纳米SiO_(2)改性环氧树脂碳纤维体育材料及性能试验

针对传统体育器材环氧树脂碳纤维复合材料脆性大、耐冲击性能差的问题,提出用真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VATRM)制备用于体育器材的纳米二氧化硅改性环氧树脂碳纤维复合材料,借助电子万能试验机和落锤式冲击实验机研究了该复合材料的横向拉伸性能和抗冲击性能。结果表明:当纳米二氧化硅质量分数为1%时,纳米二氧化硅/环氧树脂复合材料的横向拉伸性能最佳,断裂伸长率为0.5%;横向拉伸强度为41.7 MPa,拉伸模量为79.9 GPa,比纯环氧树脂碳纤维复合材料的横向拉伸强度、拉伸模量分别提高124.2%和12.5%。经纳米二氧化硅改性的环氧树脂碳纤维复合材料最大冲击力为2216 N,比纯环氧树脂碳纤维复合材料最大冲击力提高了37.2%左右。

纳米SiO_(2)改性陶粒混凝土冻融损伤规律及模型研究

为研究纳米SiO2改性陶粒混凝土在不同溶液冻融环境下的抗冻性能,设计了四种溶液(水、硫酸盐、碳酸盐、复合盐)冻融环境,采用快速冻融法,以质量损失率及相对动弹性模量为指标对其冻融损伤规律进行了研究,并基于试验数据建立了抗冻性能退化模型。结果表明:在盐溶液冻融环境下,陶粒混凝土质量损失及相对动弹性模量高于水冻环境;当盐溶液浓度相同时,硫酸盐溶液冻融环境对混凝土的质量及动弹性模量的损伤较碳酸盐溶液强,复合盐类溶液冻融损伤居中;基于试验数据建立的抗冻性能模型可较好地反映纳米SiO2改性陶粒混凝土在不同冻融溶液环境下的冻融损伤规律。

纤维素-SiO_(2)的制备及在净化变压器油中的应用

变压器绝缘油在电力设备运行过程中会逐渐劣化,导致变压器油电气性能、理化性能大幅降低。采用吸附相反应技术,将亲水SiO_(2)纳米颗粒固载在微晶纤维素(microcrystalline cellulose,MCC)上,制备出具有高吸附性能的改性纤维素集尘体材料,联合静电吸附技术净化处理脏污变压器油。对于SiO_(2)改性纤维素集尘体材料,通过油品净化效果测试得出,最佳的制备条件为溶胀后干燥12 h,作为硅源的正硅酸乙酯(TEOS)加入量为6 g;将上述条件下合成的改性纤维素集尘体材料,置于静电净油反应器内,二者协同净化脏污变压器油后,油品的主要运行指标如水分由最初的32.0 mg/L以上降至23.5 mg/L以下,且其他包括介质损耗因数、酸值和体积电阻率等关键指标也均已达到运行油的国家标准。可见,静电技术结合改性纤维素吸附材料能够有效吸附油中的杂质颗粒。

纳米SiO_(2)在乳化沥青中的不同形态及对乳液存储稳定性的影响

乳化沥青存储性能不足一直是影响其应用的较大问题,中国已有将纳米SiO_(2)粒子作为添加剂来改善乳化沥青稳定性的研究,但其效果不明显。该文基于Pickering乳液原理将表面改性后的纳米SiO_(2)作为乳化剂直接乳化基质沥青,探究是否比纳米SiO_(2)作为改性添加剂对乳化沥青的稳定性改善效果更佳。首先分别制备了普通改性乳化沥青A、纳米SiO_(2)做改性添加剂的乳化沥青B和基于新型纳米SiO_(2)Pickering乳液乳化的乳化沥青C共3种乳化沥青,然后通过光学显微镜与SEM,探究纳米SiO_(2)粒子分别作为乳化剂和改性剂时乳化沥青表面结构的微观形貌差异,分析3种乳化沥青中乳液颗粒的不同形态;最后通过室内乳化沥青试验和乳液颗粒粒径分析,进一步论证纳米SiO_(2)分别作为乳化剂与改性剂对于乳化沥青存储稳定性的差异及差异机理。微观与宏观试验均表明纳米SiO_(2)作为乳化剂比作改性剂能使乳化沥青具备更好的稳定性。该文的研究说明纳米SiO_(2)用作乳化剂能更好地解决乳化沥青稳定性不足的问题,具有很好的应用前景。

ZrO_(2)/SiO_(2)改性隔热纤维素微纤维气凝胶复合织物的制备及其性能

为制备一种隔热的功能纺织品,分别以涤棉混纺机织物、PP熔喷无纺布、PP纺粘无纺布为骨架材料,将经2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)介导氧化后的纤维素微纤维与Zr^(4+)、SiO_(2)前体溶液的混合液浇筑到织物表面,经冷冻干燥后制备ZrO_(2)和SiO_(2)改性的隔热纤维素微纤维(CMF)气凝胶复合织物。通过傅立叶红外(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、热成像仪、厚度仪、强力拉伸仪等对气凝胶复合织物进行表面形貌、化学组成、隔热性能及服用性能分析。结果表明:气凝胶复合织物具有较高孔隙率,且气凝胶层与织物表面结合良好;FTIR和XRD表明Zr和Si成功附着在织物表面构成耐高温层;随着气凝胶层厚度的增加,复合织物的隔热性能也有所提升。本文制备的气凝胶复合织物具备优良的隔热性能,且服用性能良好。

温敏聚合物/纳米SiO_(2)复合材料的制备与性能评价

由于目前大部分温敏增稠剂的耐温抗盐性能较差,难以适用于高深储层。以自制温敏单体(PADA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)和改性纳米SiO_(2)颗粒(N-np)为原料,通过原位聚合法制备了一种温敏聚合物/纳米SiO_(2)复合材料N-AMPA。采用正交实验优化了N-AMPA的合成条件,通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(^(1)H-NMR)等确定了N-AMPA的分子结构,考察了N-AMPA溶液的温敏增稠性能、耐温抗盐性能和抗剪切性能。研究结果表明,N-AMPA溶液在65~180℃内具有温敏增稠性能,最大增稠率达94%;N-AMPA溶液在200℃高温老化后黏度保留率为68%;在20%NaCl盐水溶液中,黏度保留率为63%;在剪切速率为1021 s^(-1)时其溶液黏度达50 mPa·s。与温敏聚合物AMPA相比,N-AMPA表现出良好的耐温抗盐性、较强的抗剪切性能。

强化处理对再生粗骨料物理性能的影响

在筛后重组法预处理再生粗骨料的基础上,分别以纳米SiO2改性法和CO2强化法对再生粗骨料进行强化处理,对比再生骨料强化前后物理性能并与天然骨料进行比较分析。试验结果表明:经筛后重组处理的骨料,吸水率和含泥量有明显降低;纳米SiO2改性法及CO2强化法可改善再生粗骨料性能。

体育器材用碳纤维复合材料制备及力学性能

为提升体育器材相关材料的的强度与力学性能,研究体育器材用碳纤维复合材料的制备方法及力学性能。使用浓硝酸改性碳纤维,同时利用SiO_(2)改性环氧树脂,混合两种材料,配合其他添加物质,制备出碳纤维复合材料。通过试验分析碳纤维用量、预处理温度与时长对复合材料强度影响,测试SiO_(2)使用情况及用量对复合材料力学性能影响,分析聚酰胺用量对该复合材料弯曲强度影响。试验结果显示:碳纤维用量为7%(质量分数),预处理时间为5 h,处理温度为65℃时,复合材料的拉伸强度等力学性能相对理想;SiO_(2)作为改性剂,用量为4%(质量分数)时,复合材料力学性能较好;聚酰胺用量为2.0%时,能够提升测试材料的抗弯强度。