促进自治区和教育部重点实验室和谐发展的实践与思考

重点实验室是学科建设的重要平台,本文从自治区和教育部重点实验室同在一个依托单位的实际出发,在实践中提出了区部重点实验室和谐发展的几点思考和策略。

高分子材料与工程专业应用型人才培养模式探索

随着高分子材料与其他学科的交叉、渗透和融合,我国高分子材料与工程专业的人才培养呈现迅猛发展的态势。面对这种形势,如何审时度势、与时俱进地改革人才培养模式,增强高分子专业人才的竞争力,是高分子材料与工程专业共同关注的问题。根据桂林理工大学材料科学与工程学院高分子材料与工程专业的特点,提出了本校高分子材料与工程专业人才培养定位为工程技术应用型人才。为培养高分子材料与工程专业学生具有实践能力、创新能力、创业能力和竞争能力的实用型人才,实现"提高自主创新能力,建设创新型国家"的宏伟目标,以实践教学改革为重点促进专业建设人才培养模式,全面推进"质量工程"建设与学生素质教育。

新型聚合物内养护材料对高强混凝土自收缩影响研究

内养护（internal curing）是抑制高强混凝土自收缩研究的热点。研究了新型内养护材料对高强混凝土自收缩的影响规律，通过孔结构分析了内养护作用机理。结果表明，内养护材料用量20~25 kg/m3、粒径〈100μm时，抑制自收缩效果较佳。当混凝土中有锰渣微粉和粉煤灰时，内养护材料（internal curing agents）可与之发挥协同抑制效应。压汞分析证实，内养护减少了混凝土中对收缩不利的9~50 nm 毛细孔数量，增加了9 nm以下凝胶孔数量。

一种合成锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的新方法

以LiNO3、Ni(CH3COO)2.4 H2O、Co(CH3COO)2.4 H2O和Mn(CH3COO)2.4 H2O为原料,采用共沉淀-燃烧法在空气中合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。采用原子吸收光谱仪(AAS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和充放电测试仪对合成产物的成份、形貌、结构和性能进行了表征。实验结果表明,所合成的正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2结晶良好,粒度适中,大小均匀,具有α-NaFeO2型层状有序结构和良好的电化学性能,在2.5～4.35 V电压区间充放电,其首次放电比容量达到169.05 mAh/g,第50次循环的放电比容量仍有152.83 mAh/g。在深度充电状态下具有良好的结构稳定性。

不饱和聚酯基磁性复合材料的固化工艺研究

采用非等温差示扫描量热法(DSC),研究了不饱和聚酯基磁性复合材料的固化反应过程。结果表明,固化交联剂的最佳用量为不饱和聚酯质量的30%,该复合材料的最佳成型工艺为160℃,4min,并在140℃下后固化2h。

金属模铸造Al-7Si-0.3Mg/Al_2O_3复合材料的性能研究

采用超声波辅助作用,金属模搅拌铸造制备Al2O3纳米颗粒增强Al-7Si-0.3Mg铝基复合材料,研究其显微组织和力学性能。结果表明,合金组织晶粒得到细化,弥散的纳米颗粒均匀分布于基体,合金材料屈服强度和抗拉强度有显著增强,延展性能得到改善。材料通过T6热处理后强度和延展性有大幅度提高。

拓扑绝缘体HgTe纳米材料制备技术

概述了近期碲化汞纳米材料的各种制备技术的研究进展,并总结了制备、技术中出现的问题。结合晶体生长机理,分析了碲化汞量子点、纳米线等典型的形貌特征。介绍了碲化汞制备技术研究中具有代表性的几个课题组的研究动向。结合本课题组的研究进展,讨论了碲化汞制备过程中碲源和汞源所存在的问题。最后展望了碲化汞的制备技术改进。

利用含锌工业固废制备高纯氧化锌的工艺研究

针对氧化锌尾矿和废弃水渣等工业固废中有价锌难以回收的问题,以当地工业含锌固废为原料,利用碳热还原氧化法,制备了高纯氧化锌微粉。通过HSC Chemistry进行热力学计算和试验研究结合的方式,分析了含锌废渣中硅酸锌与碳还原反应的热力学过程。讨论了配碳量、焙烧温度、焙烧时间以及CaF_(2)对硅酸锌还原过程锌产率的影响。结果表明,在以CaF_(2)为催化剂时,1000~1100℃催化效果最显著。得出最佳工艺条件:在温度为1100℃、保温时间40 min、碳含量20 wt%、CaF_(2)添加5 wt%的条件下锌产率(氧化锌回收率)为97.44%。对挥发产物进行结构和成分分析,其物相为六方纤锌矿结构的氧化锌晶体,粒度大小2~4μm,纯度达到了99.47%。

高铁低品位红土镍矿酸浸工艺研究

研究了用硫酸从印尼某高铁低品位红土镍矿中加压酸浸镍、钴、铁,并探讨了浸出渣中铁品位变化及常压、加压下的浸出动力学。结果表明:在酸矿比260 kg/t、温度250℃(对应水蒸气压力4.0 MPa)、液固体积质量比3/1、搅拌速度300 r/min、粒度100目、反应时间1 h条件下,镍、钴、铁浸出率分别为98.1%、98.3%、4.7%,铁品位可达51.3%;加压和常压下,镍、钴浸出过程均符合界面化学反应控制的收缩核模型,加压下反应活化能分别为116、91 kJ/mol,常压下反应活化能分别为41、53 kJ/mol;常压下主要是针铁矿的浸出,高压下主要是铬铁矿、磁铁矿等矿相的浸出。

KH550表面改性氧化石墨烯/酚醛树脂复合材料的力学性能和摩擦性能

采用Hummers法对天然鳞片石墨进行氧化处理和超声剥离制备氧化石墨烯,通过γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)与氧化石墨烯(GOs)反应得到改性氧化石墨烯(MGOs)。采用模压成型方法制备MGOs/酚醛树脂(PF)复合材料。利用热重分析(TGA)、红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)分析其表面改性效果,研究不同MGOs含量的MGOs/PF复合材料的力学性能、摩擦性能,利用扫描电镜(SEM)观察复合材料磨损面的形貌。结果表明,GOs经KH550改性后彼此间形成共价键连接,MGOs的热稳定性显著提高;MGOs的加入能有效提高复合材料的力学性能和摩擦性能;其中,MGOs/PF复合材料的冲击强度提高了45.5%,弯曲强度和弯曲模量分别提高了36.7%、26.7%。

氧化石墨烯/酚醛树脂原位复合材料的热性能和动态力学性能

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),通过超声分散与苯酚、甲醛进行原位聚合,将所得原位聚合树脂与其它填料一起通过辊炼、模压成型制备GO/酚醛树脂(PF)原位复合材料。研究GO含量对GO/PF原位复合材料的热性能、力学性能、动态力学性能、蠕变和应力松弛的影响,使用扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料的冲击断面形貌。研究结果表明,当GO加入量为1%时,GO/PF原位复合树脂的初始热分解温度比纯酚醛树脂(PF)提高了55.8℃;当GO加入量为0.25%时,GO/PF原位复合材料的冲击强度提高18.6%;当GO加入量为0.5%时,GO/PF原位复合材料的储能模量比纯PF复合材料提高78.3%,Tg提高了8.9℃。SEM观察发现,GO/PF原位复合材料的冲击断面凹凸不平,表明GO的加入能有效提高PF复合材料的力学性能。

剑麻纤维/聚丙烯木塑复合材料的热氧老化性能研究

以剑麻纤维(SF)、聚丙烯(PP)为原料,经熔融共混、模压成型工艺制备木塑复合材料。探讨了SF/PP复合材料的力学性能、热性能随老化时间和SF含量的变化规律,借助扫描电镜对复合材料老化前后的冲击断面进行微观结构分析。结果表明:老化后复合材料的冲击强度、弯曲强度和弯曲模量随剑麻含量的增加而降低;同时,复合材料中PP相的结晶速率、结晶度也有所降低,但复合材料的热稳定性基本没有变化。

剑麻纤维/玻璃纤维混杂增强聚丙烯复合材料的结构与性能

采用熔融共混和模压成型方法将废剑麻纤维(SF)和玻璃纤维(GF)混杂增强聚丙烯(PP)制备SF/GF/PP木塑复合材料。研究复合材料力学性能、热性能、晶型结构和微观结构,探讨混杂纤维增强基体树脂的界面行为。结果表明:所制得复合材料的冲击强度、弯曲强度和弯曲模量都有不同程度的提高。同时,热稳定性、PP相的结晶速率及结晶度也有所提高,晶态结构无变化,仍是典型的α晶型。

含柔性链超分散剂对SF/PP木塑复合材料结构和性能的影响

以马来酸酐(MA)、聚乙二醇(PEG)、烯丙基磺酸钠(SAS)等为原料,通过自由基共聚合成了含柔性链且具有两亲结构的水溶性超分散剂。研究了复合材料的力学性能、热性能、晶型结构和微观结构,探讨了复合材料的界面增容机理。结果表明,当超分散剂的用量为3%(质量分数,下同)时,复合材料的冲击强度达22.09 kJ/m2,比未经超分散剂处理的复合材料提高了40%,材料的结晶度也有所提高,但晶型仍以α-PP为主。

氧化石墨烯/二氧化硅协同改性环氧树脂复合材料的制备及表征

以氧化石墨烯(GO)、硅溶胶、甲苯二异氰酸酯为原料,合成二氧化硅接枝氧化石墨烯(SiO2-g-GO)化合物,并用于改性环氧树脂制备SiO2-g-GO/环氧树脂复合材料。采用红外光谱(FT-IR)、广角X射线衍射(WAXD)、热重分析(TGA)、动态机械分析仪(DMA)及扫描电镜(SEM)对复合材料性能进行表征。结果表明,当SiO2-g-GO用量为5 phr,材料冲击强度提高到38.79 kJ/m2,是纯环氧树脂的2.2倍左右;同时,拉伸强度、弯曲强度及弹性模量分别提高了1.35倍、1.45倍、1.42倍。TGA及DMA研究表明,改性后复合材料的起始分解温度、最大分解温度、储能模量和玻璃化转变温度Tg分别比环氧树脂有明显的提高。冲击断面的SEM表明,SiO2-g-GO对环氧树脂固化物有明显的增韧效果。

剑麻纤维素微晶/酚醛树脂复合材料的力学性能和摩擦性能

采用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)对自行制备的剑麻纤维素微晶(SFCM)进行表面改性,采用双螺杆挤出机对SFCM与酚醛树脂(PF)进行熔融共混,采用模压成型方法制备SFCM/PF复合材料。研究不同SFCM含量的SFCM/PF复合材料的力学、摩擦学性能,并采用扫描电镜(SEM)观察磨损面的形貌。结果表明,SFCM的加入能有效提高复合材料的力学性能和摩擦性能,当SFCM含量为6%时,复合材料的冲击强度提高了55.56%,SFCM含量为4%时,复合材料的弯曲强度提高了31.37%;SEM观察发现,改性后的SFCM为微纤维形态,径向尺寸为10μm;热重分析表明,改性SFCM初始分解温度比剑麻纤维提高了60℃。

介孔SBA-15对不饱和聚酯树脂及其复合材料性能的影响

采用自制介孔SBA-15,利用原位聚合法制备SBA-15/不饱和聚酯(UP)原位树脂。通过模压制得SBA-15/UP复合材料。利用冲击、氮气吸附-脱附、蠕变和应力松弛测试、摩擦测试、扫面电镜等测试手段对SBA-15/UP原位树脂及其复合材料的性能进行表征,研究不同SBA-15含量对SBA-15/UP复合材料性能的影响。结果表明,聚合后,SBA-15的孔径减小。SBA-15的加入能有效改善SBA-15/UP复合材料的摩擦性能和尺寸稳定性,蠕变和应力松弛性能明显得到改善。当SBA-15加入量为2%时,体积磨损率降低了19.58%,冲击强度提高了29.83%。

化学激发剂对水泥-锰渣胶凝材料性能的影响

采用不同化学激发剂提高锰渣活性,并寻求制备水泥-锰渣胶凝材料的最佳配比和制备工艺。试验结果表明,一定条件下硫酸盐激发剂和自制FJS激发剂均可以单独激发锰渣活性,经激发的水泥-锰渣胶凝材料的安定性、凝结时间、强度均能满足复合水泥42.5强度等级要求。碱性激发剂的激发效果较差,其中固体硅酸钠会导致胶凝材料凝结时间缩短2-2.5 h。激发剂复掺的效果取决于所用激发剂的种类。SEM分析和XRD分析均表明,水化产物中大量层状结构托勃莫来石有助于提高水泥-锰渣胶凝材料的强度。采用适当的激发剂掺入方式,并控制激发剂和锰渣的掺入量,可以制得性能良好的水泥-锰渣胶凝材料。

Ni/Al-LDH/MCNTs原位复合材料的制备与电化学性能

以Ni(NO3)2·6H2O、Al(NO3)3·9H2O、尿素和MCNTs为原料,采用原位均相沉淀法制备了MCNTs含量(质量分数)分别为1%、3%和5%的Ni/Al-LDH/MCNTs复合电极活性材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)表征了材料的微观结构和形貌;采用循环伏安(CV)、电化学交流阻抗(EIS)和充放电测试研究了该复合材料作为镍氢电池正极材料的电化学性能。结果表明,在Ni/Al-LDH中复合MCNTs能够提高材料的电化学活性,降低电化学反应电阻,显著改善材料的大电流充放电性能。其中MCNTs含量为3%的Ni/Al-LDH/MCNTs复合材料具有最佳的电化学性能,在200、500、1000和2000mA·g-1电流密度下的放电比容量分别为330、321、307和288 mA·h·g-1,而未复合MCNTs的Ni/Al-LDH在2000 mA·g-1电流密度下放电比容量仅为205 mA·h·g-1。

热致性液晶聚合物/酚醛树脂/氧化石墨烯混杂复合材料的性能研究

采用熔融挤出法将热致性液晶聚合物(TLCP)与酚醛树脂(PF)熔融挤出,分别加入改良Hummers法制备的氧化石墨烯(GO)、硅烷偶联剂改性GO(KH550-GO、KH560-GO),制备了TLCP/PF/GO混杂复合材料,研究了加入GO对TLCP/PF/GO混杂复合材料的力学性能、摩擦磨损性能的影响。结果表明,硅烷偶联剂处理的GO能一定程度提高复合材料的摩擦磨损性能和力学性能,特别是TLCP/PF/KH560-GO混杂复合材料的摩擦因数稳定,在150℃和250℃下的体积磨损率分别降低了20.6%和23.1%,材料的冲击强度提高了18.6%。