氢氧化镁@GNP复合阻燃剂的制备及其阻燃性能

氢氧化镁(MH)因无卤无毒环境友好的特点广泛用于聚烯烃(PO)线缆材料的阻燃,而随着电线电缆性能的不断提升使MH的应用面临更多的挑战。为实现绿色可控制备MH阻燃剂,以轻烧镁和石墨烯微片(GNP)为原料,采用水化法制备MH和MH@GNP纳米复合阻燃剂。利用正交试验设计优化,在球磨时间6 h、水热反应温度110℃和水热反应时间2 h的条件下获得了MH以及MH@GNP,形成了粒径尺寸在200 nm左右的片状MH包覆二维GNP的结构。在阻燃剂质量分数为50%的条件下,与商业MH阻燃剂产品(CMH)相比较发现,所制备的MH具有较好地抑制燃烧和降低热释放的作用,而且MH@GNP能够使无卤阻燃PO复合材料的极限氧指数达到28.2%,垂直燃烧等级达到UL94 V-1级,相较纯PO材料,PO/MH@GNP的热释放速率峰值下降55%、总热释放量下降54%。研究结果揭示了以轻烧镁作为原料的水化合成方法是一种高效无污染无副产物的绿色制备技术,能够可控制备具有一定形貌和粒度的MH阻燃剂,获得粒径为200 nm的MH薄片,同时,与二维GNP相结合,能够可控制备具有包覆结构的MH@GNP纳米复合阻燃剂,实现了阻燃性能的显著提升。

凹凸棒石和硅灰石对PTFE摩擦磨损行为影响

将凹凸棒石与硅灰石以不同配比添加到聚四氟乙烯(PTFE)中,通过机械混合、冷压烧结的方式制成PTFE/凹凸棒石/硅灰石复合材料。采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、同步热分析、邵氏硬度计、环块摩擦磨损试验机、光学显微镜、3D表面轮廓仪对复合材料的理化性能和摩擦学性能进行表征。结果表明,凹凸棒石与硅灰石的引入使得复合材料的结晶度和玻璃转化温度降低,硬度增加,同时磨损率显著降低,其中添加质量分数10%凹凸棒石与30%硅灰石的PTFE的复合材料的磨损率仅为4.1×10^(–6) mm^(3)/(N·m),较纯PTFE的磨损率降低了97.9%,减磨效果最好。研究表明,凹凸棒石与硅灰石的引入有助于在金属摩擦副表面形成转移膜,有效改善了对偶摩擦副的界面特征以及摩擦自适应性,是降低磨损率的主要原因。

硅灰石在塑料中的应用

研究了硅灰石对聚酰胺6、聚酰胺66及聚丙烯性能的影响。在聚酰胺6、聚酰胺66及聚丙烯中加入硅灰石提高了塑料的力学性能、耐热性能、尺寸稳定性,降低了吸水率和生产成本,扩大了塑料的应用领域。介绍了硅灰石的应用工艺,包括喂料、表面改性等。硅灰石在塑料中的应用有着广阔的发展前景。

冷却方式对滚塑制品结晶性能和力学性能的影响

采用不同冷却方式(水冷、风冷、自然冷和保温冷),对滚塑级线型低密度聚乙烯的结晶性能和力学性能进行了研究。结果表明,滚塑加工的冷却过程符合牛顿冷却定律,冷却系数和结晶度有着良好的线性关系,并从非等温结晶动力学理论中推导出符合牛顿冷却定律的结晶动力学方程;同时发现,结晶度和材料的拉伸强度、弯曲及冲击性能有着良好的线性关系,这为滚塑加工过程中,通过控制冷却系数,精确控制制品的力学性能提供了理论基础和实验案例。

硅灰石尾矿制备骨瓷釉料的研究

按照铅镉溶出量的限制条件,通过骨瓷釉的釉式设计,计算出尾矿以及其他原材料的用量,按工艺要求进行原料混制以及熔融,控制热工艺参数,获得性能符合要求的熔块釉。将其中一种骨瓷釉应用于陶瓷施釉工艺中进行试制,测得其20~600℃的热膨胀系数为7.2×10^-6/℃,白度82.1,光泽度112.5,表面光滑平整,具有良好光泽,热稳定性良好。铅溶出量<0.05mg/L,镉溶出量<0.01mg/L,符合无铅釉的规定。

工业废渣制备熔渣改质剂的生产研究

资源化利用工业废渣铝灰,以高压成型工艺生产熔渣改质剂,该改质剂质地坚硬、不破碎、无粉末,投入钢水时不起灰尘,利于环保。将熔渣改质剂在转炉出钢精炼工序中进行测试,RH处理前炉渣中(Fe O+Mn O)平均含量达到了9.58%,且转炉残渣中Fe O含量平均去除率达到69.98%。

工业废渣制备硅灰石的工艺研究

资源化利用工业固体废弃物金属镁还原渣,将其磁选除铁后,配合其他矿物助剂以满足硅灰石的成分要求,物料采用三相交流电熔法熔融,以熔融晶化工艺制备高长径比硅灰石。工艺余热进行回收,可用于矿物原料的烘干和预热。析晶后的硅灰石晶体采用圆盘式气流粉碎机加工,获得长径比20∶1,粒度1 250目的针状粉。

粉煤灰制备洁净钢精炼渣工艺研究

将工业固体废弃物粉煤灰资源化利用,采用碱石灰联合烧结法,将粉煤灰中的氧化铝与其他成分分离,再进一步应用烧结晶化工艺制备高碱度精炼渣。生产的产品铝酸钙精炼渣为洁净钢生产工艺的高端冶金辅料,试制精炼轴承钢代替传统石灰脱硫工艺,脱除率提高到82.9%;同时可代替萤石造渣,减少氟污染;利用粉煤灰制备精炼渣大量节约了矾土资源,利于经济可持续发展。

凹凸棒石–硅灰石/PTFE复合材料摩擦磨损性能及其机理

将机械力化学改性后的凹凸棒石和硅灰石粉体添加到聚四氟乙烯(PTFE)中,通过机械搅拌、冷压烧结制成矿物/聚合物复合材料。采用X射线衍射、Fourier变换红外光谱、扫描电子显微镜、热重–差热同步热分析、偏光显微镜、X射线光电子能谱、邵氏硬度计和环块摩擦磨损试验机对复合材料的理化性能及其摩擦磨损特征进行了研究。结果表明:添加凹凸棒石和硅灰石后,PTFE复合材料的结晶度、玻璃转化温度降低,硬度增加,摩擦系数稍有增加但磨损率显著降低。研究认为,凹凸棒石和硅灰石有利于金属摩擦副表面转移膜的形成,有效改善了PTFE复合材料与对偶金属摩擦副摩擦界面的自适应性,是导致摩擦副磨损率显著降低的主要原因。