炭泡沫中Si含量对碳化硅多孔陶瓷 组织和性能的影响

研究炭泡沫预制体中Si添加量的变化对碳化硅多孔陶瓷的组织及性能的影响. 以中间相沥青添加一定质量分数的Si粉为原料,经发泡工艺制备含Si的炭泡沫预制体并结合反应烧结工艺制得碳化硅多孔陶瓷. 对碳化硅多孔陶瓷的微观形貌、相组成、孔隙率、孔筋密度和抗弯强度进行分析与测试. 结果表明:随着炭泡沫预制体中Si量的增加,碳化硅多孔陶瓷的孔隙率下降,孔筋密度增加,抗弯强度提高. 当Si的质量分数为50%时,多孔陶瓷孔筋完全由SiC相组成,孔筋密度为3.14g/cm3,多孔陶瓷的抗弯强度达到23.9MPa,对应孔隙率为55%.     

酚醛树脂的物化性质对其发泡行为的影响

以4种酚醛树脂为原料,在不添加固化剂的前提下,通过构建酚醛树脂的物化性质与发泡工艺和泡沫炭孔结构的内在关系来完善自发泡机理。研究结果表明:当不添加固化剂时,酚醛树脂的裂解行为及其黏-温特性是影响其发泡行为的关键因素;发泡过程中,当酚醛树脂的黏度低于2×104 Pa·s时,可以制得球形、孔径为300~500μm、孔结构均一的泡沫炭;发泡压力将影响泡沫炭孔结构的均一性及泡孔密度。     

中间相沥青基介孔炭的表征及其用作锂离子电池负极材料的电化学性能

以中间相沥青为碳源、CaCO_3为模板,制备中间相沥青基介孔炭(MPMC)。采用XRD、SEM、TEM等手段表征所制介孔炭的结构和形貌,并将其用作锂离子电池的负极材料,测试电化学性能。结果表明,所制MPMC具有丰富的介孔结构和较大的比表面积及孔体积,随着CaCO_3质量分数的增加,MPMC的比表面积和孔体积先增加后减小,当CaCO_3的质量分数为70%时,所制MPMC的比表面积和孔体积最大;MPMC用作锂离子电池负极材料具有良好的电化学性能,能有效提高锂离子电池的可逆比容量,具有良好的循环稳定性和倍率性能。     

生物质重油与生物沥青制备及性能

为了制备生物沥青,缓解道路建设对石油沥青的依赖性,以木屑为生物质原材料,采用热液化方法制备生物质重油,将重油掺至50~#基质沥青中制备生物沥青,部分替代石油沥青。首先,采用红外光谱、扫描电镜、热重分析仪微观表征方法,分析生物质重油的物化性质;然后通过三大指标(针入度、软化点、延度)考察重油掺量对生物沥青基本物理性能的影响;以水煮法评价了生物沥青的黏附性,利用差示量热扫描仪(DSC)、动态剪切流变仪(DSR)分析生物沥青的低温性能、高温性能及蠕变恢复性能。试验结果表明:重油与70~#基质沥青存在相似的化学结构,且有较好的热稳定性,165℃时的热分解率仅为3.6%;重油中存在直径约3μm的球形颗粒生物炭,有利于提高生物沥青的高温性能;随重油掺量的增加,生物沥青的针入度增加,软化点、延度及玻璃化转变温度T_g降低,低温性能提升,且能保持较好的黏附性能;当重油掺量(质量分数,下同)为10%时,生物沥青的性能与70~#基质沥青最为接近;生物沥青的车辙因子与复数剪切模量介于50~#与70~#基质沥青之间,生物沥青较70~#基质沥青有更好的高温抗永久变形能力与抗剪切性能;平均应变恢复率与平均不可恢复蠕变柔量的计算结果均表明生物沥青的蠕变恢复性能优于70~#基质沥青。     

生物炭改性沥青的路用性能

为改善沥青的路用性能并兼顾环境效益,选择生物炭对沥青进行改性,采用高速剪切法制备不同掺量的生物炭改性沥青,通过沥青三大指标试验、60℃动力黏度试验、布氏旋转黏度试验(RV)、旋转薄膜烘箱老化试验(RTFOT)等对其进行性能评价。试验结果表明,生物炭可有效提高沥青材料的高温性能及温度稳定性,其掺量达到12.5%时改性效果为最佳;生物炭改性沥青的动力黏度和布氏黏度均随生物炭掺量的增加而不断增大,表明生物炭改性剂具有显著的增稠作用,可提高改性沥青的黏结及抗流动变形能力;不同生物炭掺量的残留针入度比均高于基质沥青的,软化点增量均小于基质沥青的,生物炭改性沥青的抗老化性能得以改善。此外,生物炭沥青的应用具有良好的环境效益和经济效益。     

酚醛树脂基泡沫炭的制备工艺改进及在光谱电化学中的应用

以聚氨酯泡沫为模板,利用酚醛树脂制备过程中的碱催化剂对模板进行原位开孔,经酚醛树脂浸渍-固化-炭化过程制备了网状泡沫炭.该工艺省去了传统方法中聚氨酯模板预开孔的过程,简化了实验步骤,得到了高开孔率的泡沫炭.所得泡沫炭展现了典型的三维立体网状大孔结构,孔径范围约为400～600μm,具有较高的抗氧化温度和较低的石墨化程度.研究了泡沫炭作为电极测量铁-邻二氮菲配合物的电化学行为,发现泡沫炭电极在铁-邻二氮菲配合物溶液中出现了氧化还原峰,在510nm波长处的吸光度随着工作电位的提高而降低,且电极具有一定的透光性,表明所得泡沫炭有望发展为良好的光透电极材料.     

铝电解TiB2/C复合阴极用煤沥青的无机改性

采用无机粒子改性法在200℃下对煤沥青进行改性,分析无机粒子(Al2O3粒子或TiB2粒子)对改性煤沥青结构与性能以及改性沥青基TiB2/C复合阴极性能的影响。研究结果表明:改性煤沥青的结焦值和软化点比未改性煤沥青均有较大提高。无机粒子的添加进一步提高改性煤沥青的结焦能力,但降低改性煤沥青的软化点,与对比改性煤沥青相比,Al2O3粒子和TiB2粒子改性煤沥青的软化点分别降低4.5℃和2.0℃,结焦值分别提高4.85%和5.35%。经过1 000℃炭化,其残炭率相对于对比试样分别增加3.01%和5.87%。与对比复合阴极相比,Al2O3粒子和TiB2粒子改性煤沥青基复合阴极的密度分别增大0.45%和1.79%,开孔率分别降低5.08%和5.78%,电阻率从52.93μΩ·m分别降低到48.86μΩ·m和49.95μΩ·m,抗压强度从24.21 MPa分别增加到28.78 MPa和28.06 MPa,电解膨胀率分别降低0.10%和0.16%。无机改性粒子均匀地分布于粘结剂煤沥青炭中。     

DBDPE复合阻燃剂对SBS沥青性能的影响

为了研究十溴二苯乙烷(DBDPE)复合阻燃剂对SBS改性沥青性能的影响,采用极限氧指数试验、烟密度试验、针入度试验、延度试验、软化点试验、动态剪切流变试验和弯曲梁流变试验等方法,分析不同阻燃剂掺量下SBS改性沥青阻燃抑烟性能、物理性能和流变性能。研究结果表明:DBDPE复合阻燃剂对SBS改性沥青性能具有显著影响,其阻燃抑烟性能显著提高;随着DBDPE复合阻燃剂掺量的增大,SBS改性阻燃沥青极限氧指数逐渐提高,其烟密度等级逐渐降低,当阻燃剂掺量(质量分数,下同)大于8%时,其极限氧指数大于24%且烟密度等级降幅较小,阻燃抑烟性能提升有限,SBS改性阻燃沥青针入度和延度逐渐降低,软化点逐渐提高,当阻燃剂掺量小于12%时其延度大于20 cm,当阻燃剂掺量大于12%时其软化点提高的幅度较小;DBDPE复合阻燃沥青高温抗变形能力显著提高,随着阻燃剂掺量的增大,SBS改性阻燃沥青抗车辙因子、蠕变恢复率逐渐增大,但当阻燃剂掺量大于8%时其提高的幅度较小;DBDPE复合阻燃沥青低温抗裂性能逐渐降低,随着阻燃剂掺量的增大,SBS改性阻燃沥青的低温蠕变劲度模量逐渐提高,低温蠕变速率逐渐降低,但当阻燃剂掺量大于12%时二者变幅较小。综合考虑BDDPE复合阻燃剂对SBS改性沥青阻燃性能、抑烟性能及高低温流变性能的影响可知,当其掺量为8%～12%时的技术性能较好。     

长炭纤维网对PEMFC用炭纸性能的影响

向炭纸初坯中引入长炭纤维网,以改性酚醛树脂为黏合剂对炭纸坯体进行浸渍,经模压固化、炭化和石墨化工艺制得质子交换膜燃料电池(PEMFC)用炭纸。研究长炭纤维的添加对炭纸性能的影响。研究结果表明:在兼顾炭纸具有优良透气性的前提下,长纤维的加入对炭纸起到了既增强又增韧的效果,并且提高了炭纸的导电能力;当添加的长炭纤维占炭纸初坯的10%(质量分数)时,炭纸的综合性能最好,其性能参数如下:厚度为0.23 mm,密度为0.47 g/cm3,电阻率为2.39 m-.cm,抗拉强度、抗弯强度及弯曲挠度分别为28.15 MPa,83.89 MPa和1.1 mm,孔隙率为75.8%,透气率为4 906.75 m3/(h.kPa.m),满足燃料电池气体扩散层用炭纸的需要。     

制备条件对蜂窝状MnO_x/ACH催化剂低温脱硝性能的影响

以酚醛树脂为黏结剂,在活性炭(ACH)表面担载MnO_x制备蜂窝状MnO_x/ACH催化剂,考察了制备工艺条件对MnO_x/ACH催化剂低温脱硝活性的影响。结果表明,酚醛树脂质量分数越高,所制ACH的机械强度越大,对孔道堵塞越严重;脱硝活性随着酚醛树脂质量分数的增加而逐渐降低。当载锰量(Mn的质量分数)为3%~15%时,随载锰量的增加脱硝活性增加;继续增加载锰量,脱硝活性变化不大。在300~600℃内,脱硝活性随煅烧温度的升高呈先增加后降低的趋势。此外,由于空气氧化使得低价态的锰氧化物转化为高价态的锰氧化物,从而导致脱硝活性大大提高。其中,在酚醛树脂质量分数为25%、载锰量为10%、400℃煅烧并经空气氧化的最佳工艺条件下,该催化剂在200℃下NO转化率达95%左右。     

对叔丁基苯甲醛改性沥青性能研究

以中温煤沥青为基质沥青、对叔丁基苯甲醛为改性剂和对甲苯磺酸为催化剂,采用化学交联-减压蒸馏法分别在Ar气氛和减压环境下对中温煤沥青进行改性,并考察反应条件对沥青的软化点和残炭率等性能的影响.结果表明,改性沥青性能受改性剂的加入量、反应温度、反应时间和反应压力影响较大.在改性剂与煤沥青质量比为0.2、催化剂加入量为5%时,在反应温度为180℃以及20kPa×8h条件下,制得软化点高达151.5℃、残炭率为75%的优质沥青.     

生物质炭对黑土磷吸附-解吸特性的影响

利用平衡法研究添加不同质量分数的3种生物质炭(玉米秸秆、稻壳和松木)对黑土中磷吸附和解吸特性的影响.结果表明:随着生物质炭添加质量分数的增加,生物质炭对黑土中磷的吸附量先增加后减少,当添加质量分数为1.2%时,黑土对磷的吸附量最大;添加不同生物质炭对黑土中磷的吸附能力影响顺序为:松木玉米秸秆稻壳;添加松木生物质炭的黑土对磷的实际最大吸附量为0.697mg/g;添加生物质炭的黑土对磷的吸附量和解吸量均随加入磷溶液质量浓度的增加而增加,但增加幅度逐渐变小;添加生物质炭的黑土对磷的等温吸附曲线符合Langmuir吸附方程.     

砂卵石地层土压平衡盾构施工渣土改良试验

砂卵石地层土压平衡盾构施工时需进行渣土改良,提高渣土的流塑性.针对成都砂卵石地层采用泡沫、膨润土和聚合物进行改良,进行室内塌落度试验、搅拌试验和泥浆黏度试验来确定配比.研究结果表明,钠基膨润土比钙基膨润土具有更好的膨化能力,且不发生分层,更适用于渣土改良.案例中膨润土单独改良的合理配比为泥浆质量分数14.3%,注入量体积比20%.泡沫改良时注入率受渣土含水率影响较大,土体含水率越大,泡沫最佳注入率越小.泡沫加膨润土共同改良比两者单独改良效果要好,选择泡剂质量分数为3%、泥浆质量分数为14.3%,添加量在某一个范围,有多种组合都可以满足要求;当泥浆注入量体积比为12%时,泡沫最优注入量体积比为15%～20%;当泥浆注入量体积比为6%,泡沫最优注入量体积比为30%～35%.当地下水丰富时,需要添加聚合物;正常情况下也可降低膨润土泥浆浓度,添加聚合物,来节省膨润土用量,从而降低工程成本.     

植物修复收获物热解制备生物炭过程中重金属的稳定性研究

基于重金属污染土壤植物修复过程中产生大量含重金属的生物质收获物,以含重金属芦竹收获物为研究对象,通过在芦竹收获物中添加化学固定材料,研究其热解制备生物炭过程中As,Cd和Pb等重金属的稳定与富集特征。研究结果表明:热解过程中生物质中重金属主要富集在生物炭中,其质量分数及存在形态明显受热解温度、热解时间、固定材料种类及添加量等因素影响;在250℃下添加0.5%(质量分数,下同)的Na OH、热解0.50 h,生物炭产率达到86%;芦竹生物质热解制备生物炭过程中As的稳定适宜条件为在300℃添加2%Na OH,热解2.00 h;Cd的稳定适宜条件为在250℃添加5%Fe Cl3,热解0.50 h;Pb的稳定适宜条件为在400℃添加5%Ca CO3,热解1.00 h;添加Fe Cl3热解得到的生物炭比表面积达到0.31 m2/mg,重金属固定率提高;添加固定材料Na OH后热解制备的生物炭中As主要以残渣态存在,添加Ca CO3,Al2O3和Fe Cl3等固定材料后热解制备的生物炭中As主要以可氧化态存在;添加Na OH,Ca CO3,Al2O3和Fe Cl3等固定材料后热解制备的生物炭中Cd主要以残渣态存在,Pb主要以可氧化态存在。     

RAP掺量对泡沫温再生沥青混合料路用性能影响

为确定泡沫温再生沥青混合料中旧路面铣刨料(RAP)的合理添加比例,进行了不同RAP掺量(质量分数,全文同)下泡沫温再生沥青混合料目标配合比设计及其路用性能分析,研究结果表明:随着RAP掺量的提高,泡沫温再生沥青混合料高温性能及力学强度得到提升;低温性能降低;水稳定性先提高后降低.综合考虑路用性能和经济性,推荐泡沫温再生沥青混合料适宜的RAP掺量为30%.     

中间相沥青原料对泡沫炭结构及性能的影响

考察了萘系和煤系中间相沥青原料对发泡工艺及石墨化泡沫炭结构及性能的影响.由于萘系中间相沥青比煤系中间相沥青的平均相对分子量低且分布宽,两者的最佳发泡条件分别为600℃/5 MPa、600℃/1.5 MPa.流线型域状结构及圆盘状分子结构的煤系中间相沥青易于得到高热导率、高压缩强度的泡沫炭,所制煤系中间相沥青泡沫炭的热导率和压缩强度分别为33.4 W/(m·K)、1.28 MPa.     

复合改性炭沥青稳定性研究

将两种软化剂分别掺入煤沥青,制得软化煤沥青,再与石油沥青混合,经SBS改性后得到复合改性炭沥青.采用四组分分析法和胶体不稳定指数(Ic)研究复合改性炭沥青的胶体稳定性.结果表明,加入适量的软化煤沥青能够增加复合改性炭沥青中沥青质含量,减少饱和分含量,同时达到调节芳香分和胶质含量的作用,使复合改性炭沥青的四组分含量分布合理.所制复合改性炭沥青的Ic值较低,胶体体系稳定.     

泡沫炭用作铅酸电池集流体的可行性研究

利用沥青采用有机多孔模板法制备泡沫炭,以用做铅酸电池的集流体,用循环伏安、充放电实验研究泡沫炭电极和制备的铅酸电池的电化学行为.结果表明,多孔模板法制备的泡沫炭具有三维连通开孔结构,其阴极析氢电位低于-1.25 V,能用做铅酸电池的负极集流体;泡沫炭经表面电沉积铅后阳极析氧电位达到1.5 V,能用做铅酸电池的正极集流体...     

炭阳极用煤沥青改性研究

在筛选单组分有机改性剂的基础上,采用由单组分有机改性剂和无机增炭剂组合的多组分改性剂对煤沥青进行改性实验.研究结果表明:与普通煤沥青相比,在160～175℃时,添加质量分数为2.0%~2.5%油酸和石墨粉或者添加1.0%~1.5%邻苯二甲酸二丁酯和石墨粉可以降低煤沥青的黏度至31～190 mPa.s,其高温结焦值与对比沥青的接近;多组分改性沥青结构组成基本不变,软化点下降3-9℃.     

复合催化剂和开孔剂对慢回弹软质聚氨酯泡沫泡孔结构的影响

以慢回弹泡沫聚醚多元醇GLR-2000(羟值230 250 mg KOH/g),普通软泡聚醚多元醇EP-330N(羟值3337 mg KOH/g)及聚合物多元醇POP3628(羟值25 29 mg KOH/g)等为主要原料,制备慢回弹聚氨酯泡沫.利用扫描电子显微镜(SEM),电子拉力机等手段研究了催化剂二月桂酸二丁基锡(T12)和开孔剂Y-1900的含量对其泡沫孔径尺寸,开孔率以及力学性能影响.结果表明:当多元醇质量总份数为100份,三乙烯二胺(A33)质量份数为0.35份,随着T12含量增加,泡沫孔径减小,开孔率逐渐降低.当T12质量份数为0.06份时,慢回弹聚氨酯泡沫拥有良好的泡孔结构,无塌陷、中空开裂等情况.随着Y-1900含量的增加,泡孔孔径逐渐减小;当Y-1900含量低于0.5份时,随着Y-1900含量的增加,泡沫开孔率逐渐上升,泡沫硬度逐渐降低,当Y-1900质量份数达到0.5份,开孔率和硬度不发生变化.