步计算,最后运用ANSYS-FLUENT软件进行了模拟计算,并对模拟结果进行了深入分析。结果表明,较优方案为C1,即水泥量为300 kg/m^(3),质量浓度为72%的尾砂料浆能够在管道内安全输送2600余米,充填流量可达110 m^(3)/h,满足了矿山井下充填制备站至各采场空区的充填需求,确保了充填系统的安全、可靠和高效运行。进一步研究分析发现,在管道内输送的尾砂料浆速度和压力存在边界层效应;管输阻力损失随尾砂料浆的屈服应力及黏度的增加而增加,并得出了阻力损失与屈服应力及黏度之间的关系表达式。本文针对充填采矿法中矿山尾砂料浆合理、安全地管道输送,制定了简便高效的计算、模拟和分析方法,为充填采矿法的实际应用提供了有益指导。

浆料浸渍辅助PIP工艺制备C/HfC-SiC复合材料的微观结构及性能研究

针对高速飞行器对于防热/承载一体化超高温陶瓷基复合材料的迫切需求,以及现有反应型HfC先驱体存在的成本高、效率低和致密效果差等不足,本研究将HfC亚微米粉体配制成稳定的陶瓷浆料,利用浆料加压浸渍辅助先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备了HfC基体均匀分布的C/HfC-SiC复合材料,探讨了HfC含量对于复合材料微观结构、力学与烧蚀性能的影响。结果表明,当HfC实际体积分数为13.1%~20.3%时,复合材料密度为2.20~2.58 g·cm^(-3),开孔率约为5%。通过单层碳布加压浸渍陶瓷浆料,HfC颗粒能够分散到纤维束内部,且在复合材料中分布比较均匀。提高HfC含量会降低复合材料纤维含量,其力学性能也呈现出降低趋势。当HfC体积分数为20.3%时,复合材料的密度、拉伸强度和断裂韧性分别为2.58 g·cm^(-3)、147 MPa和9.3 MPa·m^(1/2);经氧乙炔焰烧蚀60 s后,复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.0062 mm/s和0.005 g/s,烧蚀过程中形成的熔融相Hf_(x)Si_(y)O_(z)能覆盖在材料表面,起到良好的保护作用。

充填料浆中气泡作用机理及其流变特性演变规律

充填料浆是由固-液-气三相组成的悬浮体,长期以来有关充填料浆研究重点多是固-液两相的流变特性,而气相因素对于具有复杂流变特性的料浆影响却鲜有报道。气相成分可以显著降低充填浆体的屈服应力、黏度,对于改善管道输送性能、降低管道磨损等方面具有显著优越性。首先,通过控制引气剂(TTAB)掺量调节料浆含气量,并测定充填料浆表面张力、空气体积分数、流变性能等参数,探寻料浆中气泡对其流变性能的影响规律。其次,引入毛细管力(F_(cay))、无量纲屈服应力(τ_(ref)/τy)气泡演变模型来分析料浆内气泡演变特征,以期探明气泡对料浆流变特性的作用机理。结果表明,当充填料浆含气量较低时(<12.5%),气相因素对悬浮体料浆流变特性影响甚微,而伴随含气量增加气泡对充填料浆流变特性的影响愈发显著。引气剂作用下气泡表面对料浆内细颗粒体产生斥力,降低了水泥、固废(尾砂)等细颗粒的吸附力,导致料浆屈服应力表现为递减趋势,其流动性呈现增强趋势。基于毛细管力(F_(cay))与无量纲屈服应力(τ_(ref)/τ_(y))理论分析了充填料浆不同含气量下流变特性演变机制,当含气量增加(12.5%~27.7%),料浆的表面张力、屈服应力降低,气泡挤压变形;高含气量下(接近28.6%),料浆内气泡极易破裂。另外,气泡滞留充填体内部导致强度劣化,为此就气泡对充填体力学性能影响及其解决措施开展了探索,并提出了3点有效措施。通过揭示气泡对于充填料浆流变特性影响与其演变特征规律,为高泡充填减阻减磨技术发展提供理论支撑。

涤纶长丝织物上浆浆料类型判别

涤纶长丝织物上浆浆料主要有水分散性聚酯浆料和聚丙烯酸酯浆料两大类,为了准确鉴别涤纶长丝织物上浆浆料的类型,通过分析水分散性聚酯浆料和聚丙烯酸酯浆料的分子结构差异,采用阳离子染料染色法、紫外光谱分析法、傅里叶红外光谱分析法、EDS能谱分析法等方法,对涤纶长丝织物上两种浆料进行鉴别。结果表明:可以通过0.2 g/L NaOH溶液退浆后的退浆液在波长240 nm处是否有紫外吸收峰来区别两种浆料,有吸收峰的是水分散性聚酯浆料上浆涤纶长丝织物,无吸收峰的是聚丙烯酸酯浆料上浆涤纶长丝织物,而阳离子染料染色法、傅里叶红外光谱分析法、EDS能谱分析法无法准确鉴别这两种浆料。

黏性细尾砂料浆流变特性初步研究

为探究黏性细尾砂料浆流变特性,以某金矿细尾砂料浆为研究对象,借助流变仪、pH计、ICP-OES、Zeta电位仪多种手段开展料浆保水性、触变性研究,分析了金矿细尾砂料浆流变特性,探讨了料浆从层流到紊流的转变及扩展度与流变参数的关系。结果表明:①细尾砂的黏土矿物成分含量高和比表面积大的特点是影响料浆保水性、触变性、流动性以及层流—紊流转变的重要内因;②黏土矿物溶出碱阳离子使电动电位下降引起吸附水膜厚度降低,但共用吸附水膜的细尾砂颗粒间吸引力也因此增强,促进絮网结构形成和发展,使絮网结构强度提高,絮网内包裹水量因此增加,再加上较大比表面积使水膜面积增加,导致料浆吸附水量增加;③细尾砂黏土矿物成分越多,比表面积越大,被破坏的絮网结构恢复重建越困难,触变性越明显,通过增加剪切速度和降低料浆浓度可弱化触变性;④细尾砂料浆属于宾汉塑性体,黏土矿物和较大比表面积有助于使料浆维持层流,使料浆屈服应力、刚度系数增加和扩展度降低,扩展度同时受屈服应力和刚度系数控制且遵循负幂函数关系。

纳米复合聚丙烯酸酯乳液共聚浆料的制备与性能

采用纳米二氧化钛对聚丙烯酸酯乳液共聚浆料(NA)进行改性,制备了系列TiO_(2)/NA纳米复合聚丙烯酸酯乳液共聚浆料TNA,并对其性能进行了探讨。研究结果表明,在纳米TiO_(2)用量占NA浆料固含量不超过2.5%的范围内,NA浆料及TNA浆料的溶液均属于假塑性流体,且随着纳米TiO_(2)用量的增加,TNA浆料的乳胶粒子直径及其溶液表观粘度均呈递减趋势,而对涤棉(T/C:65/35)混纺纱线的粘附力则呈现先增加再降低的变化趋势;采用综合性能最优的TNA浆料溶液对13tex涤棉(T/C:65/35)混纺纱线上浆,在上浆率明显降低的情况下,TNA浆料的各项浆纱性能依然优于工厂实际浆纱生产配方。研究结果表明,TNA浆料具有调浆简单、上浆率低、浆纱性能优异与退浆废水易于治理的特点。

基于颗粒级配的尾砂料浆管输模式判据与输砂效率计算模型研究

目的:以云南某锡矿选矿厂排放的尾砂为对象,通过试验研究与数值模拟分析尾砂料浆管输模式与输砂效率的影响因素。方法:通过水筛试验测得尾砂级配分布规律,以及料浆流变试验测得料浆流变特性,并结合ANSYS-FLUENT对料浆管输模型模拟计算。结论:对比分析Wasp等判据不足,提出了基于颗粒级配的管输模式新判据,并结合级配模型与流变参数计算了输砂效率,结果与实测值的误差绝对值在5%以内,表明了新判据合理,同时构建了输砂效率计算新模型。意义:研究内容为尾砂料浆管输模式提供了新判据,可为相似情况的矿山尾砂料浆管输应用提供一定的参考价值。

填充密度和轮廓层数对浆料挤出3D打印型壳性能的影响

目的采用浆料挤出3D打印工艺直接制备具有中空网络结构的铸造型壳,研究填充密度和轮廓层数对型壳性能的影响,以优化型壳制备工艺。方法选择直线填充模式,设置填充密度从60%~100%、轮廓层数从1~3,采用铝矾土浆料制备型壳试样,并测试孔隙率、收缩率、弯曲强度和导热性。结果随着填充密度的增加,孔隙率从49.4%持续降低到36.7%,但是降幅不断缩窄;收缩率逐渐减小并具有明显的各向异性,大部分收缩率在1.5%~2.5%;弯曲强度从6.15 MPa迅速提高到9.48 MPa,但填充密度超过80%后增幅很小;铝合金液浇注实验显示导热性呈现增加的趋势。随着轮廓层数增加,孔隙率和导热性逐渐降低;弯曲强度从9.48 MPa逐渐降低到7.61 MPa;轮廓层数为1和2时收缩率相近,轮廓层数为3时收缩率大大提高,尤其是在打印高度方向。结论填充密度和轮廓层数通过改变型壳的内部网格结构和外壁厚度来影响型壳性能,当填充密度为80%和轮廓层数为1时型壳综合性能最优,浆料挤出3D打印工艺制备的型壳经铝合金试铸,验证效果良好。

丙酸酯化-叔胺化淀粉浆料的制备及其黏附性能

为改善淀粉浆料的黏附性能,以提升淀粉浆料对经纱的上浆质量,以丙酸酐(PA)为酯化剂,二甲氨基氯乙烷盐酸盐(DMC-HCl)为叔胺醚化剂,采用固定PA用量及改变DMC-HCl用量的方式,以水为介质,在弱碱性和低温条件下,对酸解淀粉(AHS)进行丙酸酯化-叔胺化处理,制备出一系列具有不同总取代度的丙酸酯化-叔胺化淀粉(PTAS)。对其进行化学结构表征、元素分析、颗粒形貌观察分析以及取代度测定,并对其与涤纶、涤/棉与棉粗纱间黏附性,以及浆液表面张力进行考察。结果表明:固定PA对AHS质量分数为4.63%、改变DMC-HCl用量为10~40 g,可制备出丙酸酯化程度为0.030、叔胺化程度为0.010~0.035的PTAS样品;化学结构表征与元素分析结合证实了PTAS的成功制备,PTAS颗粒仍保持颗粒态形貌,但部分颗粒表面产生损伤;这种复合变性能够明显改善淀粉对涤纶、棉纤维的黏附性能,提升淀粉浆液的表面活性,表现为PTAS对涤纶、涤/棉及棉3种粗纱的黏合力均明显高于AHS,表面张力明显低于后者;随着PTAS总取代度的增加,其表面张力逐渐降低、黏合力逐渐增大、对棉纤维黏附性的提升优于对涤纶纤维。