粉煤灰基地聚合物材料的研究进展

地聚合物(Geopolym er)是硅铝质无机原料通过矿物聚缩而生成的一种以硅铝四面体为单元的无定形三维网状无机聚合物,兼有陶瓷、水泥、高分子材料的特点,近年来,因其可以协同处置大量固体废弃物成为新的研究热点。本文基于地聚合物的研究发展历史,重点介绍了粉煤灰基地聚合物的原材料、激发剂、成型制度、养护制度等制备工艺技术,并结合地聚合物的宏观性能和微观结构的研究现状,阐述了粉煤灰基地聚合物的反应机理,还进一步介绍了其在固化重金属废弃物方面的发展前景。最后,指出了粉煤灰基地聚合物研究存在的问题及需要突破的瓶颈。

低胶凝材料自密实混凝土的研究

分析低胶凝材料自密实混凝土的研究需求及其设计理念;阐明巴斯夫公司所采用的Glenium6000 SDC系列高性能减水剂在低胶凝材料自密实混凝土中的重要意义;列举低胶凝材料自密实混凝土的最佳设计及应用案例。

静电纺丝纳米纤维的应用进展

近年来静电纺丝技术在制备纳米纤维领域得到了广泛应用,被认为是制备纳米纤维最简单有效的方法之一。通过静电纺丝法制备的纳米纤维具有长径比大、孔隙率高、比表面积大等优点,在过滤材料、生物医学、传感器以及其他特殊领域都有着良好的应用前景。主要介绍了近几年来国内外静电纺丝纤维在过滤吸附膜、生物医学、传感器、防护应用及其他一些特殊领域中的研究现状,并展望了静电纺丝纳米纤维的发展趋势和研究方向。

紫外光固化二氧化硅／丙烯酸酯亲水杂化薄膜

紫外光照射下制备了用于改善玻璃表面亲水性的二氧化硅/丙烯酸酯透明杂化薄膜,其水接触角小于5°,具有优异的亲水性。讨论了反应时间、反应温度、丙烯酸羟丙酯用量和正丙醇用量与薄膜亲水性的关系。通过SEM对薄膜表面形貌进行了研究,发现薄膜具有多孔结构,SiO2溶胶粒子均匀分布在膜层中。研究表明,以硅溶胶(ml)与丙烯酸羟丙酯(mol)配比为50∶0.15在40℃时反应1 h制备杂化溶胶,且涂膜液用20%(质量)正丙醇稀释时所制备的杂化薄膜亲水性最好。

钢渣活性激发及其机理的研究进展

钢渣是炼钢时的副产品,具有和水泥熟料相类似的矿物和化学组成,因此具有潜在的活性。本文介绍了目前4种主要的钢渣活性激发方法,即预激发、物理激发、化学激发以及热力学激发。并详细地分析了各种方法的激发机理,及重点阐述了碱激发和酸激发的激发效果。最后做出预测:未来应着重采用物理和化学相结合的方法对钢渣活性进行激发。

静电纺丝复合纳米纤维研究进展

静电纺丝是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝的加工技术,是获得纳米尺寸纤维的有效方法之一。然而单一组分的纳米纤维已经难以满足应用的需求,而采用两种或两种以上的聚合物(或聚合物/填料颗粒)进行静电纺丝得到的复合纳米纤维逐渐受到了人们的关注。文中总结了由静电纺丝技术制备的复合纳米纤维及其性能等方面的研究进展。主要包括复合物/碳复合纳米纤维、聚合物/金属复合纳米纤维、聚合物/粘土复合纳米纤维、共混物复合纳米纤维、装饰型复合纳米纤维等。

甲基三甲氧基硅烷改性硅溶胶憎水膜的制备

制备了用于增强玻璃表面憎水性的甲基三甲氧基硅烷(MTMS)/硅溶胶/丙烯酸羟丙酯透明薄膜。讨论了MTMS的水解温度、pH值、MTMS与硅溶胶的反应时间、MTMS用量与薄膜憎水性的关系。采用红外光谱和原子力显微镜表征了涂膜表面的官能团种类、数量和微观结构。研究表明,将MTMS在40℃、pH=3的条件下水解,再与酸性硅溶胶的体积比(r)为0.1,在60℃下反应2h,所得的产物制备的涂膜的憎水性最好,水接触角可达127°。

土聚水泥的聚合反应与研究现状

分析了土聚水泥的化学成分以及矿物组成;讨论了其水化产物的形态以及结构特点;概述了土聚水泥具备的性能特点;介绍了土壤聚合反应的机理,指出土聚反应产生的过程是介稳状态的偏高岭土等无定型硅铝化合物在碱性激活剂及促硬剂的作用下经历一个由解聚到再聚合的过程,从而形成类似地壳中一些天然矿物的铝硅酸盐网络状结构;将土壤聚合反应的过程分为5个部分。

废旧聚氨酯硬泡的解交联研究

采用二乙醇胺作为解交联剂,将废旧聚氨酯(WPUR)硬泡在HAAKE流变仪中进行化学降解,并采用傅里叶转换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热分析和凝胶含量测试等分析手段,研究了解交联剂、加工温度和加工时间对降解产物结构的影响。结果表明,当WPUR硬泡与二乙醇胺质量比为10∶1时,随着加工温度的升高,WPUR硬泡的降解速率加快。当加工温度由170℃升到220℃,流变曲线达到平衡的时间从30 min缩短到9 min,WPUR硬泡的凝胶含量由74.2%降到45.4%。FTIR分析证实了降解产物为带有氨基和羟基的解交联的PUR。在200℃下,当WPUR硬泡与二乙醇胺质量比为5∶1时,把加工时间进一步延长至30 min,则WPUR硬泡的凝胶含量由91.4%下降到3.6%,降解产物的玻璃化转变温度由75℃下降至36℃,间接证明WPUR硬泡的交联结构已基本解除。

聚合物改性碳纳米管及其对PVC增韧的研究

通过原子转移自由基聚合法合成了PMMA-Br、PBA-Br和PMMA-b-PBA-Br3种聚合物,采用叠氮法分别用它们修饰单壁碳纳米管(SWNT)。通过红外光谱、拉曼光谱、热失重法和透射电子显微镜综合分析了其修饰效果;并用经聚合物修饰的SWNT制备了PVC/SWNT纳米复合材料。结果表明,在100gPVC中加入0.1g经聚合物修饰的SWNT后,纳米复合材料的力学性能明显提高,其中PVC/PMMA-b-PBA-SWNT纳米复合材料的冲击强度是纯PVC的4倍;PVC/PMMA-SWNT纳米复合材料的冲击强度是纯PVC的3.2倍,断裂伸长率提高了2.5倍,拉伸强度提高了16%,弯曲强度提高了18%;PVC/PBA-SWNT纳米复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别是纯PVC的1.13倍和2.26倍;通过扫描电子显微镜分析了聚合物的增韧机理。

汽车玻璃超亲水涂膜的制备

合成了硅溶胶/丙烯酸羟丙酯杂化溶胶,采用紫外固化工艺,制备了超亲水汽车玻璃涂层。膜层的水接触角小于5°,铅笔硬度达到5H。讨论了硅溶胶浓度、丙烯酸羟丙酯相对含量等对薄膜亲水性、硬度、外观的影响。通过X-射线光电子能谱仪(XPS)、红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等手段表征了膜层的组成和微观结构,分析了膜层的组成和微观结构对其性能的影响。

聚己内酯接枝改性MWNTs对PVC抗静电性能的影响

采用酸化、酰氯化、接枝等一系列反应成功地在MWNTs表面接枝聚己内酯(PCL),并通过红外光谱、拉曼光谱、热重、透射电镜等方法对其结构进行了表征。采用双辊塑炼后压制成型的方法制备了PVC/改性MWNTs纳米复合材料,并对其抗静电性能进行了测试表征及初步探讨了其导电机理。

钢渣和矿渣复合开发利用的正交试验研究

研究了钢渣/矿渣比例对钢渣-矿渣复配胶凝材料体系性能的影响;并在此基础之上加入适当激发剂和改变钢渣微粉比表面积进行正交试验。试验结果表明,与基准试样相比,随着钢渣/矿渣比例的增加,试样的凝结时间逐渐增加,抗压强度逐渐减小,标准稠度用水量当钢渣/矿渣比为3∶7时达到最小为25.8%;正交试验最佳配比为钢渣-矿渣总掺量为40%,钢渣/矿渣比例为3∶7,钢渣的比表面积为500m2/kg,激发剂为NS,但从提高钢渣利用率的角度出发,也可以选择钢渣-矿渣的总掺量为50%。

脱硫石膏-粉煤灰复合胶凝体系强度的改性研究

脱硫石膏是燃煤电厂、炼油厂等排放的二氧化硫采用脱硫净化工艺技术处理所得的一种工业废石膏。研究了脱硫石膏不同的煅烧温度及保温时间对脱硫石膏-粉煤灰新型复合胶凝体系抗压强度的影响,并在此基础上采用矿物激发剂与化学激发剂对该复合体系进行改性。结果显示:适当的脱硫石膏煅烧温度与保温时间、适宜掺量的矿物激发剂与化学激发剂均能提高复合胶凝体系的强度。因此,这些方法都是改善脱硫石膏-粉煤灰复合胶凝材料性能的有效措施。

废旧PU硬泡的降解及其与PP共混物的性能研究

采用二乙醇胺为降解剂对废旧聚氨酯(PU)硬泡进行降解处理,制备了降解PU/聚丙烯(PP)共混材料;研究了不同降解程度的PU硬泡对PU/PP/PP-g-MA共混材料性能的影响。结果表明:随着降解时间的增加,PU硬泡的凝胶的质量分数由91.4%下降到3.6%,降解产物的玻璃化转变温度由75℃下降到36℃;FTIR证明了降解产生了带有氨基和羟基基团的PU,这些基团成为反应增容的活性点;PU/PP/PP-g-MA复合材料的断裂伸长率由100%上升到1800%,SEM表明复合材料具有有良好的均匀性和相互作用。

还原石墨/氧化锌复合薄膜的制备及其光电转换性能

本工作研究不同过程还原的氧化石墨rGO/ZnO(reduced graphiteoxide/ZnO)复合膜的可见光激发光电转换性能。氧化石墨(GO)经KOH还原处理或NaBH4还原处理后,和氧化锌溶胶混合,通过旋涂法和热处理在F掺杂SnO2薄膜导电玻璃(FTO)衬底上形成复合薄膜。采用XRD、FTIR、FE-SEM、XPS、UV-Vis等方法对复合薄膜的晶相结构、微观形貌等进行表征,并测试了复合薄膜在可见光照射下的光电转换性能。GO的预处理过程对复合薄膜的结构影响显著,采用NaBH4对GO处理更有利于形成均匀薄膜。光电流测试结果表明不同复合薄膜均能实现可见光照射下产生光电流,其原理为rGO的光激发电子跃迁到ZnO,而空穴在rGO中迁移,在rGO与ZnO界面实现光生载流子分离。其中NaBH4处理后的rGO/ZnO复合薄膜光电流密度最大,达6×10-7A·cm-2。

粉煤灰基地聚合物反应机理及各组分作用的研究进展

地聚合物指采用天然矿物或固体废弃物及人工硅铝化合物为原料,在高碱性条件下通过矿物缩聚而形成的由硅氧四面体与铝氧四面体组成的三维网状聚合胶凝材料。地聚合物兼有陶瓷、水泥、高分子材料的特点,是近年来国内外新型绿色胶凝材料研究的热点。针对粉煤灰基地聚合物反应机理综述了国内外研究现状;介绍了Glukhovsky模型、受碱激发的描述性机理模型、纳米结构模型以及体积分数量化模型;并重点介绍了碱、硅铝组分、钙组分和水在地聚合反应中的作用。