二步法合成酚醛树脂结合剂的研究

采用二步法合成工艺合成了甲阶酚醛树脂,研究了醛酚摩尔比、催化荆品种对酚醛树脂残碳量的影响。当采用碱金属碳酸盐作催化剂;醛酚摩尔比为1．35～1．37时;树脂具有最高的残碳量。采用最优化工艺合成的液体酚醛树脂残碳量达到49％。与一步法合成工艺相比,残碳量提高4～5％,抗氧化温度提高40～50℃。由此合成的结合剂适用于含碳耐火材料的制造。     

铝电解预焙阳极原料配方对阳极过电位的影响

铝电解碳素阳极过电位高达400～600 mV,导致吨铝电耗和原铝的生产成本增加.作者通过不同原料配方(沥青量和残极添加量)工业试验预焙阳极取样,在实验室用"改进断电流法"进行阳极过电位测试,考察了铝用碳素阳极生产中粘结剂沥青含量和残极添加量对阳极过电位的影响.研究结果表明随着沥青量的增加,试验阳极的过电位变化不大,但略有降低;添加残极时带入的Na3AlF6,AlF3,Al2O3和NaF等杂质,可加速阳极过程的电化学和表面转化步骤,从而降低阳极过电位;阳极孔隙度过高可导致阳极过电位增大.     

含碳耐火材料用新型碳质结合剂的对比分析

研制开发了含碳耐火材料用新型碳质结合剂,与德国Rütgers Chemicals公司生产的CARBORESP碳质结合剂进行了分析比较,结果表明：新型碳质结合剂为整体中间相沥青,焦化膨胀性和残炭率高,热失重起始温度高于300℃,其焦化结构为薄带状叠合的板状炭质结构。新型碳质结合剂在结构及性能上与CARBO-RESP大致相似。     

紫外老化对沥青化学组成与分子结构的影响

为研究紫外老化对沥青微观结构的影响,本文通过对四种沥青分别进行四组分、红外光谱和核磁共振等试验,研究了紫外老化下沥青的四组分、特征峰、官能团等化学组成指标和氢谱图、碳谱图、氢原子含量、分子结构参数等分子结构指标的变化,并通过分子结构指标对化学组成指标的表征,分析了分子结构变化对沥青化学组成变化的影响。结果表明:紫外老化后沥青更趋于形成沥青质分子,而沥青质的转化来源主要为芳香分,且含量越高老化后的损失率越高;同时羰基和亚砜基会随着老化的时间增加先快速增加之后趋于平缓,其中羰基指数可表征沥青老化的产生,而亚砜基指数可评价沥青抗老化的能力。紫外老化下沥青芳香环会发生缩合程度增大、环烷基取代基增加以及氢的取代、结构异化等反应;同时高紫外光子能量也会使脂肪碳发生断键,断键的脂肪碳连接到芳香环上提高了化学稳定性。由表征分析可见,沥青的化学组成主要受芳香结构、支化度和芳香环系缩合指数的影响较大。     

碳化硅添加剂对含碳钙锆复合耐火材料性能的影响

研究了碳化硅添加剂对含碳钙锆复合耐火材料抗氧化性能的影响·结果表明碳化硅添加剂通过如下两方面改善了耐火材料的抗氧化性:一方面碳化硅将气氛中的一氧化碳还原为碳,部分地补偿耐火材料中碳的氧化而提高了耐火材料的抗氧化性;另一方面,碳化硅添加剂通过改善耐火材料的显微结构而提高了耐火材料的抗氧化性·添加碳化硅能够明显地减少耐火材料中的大尺寸气孔,从而抑制环境中的氧气向耐火材料内部扩散·特别是在耐火材料表面形成致密的硅酸二钙(Ca2SiO4)保护层,能够显著地提高含碳钙锆复合耐火材料的抗氧化性·     

环氧树脂高效阻燃方法的探索

为探索环氧树脂的高效阻燃方法,本文采用单独添加和同时添加两类阻燃剂的方式,得到一系列阻燃环氧树脂。考察了阻燃剂的添加方式对环氧树脂力学性能、热性能以及阻燃性能等的影响。结果表明,阻燃剂能够较好地分散于环氧树脂中,阻燃改性后具有较高的透明性。冲击试验和DSC实验表明含硅阻燃剂可有效提高材料的抗冲强度和玻璃化转变温度,分别提高到39.5 KJ/m²和165℃。热重和极限氧指数结果表明,两种阻燃剂同时添加能够产生更多的残碳(残碳由1.3%增加到10.4%)和可达到最高的氧指数(29.5%),这是由于更多的残碳可有效阻隔热质传递从而提高阻燃性。上述实验结果表明,同时添加两种阻燃剂具有更好的阻燃效果,这为环氧树脂的高效阻燃提供了一种新的思路。     

热固性钼酚醛树脂的合成工艺研究

针对普通酚醛树脂(PF)作为耐火材料结合剂使用中存在的问题，研究了以钼酸改性PF的可行性。由苯酚和甲醛先合成羟甲基苯酚，再用钼酸与羟甲基经酯化反应得到一种新型的热固性钼PF。通过正交试验与结果分析，讨论各因素对合成工艺的影响，并确定了最佳的工艺参数，在n(苯酚)：n(甲醛)：n(H2MoO4)：n(NaOH)=1：1．3：0．06：0．15，反应温度为90℃，反应时间为1h的条件下合成的钼PF残碳率可达56．31％，比一般热固性PF的残碳率高出13个百分点。表明它是比较理想的耐火材料用结合剂。     

可陶瓷化酚醛树脂基复合材料烧蚀隔热性能研究

为了提高酚醛树脂基复合材料的烧蚀隔热性能,本研究采用陕西太航高残碳热固性硼酚醛树脂(THC)系列为基体,芳碳混编布为增强相,通过添加不同比例的锆系功能性填料(陶瓷化助剂)以制备可陶瓷化酚醛树脂基复合材料.通过对改性树脂进行热失重、残碳率、导热系数和线烧蚀率的性能测试分析并辅以扫描电子显微镜(SEM)表征.研究结果表明,加入填料,在500℃以下对材料的残碳率影响不大,500℃以上能显著提高复合材料的烧蚀隔热性能,且随着填料占比的增加,影响越明显.由于填料添加量9%后会存在溶解困难,因此适用于工业生产制造的优选添加量为7%.     

国产道路沥青的^13C—NMR研究

用＾１３Ｃ－ＮＭＲ技术测定了几种国产沥青的化学组成。对沥青中各种类型的碳进行了归属。计算了沥青的芳碳率，研究了碳率与沥青质量的关系。通过对沥青老化过程中芳碳率的变化及不同类型碳的规律变化的考察，进一步讨论了沥青的老化机理，沥青蜡含量与碳谱特征区域的吸收峰面积有关联。研究结果表明＾１３Ｃ－ＮＭＲ技术是研究沥青的有效而快速的方法。     

国产道路沥青的~（13）C－NMR研究

用１３Ｃ－ＮＭＲ技术测定了几种国产沥青的化学组成，对沥青中各种类型的碳进行了归属，计算了沥青的芳碳率，研究了芳碳率与沥青质量的关系．通过对沥青老化过程中芳碳率的变化及不同类型碳的规律变化的考察，进一步讨论了沥青的老化机理．沥青蜡含量与碳谱特征区域的吸收峰面积有关联．研究结果表明，１３Ｃ－ＮＭＲ技术是研究沥青的有效而快速的方法．     

含钼氧化物对碳烟和NOx的催化去除特性

通过在MoO3上添加不同金属氧化物,制备了一系列含低熔点物质的催化剂．利用程序升温控制反应（TPR）,探讨了紧接触、松接触不同条件下活性组分和载体对碳烟的催化氧化及NOx还原活性的影响,分析讨论了碳烟和NOx同时催化去除机理．实验结果表明,添加K和某些金属氧化物能改善碳烟和催化剂的接触,提高催化活性．NiO的添加使得NOx转换效率达到最高（38％）,CuO的添加使得碳烟的起燃温度最低,不同载体的催化活性顺序为TiO2〉SiO2〉ZrO2〉Nb2O5〉Al2O3．     

苯并噁嗪/环氧树脂基耐高温防火复合材料的制备与性能研究

采用无溶剂法合成了双酚A型苯并噁嗪树脂(BOZ),添加成碳剂后与环氧树脂共固化制备耐高温树脂基体,并用该树脂基体与玻璃纤维布制备了耐高温防火复合材料。表征了噁嗪树脂的结构以及噁嗪树脂与环氧树脂的固化特性,采用TG-DTA研究了固化体系的耐热性;对添加不同成碳剂的树脂基体及其复合材料在1000℃火焰中燃烧,研究了成碳剂对材料残碳率和碳层形貌的影响。结果表明,树脂基体分解放热峰的峰顶温度为670℃;当加入质量分数5%复配成碳剂时,树脂基体残碳率为68.83%;其玻璃纤维增强的复合材料在1000℃火焰中燃烧15min后残碳率为25.82%,碳层均匀附着在玻璃纤维表面,起到隔热和烧蚀作用,使复合材料具有良好的短效防火性。     

高炉炉缸凝铁层物相分析

在高炉炉缸破损调研的基础上对高炉炉缸耐火材料热面凝铁层进行取样,利用扫描电子显微镜、物相分析等分析手段揭示了凝铁层的物相组成,并运用Thermol-calc热力学计算软件结合TCFE8数据库对铁水中石墨碳的析出温度及析出相分数进行了计算,最后揭示了炉缸凝铁层物相的形成机理.结果表明,高炉炉缸凝铁层主要由Fe相和石墨碳相交替分布组成,铁水成分对石墨碳析出温度影响较大,石墨碳析出温度远高于铁水凝固温度,铁水中C、Si元素含量对石墨碳析出相分数影响较大,而石墨碳析出相可增大铁水黏度11.9%.凝铁层中石墨碳的析出主要是由于Fe-耐火材料界面温度低于石墨碳析出温度,使得铁水中C不断向耐火材料热面迁移,进而形成Fe-C交替的分层结构.     

添加剂对铝用碳素阳极消耗的影响

铝电解生产中,碳素阳极两组分(石油焦和沥青结焦)的活性差异带来阳极的选择性氧化,是造成碳素阳极过量消耗的主要原因之一．基于阳极中杂质或添加剂对阳极活性产生的影响,作者采用分别测定石油焦和沥青结焦与CO2反应活性的实验方法,研究了AlF3及其它5种添加剂(分别用A,B,C,AlF3+C,AlF3+D代替)对二者活性的影响．结果表明,添加剂C提高了沥青结焦和石油焦的CO2反应活性;添加剂AlF3,A,B,A1F3+C及AlF3+D均可不同程度地降低沥青结焦和石油焦的CO2反应活性,并且使沥青结焦与石油焦的CO2反应活性差距缩小,使得有可能在碳阳极中采用适宜添加剂,减缓其选择性氧化,降低阳极碳耗．     

用机械合金化工艺制造弥散强化Al-C合金

高能球磨纯铝粉和碳,然后把处理好的粉末热挤压密实,制得了弥散强化Al-C合金。本研究工作采用并比较了两种添加碳的方法——物理碳法和化学碳法。结果表明,两种方法都能得到很好的室温和高温性能,而且强度水平达到和超过SAP铝合金。化学碳法对性能的影响明显地优于物理碳法,但是添加物理碳对合金粉末的安全操作是有利的,同时组份可以得到精确的控制。本文简要地叙述了粉末锻造工艺,除塑性差外锻造制品的其他机械性能也是良好的,特别是对添加化学碳的合金。     

辽河稠油组分间相互作用对油水界面张力的影响

考察了辽河稠油脱沥青质油、胶质、沥青质及胶质与沥青质混合物对水包稠油乳状液油水界面张力的影响。结果表明：在不同的水包稠油乳状液体系中，辽河脱沥青质油中饱和分、芳香分的存在能够促进胶质与乳化剂的相互作用，降低体系的油水界面张力；辽河胶质与沥青质两者之间相互作用较弱，对油水界面张力影响很小；沥青质的界面活性高于胶质和脱沥青质油，在水包稠油乳状液的形成过程中，沥青质起主要稳定作用；具有高芳碳率、低烷基碳率、高芳香环缩合程度的组分在水包稠油乳状液中界面活性较高。     

铝电解槽协同处置废耐火材料的工业试验研究

为了实现废耐火材料的无害化、减量化和资源化利用,采用铝电解槽协同处置废耐火材料的方法制取Al-Si中间合金,并进行工业化应用试验,系统验证和研究废耐火材料的添加对铝电解工艺的影响规律。研究结果表明：废耐火材料的添加对铝电解槽内的物质的量比、炉底压降、电解质温度以及烟气成分的影响不大,不会对电解槽的运行稳定性、热稳定性及烟气处理设备造成影响;同时,废耐火材料中的氟化物回收有利于保持电解质水平的稳定性,并对提高电解槽的热稳定性有积极作用;添加废耐火材料后,铝电解槽的电流效率为89.54%,较正常电解还原氧化铝的电流效率降低1.53%,但生产1 t Al-Si中间合金可节约51 kg冶炼级氧化铝。     

水溶性沥青基碳量子点测Cu2+的条件优化

为了研究以煤沥青为碳源的碳量子点在金属离子检测中的应用,本文以中温沥青为原料,混酸法制备了水溶性沥青基碳量子点。该量子点在大于550 nm时无吸光性,在650 nm下对Cu~(2+)的吸光性有加强作用,能够用于Cu~(2+)的吸光度法检测。试验探讨了自制的水溶性沥青基碳量子点测Cu2+的工艺参数。结果表明,最佳检测参数:检测波长650 mn,硫酸铜与碳量子点比0.96 mol:16 mg,碳量子点浓度为0.8 mg/L,室温静置20 min,添加4.326 g/L邻苯二甲酸氢钾表面活性剂。     

含钛熔渣与镁碳质耐火材料的作用机理

镁碳质耐火材料是一种被广泛应用于工业生产中的碳复合耐火材料，在实际应用过程中它具有良好的性能，特别是抗渣性能。采用浸渍法研究含钛熔渣（TiO22％-30％）与镁碳质耐火材料间的相互作用规律。通过SEM、X-RAY衍射和能谱等技术手段，分析了倪关后耐火材料的微观组织结构和物相组成的变化，提出了含钛熔渣中镁碳质耐火材料的倪机理。熔渣中氧化物的脱碳和熔渣对耐火材料的渗透是耐火材料蚀损的主要原因，其结果是由耐火材料变质层形成的。     

赛隆-碳化硅系复合材料的合成及其应用

以蜡石和碳黑为原料,通过碳热还原法合成了赛隆-碳化硅系复合材料,将其作为添加剂应用于Al2O3 C系不定形耐火材料中·考察了加热温度对赛隆-碳化硅系复合材料合成过程的影响以及添加赛隆-碳化硅系复合材料对耐火材料性能的影响·研究结果表明,通过向蜡石中添加适量的碳黑,并将蜡石和碳黑的混合物在氮气气氛下加热到1540℃时,可以很容易地合成赛隆-碳化硅系复合材料·通过添加适量的赛隆 碳化硅系复合材料,Al2O3 C系不定形耐火材料的抗氧化性能、抗渣侵蚀性能以及高温抗折强度均得到了明显的改善·