阻燃聚丙烯复合材料的研究进展

介绍了阻燃聚丙烯的研究背景和应用现状,分析了阻燃聚丙烯的阻燃机理。重点从无卤阻燃和含卤阻燃两个方面综述了阻燃聚丙烯复合材料的国内外研究进展。最后展望了阻燃聚丙烯复合材料的发展趋势。

椰糠型生态保育基质的水力-入渗特性及配比寻优

[目的]荒漠戈壁因降水量少、蒸发量大等环境因素胁迫,植被稀疏,水土流失严重。探索适宜的土壤改良方法,以提升其保水性、持水性,对于荒漠化防治及戈壁生态农业发展十分重要。[方法]以无椰糠基质组别T0(风沙土∶有机肥∶人造泥炭=7∶3∶1)为对照,对理化性质较好的3组配比椰糠型生态保育基质(风沙土∶椰糠∶有机肥∶人造泥炭=3.5∶3.5∶3∶1或3∶4∶3∶1或2∶5∶3∶1,依次为T1、T2、T3)进行水力-入渗特性试验;利用离心机法测定基质水分与吸力的关系,探究该基质的水力特性;再通过室内定水头土柱入渗试验分析基质的入渗特征;并以测定的各项指标为基础,结合坐标综合评定法进行配比寻优。[结果]T1、T2、T3组别较之T0组别,田间持水量分别增加10.22%,12.13%,14.99%,全有效水含量分别增加8.10%,8.81%,12.83%;在吸力水头的对数值P f=1.8~3.8阶段(基质吸力对数值),各组别比水容量均值大小为T3>T2>T1>T0;根据灰色关联分析,入渗能力大小为T3>T2>T0>T1。[结论]适宜比例椰糠混掺改变基质的有效水含量和孔隙分布比,显著提升基质的保水持水能力。从理化性质、水力及入渗特性角度综合来看,T3配比最优。

Nano-Sb_2O_3/BEO/PP复合材料阻燃性能

球磨混入溴化环氧树脂(BEO)和改性nano-Sb_2O_3以提高聚丙烯(PP)的阻燃性能,采用垂直燃烧(UL94)和极限氧指数(LOI)研究nano-Sb_2O_3/BEO/PP复合材料的阻燃性能,用扫描电镜(SEM)分析燃烧产物微观形貌,借助傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和热重分析(TGA)研究Sb-Br阻燃体系协同作用机理。结果表明:改性nano-Sb_2O_3与BEO的反应可延长Br·在燃烧区的时间,从而消耗更多OH·和H·达到阻燃的目的。当改性nano-Sb_2O_3含量为7%(质量分数,下同),BEO含量为21%时,nano-Sb_2O_3/BEO/PP复合材料具有优异的阻燃性能,其极限氧指数值为28.6%,垂直燃烧等级UL94为V-0级。

液相汽化TG-CVI法制备C/C复合材料的组织和性能

为了提高C/C复合材料的致密化速率,本研究以环己烷为碳源前驱体、普通碳毡为预制体,设计了前驱体蒸发与热解碳沉积一体的沉积装置。采用液相汽化TG-CVI法快速制备C/C复合材料,并对复合材料进行2000℃下保温2 h的高温热处理。采用偏光显微镜(PLM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪表征了复合材料的显微组织、断口形貌、物相结构及晶化程度,并采用万能试验机测试复合材料的抗弯强度。结果表明,初始密度为0.14 g/cm^3的环形预制体在温度为1000℃及压力为20 kPa下沉积20 h后,其平均密度可达1.65 g/cm^3;液相汽化TG-CVI的致密化速率为0.0755 g·cm^-3·h^-1,较传统ICVI提高了近一个数量级;复合材料的组织均为粗糙层热解碳,弯曲强度约为63.24 MPa,断裂形式为假塑性断裂。复合材料经2000℃下2 h热处理后,C(002)层间距显著减小,微晶由乱层结构向理想石墨转化,具有较高的石墨化度。

镍基单晶高温合金资源中关键金属的浸出行为研究

以镍基单晶高温合金磨削废料为研究对象,选用常压三元氧化酸浸体系实现了高温合金的快速溶解,考察了搅拌速率、浸出时间、盐酸、硝酸和双氧水等因素对关键金属浸出率的影响。结果表明,当V(HNO_(3))/V(H_(2)O)=0.24、V(H_(2)O_(2))/V(H_(2)O)=0.24、V(HCl)/V(H_(2)O)=2、搅拌速率为200 r/min、浸出时间为3 min时,Ni、Co、Cr、Re的浸出率均达到了95%以上,W的浸出率为53%。基于上述结果进一步研究了关键金属在该体系中的浸出动力学模型、赋存状态、氧化溶解机制和浸出渣的主要组成。研究发现Ni、Co、Cr、Re和W的浸出均符合化学控制模型,总的浸出速率受化学反应速率控制,Ni、Co、Cr、Re主要以M_(x)Cl_(y)的形式存在,而W以钨酸盐的形式存在。浸出渣主要由WO_(3)、TaO和Ta_(2)O_(5)组成。此外,结果还表明浸出渣中各物相的含量与浸出液中各离子的含量成反比,说明浸出过程研究结果具有可靠性和有效性。

CeCl_(3)对工业电解液中钴电沉积层的晶粒细化作用

稀土元素具有较强的吸附性,可以提高电沉积过程中的形核率,从而通过阻碍晶粒长大来改善沉积层的微观组织。本文为了研究不同浓度的氯化铈(CeCl_(3))对工业电解液中钴电沉积层的晶粒细化作用,采用普林斯顿电化学工作站,通过阴极极化曲线、循环伏安曲线和计时电流曲线分析不同浓度的CeCl_(3)对钴电结晶行为的影响;利用扫描电子显微镜和原子力显微镜分析沉积层微观组织及粒径尺寸,并通过X射线衍射分析其择优取向和晶体结构。结果表明:工业电解液中添加不同浓度的CeCl_(3)会使得钴的沉积电位发生负移,过电位增大,形核弛豫时间tm缩短,加快了钴电沉积过程的形核速率;但是添加CeCl_(3)并不会改变钴的电结晶形核/生长机制,在峰值电流之前均为三维瞬时形核方式;随沉积时间的延长,形核曲线逐渐偏离三维瞬时形核曲线并趋于稳定,且钴沉积层晶体结构也不会发生改变,仍为密排六方结构(HCP)。当添加0.4 g/L的CeCl_(3)时,晶粒取向由(■)面择优生长转变为(■)和(■)晶面择优生长,沉积层的晶粒分布均匀,晶粒也得到了明显的细化。

斑块状沙化草甸周围气流流场特性的数值风洞实验

为探讨沙化草地斑块状草甸下垫面条件下的风沙侵蚀机制,将草甸概化为多孔介质,通过附加源项改进湍流模型,以期精确表征草甸对来流的干扰作用,再基于Hesp(2019)现场试验中草甸覆盖度工况,验证Standard k-ε、RNG k-ε和Realizable k-ε模型并寻优后,结合黄河上游玛曲段近地面(2m高度处)风速,开展草甸覆盖度15.75%(稀疏)、31.05%(中度)和60.15%(稠密)和起沙风速7m/s(低)、11m/s(中)和15m/s(高)下单个斑块状草甸(1m×1m)周围正向来流条件下的流场特性数值风洞实验.结果表明:草甸水平向流场总体呈现迎风侧形成半圆形低速区、背风侧形成半椭圆遮蔽区并呈辐射状向顺风向拓展、两侧局部加速的绕流特征.垂向风速总体呈现为迎风侧风速减弱、正上方骤然加速、背风侧大范围减速规律.覆盖度一定时,草甸周围平均风速随来流风速增大而逐渐增大;来流风速一定,覆盖度增大时,草甸背风侧平均风速先增大后减小.草甸周围风速分布符合正态分布,迎风侧为高狭峰,背风侧为低阔峰;迎风侧风速分布可拟合为高斯模型的变异函数,背风侧风速变异函数与来流风速和覆盖度存在密切关系.本文提出的RNG k-ε改进湍流模型可作为精确表征柔性草甸周围复杂流场的数学模型,以期为进一步模拟中、大尺度草甸风沙流场奠定理论基础.

硫酸铈(Ⅳ)对镍沉积层晶粒细化和电结晶行为的影响

在工业电沉积镍的过程中,镍的晶粒尺寸将会直接影响其在工业生产中的使用情况。因此,细化沉积层晶粒就显得尤为重要。本文选用三电极体系,通过测试工业电解液中不同(0~1.5 g/L)硫酸铈(Ⅳ)浓度下阴极极化曲线、循环伏安曲线和计时电流曲线,探究硫酸铈(Ⅳ)对电沉积镍电结晶行为的影响规律;通过扫描电镜和X射线衍射对哈林槽实验获得的镍沉积层的晶粒尺寸和结构取向进行分析,探究硫酸铈(Ⅳ)对工业电解中镍沉积层晶粒细化及晶体生长取向的影响。结果表明:添加硫酸铈(Ⅳ)后,镍的起始沉积电位发生负移,阴极过电位增大,硫酸铈(Ⅳ)的加入对镍的电结晶起促进作用。未加入硫酸铈(Ⅳ)时,沉积层晶粒粗大不均匀;随着添加剂的加入,使镍沉积层晶粒明显细化;当硫酸铈(Ⅳ)的浓度为0.6 g/L时,峰值电流最大且形核弛豫时间最短,沉积层晶粒尺寸最小,细化效果最优,因此,0.6 g/L硫酸铈(Ⅳ)为硫酸铈(Ⅳ)的最优添加浓度。

不同粒径的Sb2O3对PBT阻燃性能的影响

为了改善聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的阻燃性能,采用先机械球磨共混、后熔融注塑的方法制备了Sb2O3/BPS-PBT复合材料.研究了Sb2O3粒径对复合材料阻燃性能的影响,并分析了复合材料的阻燃机理.结果表明:Sb2O3使PBT初始分解温度提前,热分解速率减慢;添加相同质量分数的Sb2O3,纳米Sb2O3在气相阻燃中的效率和促进残炭形成的催化作用均优于微米Sb2O3;当溴化聚苯乙烯(BPS)和纳米Sb2O3的质量分数分别为10%和5%时,复合材料的LOI为28.3%,UL94达到V-0级.

电解镍与电积镍的结构和性能对比

为了研究可溶性/不可溶性阳极隔膜电解工艺生产的电解镍与电积镍在结构和性能之间的差异,利用XRD、SEM等分析手段进行择优取向、晶粒尺寸、微观组织及断口形貌等计算和分析。结果表明:电解镍的品质要明显优于电积镍的品质,电积镍和电解镍表面(200)面都呈现出单一高择优生长,截面(111)面和(200)面也都呈双择优取向。两种电沉积镍的晶粒尺寸都为几十个纳米,电解镍平均晶粒尺寸为34.3 nm,小于电积镍的平均晶粒尺寸47.6 nm,说明电解镍的晶粒更为细小。两种电沉积镍的生长机制都是由开始时的螺旋位错生长变为累积长大机制,两者表面显微组织都有平行于表面的棱锥状脊阶,部分区域出现类似于菌落状或胞状形态。两者截面显微组织都为层片状,靠近始积片区域沉积层晶粒为细小等轴晶,越远离始极片区域沉积层晶粒尺寸越大且择优取向越明显。但电解镍表面脊阶较为集中且数量庞大,而电积镍脊阶分散且数量较少,多以零散菌落状或胞状形态分布。两种电沉积镍塑性都较好,都为韧性断裂。电积镍的抗拉强度和硬度要高于电解镍,但塑性较电解镍差。电积镍韧窝内分布着较多的球形或不规则形状的夹杂物,而电解镍鲜见夹杂物存在。

合金元素对Co-8.8Al-9.8W高温合金组织及粗化行为的影响

利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)研究了随时效时间和时效温度的改变,合金微观组织、γ′相的粗化行为和二次相析出的变化,分析合金元素对Co-8.8Al-9.8W-2X(X为Mo、Nb、Ta、Ti和Ni,摩尔分数,%)合金中γ′相粗化行为的影响。结果表明:5种合金γ′相尺寸均随时效温度的提高和时效时间的延长而长大,且γ′相尺寸的变化满足LSW粗化理论,但时效过程中γ′相的体积分数明显减少;时效过程中,2Mo和2Ni合金γ′相形貌出现球化现象,而2Nb、2Ta和2Ti合金仍保持较高的立方度;5种合金随时效温度的提高,粗化速率变化趋势不同,930℃时的粗化速率比870℃时的高很多;2Ni、2Ta和2Ti合金粗化速率常数在3种时效温度下均较低,但在930℃时,2Ta和2Ti合金粗化速率常数上升明显;合金二次相主要在晶界析出,且以DO_(19)-Co_(3)W相为主,2Ti合金晶界处析出链状的二次相,经EDS分析,该相为Co Al相,此相在晶界处形貌不规则,在晶内呈针状或不规则状。

炭纤维增强层状热解炭/碳化硅基复合材料的制备及性能研究

以普通炭毡为预制体,在炭纤维表面经多次反复沉积热解炭(PyC)和碳化硅(SiC)层,最终制备出炭纤维增强层状PyCSiC炭/陶复合材料。对复合材料微观结构、物相组成及断裂行为进行分析,结果表明:靠近炭纤维周围的层状PyC-SiC复合材料厚度均匀、致密,层状结构清晰,远离炭纤维处层状结构难以分辨;结合三点弯曲载荷-位移曲线及SEM断口形貌可以判断复合材料断裂方式为阶梯型断裂,裂纹在层间界面发生了明显的偏转,炭纤维增强层状PyC-SiC复合材料的韧性得到明显提高。

Ce_(2)(SO_(4))_(3)对铜电沉积层晶粒细化的作用研究

采用添加不同浓度Ce_(2)(SO_(4))_(3)的工业电解液在哈林槽中进行电沉积获得阴极铜沉积层,通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)及X射线衍射仪(XRD)分析铜沉积层微观形貌、晶粒尺寸及晶面取向,通过阴极极化曲线(LSV)、循环伏安曲线(CV)及计时电流曲线(CA)研究不同浓度Ce_(2)(SO_(4))_(3)对铜沉积层电化学行为的影响。结果表明,铜沉积层有一定的取向性,在(220)择优取向程度最大,Ce_(2)(SO_(4))_(3)浓度增加,(220)择优取向程度逐渐减小。同时,在工业电解液中加入Ce_(2)(SO_(4))_(3)并不改变铜的电结晶形核机制,仍为三维瞬时形核,成核数密度增大,过电位增大。当Ce_(2)(SO_(4))_(3)的添加量为0.8 g·L^(-1)时,阴极极化程度以及成核数密度最大,有利于晶核的形成,抑制了晶粒的长大,可以获得晶粒细小的铜沉积层。

椰糠型生态保育基质栽培对辣椒品质及产量的影响

以‘甘科4号’辣椒为试材,以当地常规栽培作为对照(CK),采用温室大棚栽培的试验方法,研究椰糠、风沙土、人造泥炭、有机肥配比分别为5∶2∶1∶3(T1)、4∶3∶1∶3(T2)、3.5∶3.5∶1∶3(T3)、3∶4∶1∶3(T4)、2∶5∶1∶3(T5)、1∶6∶1∶3(T6)、0∶7∶1∶3(T7)复混形成的模块化生态保育基质对辣椒生长特性及产量的影响,以期为探索西部荒漠戈壁工业化土壤改良及特色生态农业发展提供新路径。结果表明:不同生育期下,T2~T5处理可促进辣椒长势(株高、茎粗、株幅),根系、品质和产量亦显著提高,且各项指标均随椰糠含量增加呈现先增大后降低的趋势;相较CK,T5处理下单株结果数和单株产量分别增加了9.47%、19.65%。利用VIKOR法对各处理的品质及产量进行综合评价显示,T5处理下辣椒品质及产量最优,利益比率最小,为0.019。研究结果进一步证明椰糠型生态保育基质(椰糠含量占比30%~55%)适合荒漠化土地上的辣椒种植。

纳米Sb_2O_3增强聚丙烯基复合材料力学性能

通过球磨分散法和熔融共混法制得纳米Sb_2O_3/溴化环氧树脂-聚丙烯(BEO-PP)阻燃复合材料试样。采用XRD、DSC、拉伸和冲击性能测试,研究了纳米Sb_2O_3/BEO-PP阻燃复合材料的力学性能及其增强机制。研究结果表明:采用球磨法改性后的纳米Sb_2O_3颗粒在PP基体中的分散性和黏结性能得到明显改善;纳米Sb_2O_3颗粒的加入可改善PP基复合材料的强韧性;随着纳米Sb_2O_3质量分数的升高,纳米Sb_2O_3/BEO-PP复合材料的力学性能呈现出先升后降的趋势,PP基体的结晶度逐渐增高;当纳米Sb_2O_3颗粒添加量为2wt%时,纳米Sb_2O_3/BEO-PP复合材料表现出优异的综合性能。

大面积EBSD方法对电解镍板的研究

利用大面积电子背散射衍射(EBSD)拼接技术,对电解镍板在生长方向上的晶粒形貌及尺寸、择优取向、晶界特征分布等随着沉积的变化进行了研究,并通过SEM观察镍板的微观形貌。结果表明:镍晶粒随着沉积的进行由细小的等轴晶粒转变为粗大的柱状晶,尺寸呈微纳米级;晶体取向在沉积初始没有强的择优取向,最终转变为<001>取向;沉积初期,大角度晶界占比80%以上,随着沉积的进行,大小晶界的比例在沉积层不同位置出现差异;镍沉积层中大量相邻晶粒间以∑3、∑9、∑27孪晶界为界,其中∑3晶界频率达到65%以上。在始极片不同表面形成的镍沉积层长大方式不同,细晶粒表面按照形核长大方式生长,在自由生长的表面镍原子直接并入晶格,没有经历形核过程。

高温热处理对电沉积镍微观组织和力学性能的影响

为了提高电沉积镍后续塑性变形能力,利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)、显微硬度仪、电子万能材料试验机等手段,研究高温热处理对电沉积镍微观组织和力学性能的影响。结果表明,经热处理后,电沉积镍(111)面的衍射峰强度几乎是最强的;始极片晶粒优先长大,逐渐跨界面生长,沉积层晶粒也逐渐长大,微观组织趋于均匀化。经高温热处理后其显微硬度明显下降,从185 HV0.2降低至79.1 HV0.2,最高降低了57%;其中1100℃×8 h热处理后电沉积镍始极片与沉积层间界面消失,整体组织均匀性最佳,平均抗拉强度降低了31.13%,平均伸长率提高了128.46%,为最优的高温热处理工艺。

电积钴板微观组织结构及力学性能对比

研究了3种电积钴板的微观组织结构和力学性能之间的差异,采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了3种电积钴板的择优取向、晶体结构和微观组织形貌;并分析了3种电积钴板的强度、硬度和韧性。结果表明:3种电积钴板均是密排六方结构(hcp)的纯钴相,晶粒取向随机。A-Co板沉积层均匀致密、孔洞较少,而B-Co板和C-Co板的沉积层较为分散且存在大量的孔洞。同时A-Co板表面的平均晶粒尺寸最小,沉积层晶粒大小分布均匀,B-Co板表面的平均晶粒尺寸最大,沉积层晶粒大小分布不均匀。3种电积钴板截面的始极片都是柱状晶结构,且始极片两侧的生长方式不同。由力学性能分析发现A-Co板的抗拉强度和硬度均高于其它2种钴板,但是韧性较差。综上所述,A-Co板的品质要明显优于B-Co板和C-Co板的品质。

Ta和Mo点位偏好对Co-Al-W合金γ'相的影响

为了研究Ta元素和Mo元素对Co-Al-W基高温合金γ′相强度和形貌的影响,构建γ′-L12超胞结构,对其6个非等效点位进行掺杂计算,分析能量结构和力学性能;并制备Co-8.8Al-9.8W-2X(X=Ta,Mo)合金,对合金进行5%和10%的压缩变形,使用透射电镜(TEM)对合金γ′相形貌和位错形态进行分析。结果表明:Ta原子掺杂时优先占据Al2位置,会使得γ′-L12掺杂结构的强度以及组织稳定性升高;Mo原子掺杂时优先占据W6位置,掺杂效果则正好与Ta原子相反。由于在合金化时Ta原子优先占据在Al2位置,导致了γ′相强度升高,2Ta合金在进行压缩变形时γ′相形貌可以保持为立方状,位错对γ′相的切割破坏较为有限;而2Mo合金由于Mo原子优先占据W6位置导致γ′相强度降低,进行压缩变形时γ′相形貌由立方状转变为筏排状,位错对γ′相的破坏较为严重。

几种阴极铜微观组织及力学性能对比

为了获得高品质的阴极铜,对国内四家公司传统电解法生产的阴极铜进行了微观组织及力学性能对比研究。通过XRD、OM、SEM对阴极铜微观形貌、晶粒尺寸、晶面取向及断口形貌进行分析,通过万能试验机、冲击试验机、显微硬度仪对电解铜板的力学性能进行分析。结果表明:四家公司传统电解法生产的阴极铜表面均在(220)晶面表现出强择优取向,织构的均匀化对晶粒细化有一定的作用,同时晶粒尺寸与力学性能之间存在一定关系,表现为晶粒尺寸越小,材料强度、硬度、韧性越高,但晶粒的细化影响了材料的塑性变形能力,使延伸率降低。另外,四家公司阴极铜均呈现出典型韧性断裂所具有的特征,在拉伸过程中出现的异常断裂现象表明结瘤等缺陷的存在会对阴极铜的性能造成巨大的影响。