低温煤焦油增韧酚醛泡沫的制备及性能表征

本研究以低温煤焦油为原料,部分替代石油基苯酚制备煤焦油基酚醛泡沫(CPF),对CPFs的化学结构、表观形貌、压缩强度、粉化率、热稳定性、阻燃性能和隔热性能进行了表征。结果表明,CPFs与常规酚醛泡沫的化学结构相似。与常规酚醛泡沫相比,30%CPF和40%CPF的压缩强度分别增加了18.3%和55.9%;且由于脂肪结构如烷基酚的引入,使得泡沫的韧性显著提高,其粉化率分别下降了22.9%和50.8%。此外,CPFs在低温下的热稳定性增加。尽管CPFs的极限氧指数下降,导热系数增加,但依然保持较好的阻燃和隔热性能。这说明低温煤焦油能够高比例地替代苯酚制备出性能优良的酚醛泡沫,为低温煤焦油的高值化利用提供了新的思路。

低阶煤中氢键作用的色散校正密度泛函理论研究

本研究以苯酚…苯酚、苯酚…苯、苯酚…二苯醚、苯酚…喹啉和苯甲酸…苯甲酸为对象,采用色散校正的密度泛函理论分别研究褐煤中自缔合OH、OH-π、OH-醚O、OH-N和COOH-COOH之间形成的氢键。此外,还研究了氢键供体中取代基(CH3-、CH3O-、OH-、NH2-、COOH-和NO2-)对氢键的影响。对上述复合物进行了几何优化,并计算了能量、Mulliken电荷分布及振动频率。从优化的结构中可以看出上述复合物之间都存在氢键,所有复合物中O-H键键长都比苯酚中自由羟基的长,这表明这些复合物之间存在相互作用。其中,羧酸…羧酸复合物中O-H键的键长最长。此外,通过Mulliken电荷分布可看出上述复合物之间存在电荷转移。基于振动频率分析,所有的O-H键伸缩振动都发生了红移,尤其是羧酸…羧酸和苯酚…喹啉复合物,这可为煤中羟基振动的红外光谱分析提供依据。根据键能不同氢键强度按以下顺序依次递减:COOHCOOH>OH-N>自缔合OH≈OH-醚O>OH-π,这与振动频率的分析结果一致。此外,不同取代基对氢键作用的影响不同。