两种不同形态纳米SiO_(2)对水硬性石灰性能的影响

采用纳米SiO_(2)制备水硬性石灰材料,利用SEM、XRD和力学测试等技术手段对水硬性石灰材料的水化产物、微观结构和宏观性能等进行表征。研究了掺加0%,3%,6%,9%的纳米SiO_(2)的力学性能和表观形态;掺加的纳米SiO_(2)两种不同形态为气相型纳米二氧化硅粉状及凝胶态纳米硅溶胶。研究结果表明,粉状-凝胶状两种形态纳米SiO_(2)填充至水硬性石灰内部后,纳米SiO_(2)均可与水硬性石灰中的Ca(OH)_(2)发生水化反应,生成C-S-H凝胶并有效填充水硬性石灰砂浆内部;气相型粉状纳米二氧化硅相较于凝胶态纳米硅溶胶填充后力学强度要高,表观形态更好,更适合掺入至水硬性石灰中。

赤泥脱碱试验研究

针对拜耳法赤泥含碱高易使土壤盐碱化等难题,分别以气相纳米二氧化硅、酸性土壤、城市污泥为脱碱剂对赤泥进行脱碱试验研究。通过对赤泥脱碱前后的酸碱度测定及物相分析,研究了液固比、不同脱碱剂及添加量等因素对赤泥脱碱效果的影响规律。结果表明:纳米SiO2加入量为赤泥量的0.60%时,常温反应20天后赤泥中钙霞石矿物明显减少,有硅酸盐矿物出现并迅速增加,并伴有硬柱石生成,实现了碱的固化;赤泥与酸性土壤质量比为1∶3时,3天后赤泥接近中性;城市污泥的质量是赤泥量的10倍时,赤泥脱碱效果明显。

纳米SiO_(2)@黄麻纤维/PP复合材料多相界面结构与增韧机制

采用溶胶-凝胶法在黄麻纤维表面获得了纳米SiO_(2)(n-SiO_(2))沉积层,经过模压工艺,制备了n-SiO_(2)沉积的黄麻纤维/聚丙烯复合材料(n-SiO_(2)@黄麻纤维/PP复合材料)。通过分子动力学(MD)模拟建立了n-SiO_(2)@黄麻纤维/PP复合材料多相界面的分子模型,结合复合材料冲击性能与断口形貌的分析,揭示了此类混杂型复合材料的多相界面结构与增韧机制。黄麻纤维经过n-SiO_(2)沉积处理,其增强PP复合材料的冲击韧性提高了54.87%。n-SiO_(2)沉积层通过与黄麻纤维之间的C-O-Si化学键作用及其与PP基体分子链之间的机械锁结作用,在黄麻纤维与PP基体之间形成了界面相,使得黄麻纤维/PP复合材料的界面结合能提高了27.22%。当复合材料发生冲击破坏时,n-SiO_(2)界面相将引发“银纹效应”,使得裂纹的传播方向发生倾斜或扭转,延长了裂纹的扩展路径,消耗了裂纹传播的能量,减缓了裂纹的扩展速度。此外,在冲击失效过程中,结合性能良好的多相界面不仅能够诱导PP基体产生塑性变形,吸收大量的冲击能量,而且可将部分冲击能量传递至黄麻纤维内部,使得微纤之间发生界面脱黏。由于黄麻纤维/PP基体界面结合强度小于黄麻纤维内部微纤之间的界面结合强度,因此微纤之间的界面脱黏将会消耗更多的冲击能量。