Synthesis of titanium oxycarbonitride by carbothermal reduction and nitridation of ilmenite with recycling of polyethylene terephthalate(PET)

An innovative and sustainable carbothermal reduction and nitridation(CTRN) process of ilmenite(FeTiO_3) using a mixture of polyethylene terephthalate(PET) and coal as the primary reductant under an H_2–N_2 atmosphere was proposed. The use of PET as an alternative source of carbon not only enhances the porosity of the pellets but also results in the separation of Fe from titanium oxycarbonitride(TiOxCyNz) particles because of the differences in surface tension. The experiments were carried out at 1250°C for 3 h using four different PET contents ranging from 25wt% to 100wt% in the reductant. X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SEM) in conjunction with energy-dispersive X-ray spectroscopy(EDX),and LECO elemental analysis were used to study the phases and microstructures of the reduced samples. In the case of 75wt% PET,iron distinctly separated from the synthesized Ti OxCyNz phase. With increasing PET content in the sample,the reduction and nitridation rates substantially increased. The synthesis of an oxycarbonitride with stoichiometry of TiO_(0.02)C_(0.13)N_(0.85) with minimal intermediate titanium sub-oxides was achieved. The results also showed that the iron particles formed from CTRN of FeTiO_3 exhibited a spherical morphology,which is conducive for Fe removal via the Becher process.     

攀枝花钛精矿真空碳热固相还原

运用FactSage、XRD和BSE-EDS分析手段研究了在1 000～1 400℃下真空碳热还原钛精矿的物相变化及还原历程。结果表明:还原温度能促进还原反应进行和金属铁的形核长大。当温度为1 200～1 300℃时反应最为剧烈;在1 350℃时有硅进入铁相,初期有少量的Fe_2TiO_4→FeTiO_3,钛精矿的还原历程主要为:FeTiO_3→FeTi_2O_5→Ti_3O_5→Ti_2O_3。铁氧化物被还原为金属铁,并形核集聚长大,钛氧化物则由高价态向低价态转变,还原最终主要物相为Ti_2O_3和金属铁。还原过程中会形成(Fe,Mg)TiO_3及M_3O_5型固溶体,遏制铁的还原效果。     

真空碳热还原直接制备铁/碳化钛复合粉体和陶瓷

传统生产碳化钛系钢结硬质合金的方法是将金属钢粉和TiC粉机械混合后压块烧结成型。该方法原料成本高,且TiC粉表面极易氧化,使得后续的粉末冶金过程中TiC表面与Fe的接触变差,不能紧密黏结在一起,严重影响最终产物的材料性能和纯度。实验采用TiO2粉、石墨粉和还原铁粉作为原料,通过真空碳热还原直接制备出Fe-TiC复合粉体,作为生产TiC系钢结硬质合金的原料。该方法成功避免了TiC粉表面氧化的问题,且原料成本低,产品纯度高,制得的陶瓷性能优良。研究发现,随着原料中碳配比的增加,最终得到的陶瓷产物硬度逐渐降低,而其弯曲强度先升高后降低。同时发现使用Ti粉作为烧结添加剂有助于增强产品的硬度及弯曲强度。最终产品的硬度为1 191.7 HV(11.7GPa),弯曲强度为1 776 MPa;其制备工艺为:原料配比TiO2∶C∶Fe=20∶8.6∶15,温度1 400℃,烧结时长6h,并加入质量分数为1%的Ti粉作为添加剂。     

真空碳热还原酸浸含钛高炉渣制备TiC分析

含钛高炉渣中含有20%~30%的TiO_2,是一种附加值较高的二次资源,但在综合利用过程中存在氧化物还原难度大,硅钛难分离,二次污染严重等问题。基于热力学理论基础,采用真空碳热还原联合酸浸工艺处理含钛高炉渣制备TiC。结果表明:真空有助于钛氧化物彻底还原,可实现渣中硅钛彻底分离,减少酸耗量,降低二次污染。真空碳热还原联合酸浸工艺处理含钛高炉渣(TiO_2含量23%左右)制备TiC的最佳条件为:炉渣粒度200目,还原温度1 673K,渣碳质量比100∶38。     

TiO2碳热还原与高炉钛渣提取碳氮化钛分析

总结TiO2的碳热还原法制取碳(氮)化钛的研究成果,并对高炉钛渣中钙钛矿的碳热还原进行了热力学分析。研究结果表明,TiO2的碳热还原可分为三个阶段:TiO2→TinO2n-1,该阶段还原较快;TinO2n-1→TiCxNzOy,该阶段碳的气化反应起中心作用;TiCxNzOy→Ti(C,N)是一个较慢的扩散过程。TiO2的碳热还原氮化反应中难以出现TiO相;N2气的引入,可降低还原温度。通过调整高炉钛渣组成(包括碱度),使之生成CaO.Al2O3.2SiO2,更有利于碳(氮)化钛的生成。     

H+2注入法研究钛铁矿还原微观机理

在室温条件下对钛铁矿进行了注入H 2离子实验,结合透射电镜观察,研究了钛铁矿还原过程中的微观机理. 实验发现,注入H 2离子后,[1-10]方向的金属铁晶体在[1-4 3-1]方向的钛铁矿晶体上生成;在钛铁矿还原过程中,金属铁的(2-2-2-)或(222)晶面优先由钛铁矿的(42 6-4-)和(4-2-64)晶面转变而来,钛铁矿还原到铁的结构变化是一个渐变过程.     

Ni改性LiFe1-xNixPO4的结构与电化学性能

利用半固相碳热还原法制备了橄榄石型LiFe1-xNixPO4（x=0,0.02,0.05,0．08）锂离子电池正极材料．并用XRD、充放电测试、循环伏安、电化学阻抗测试等研究了其结构和电化学性能．实验结果表明：所制备材料均具有单一的橄榄石结构,其中材料LiFe0.95Ni0.05,PO4的电化学性能最佳．在0．2C和2．4～4．0V条件下恒流充放电,首次放电比容量可达139．35mAh·g^-1,30次循环后放电比容量仍保持在133．98mAh·g^-1以上,保持率为96．15％．循环伏安和电化学阻抗测试表明材料具有良好的充放电可逆性和较小的阻抗。     

PET/SiO_2纳米复合材料的力学性能和结晶性能研究

采用熔融共混法,将纳米二氧化硅(SiO2)添加到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中,制备出PET/SiO2纳米复合材料,并对其力学和结晶性能进行研究。结果表明,添加微量纳米SiO2能显著提高PET材料的力学性能,纳米SiO2添加量为0.2质量份数时,纳米SiO2在PET基体中分散均匀,复合材料综合力学性能最佳,与纯PET相比,PET/SiO2纳米复合材料的缺口冲击强度、拉伸强度、弯曲强度和弯曲弹性模量分别提高了18%,20%,11%,14%;随着纳米SiO2添加量的增加,PET/SiO2纳米复合材料的结晶度和结晶温度有明显的提高。     

碳热还原氮化一步法制备钒氮合金工艺研究

对V2O5自还原氮化过程进行热力学分析,并以工业级V2O5和炭黑为原料,经过混料、研磨、压制成块后进行烧结和还原氮化,制得含氮量较高的钒氮合金。结果表明,为了避免V2O5在还原过程中挥发,预还原温度应控制在V2O5熔点(678℃)以下;经过650℃预还原4h,试样中的V2O5才能全部转化为低价态的钒氧化物;V2O5在N2气氛下自还原时,还原终温低于1 271℃时,还原产物优先生成VN,还原终温高于1 271℃时,还原产物中才会出现大量VC;为保证还原产物的高氮和低碳含量,应将还原氮化最终温度控制在1 200～1 300℃。     

铝热还原氮化法一步烧结制备AlON陶瓷研究

以微米Al粉和纳米γ-Al2O3为原料,采用铝热还原氮化法在流动N2中进行了AlON陶瓷的一步反应烧结制备.结果表明,合成纯相AlON的最佳Al含量为11 wt%.在1650℃以下Al先和N2反应生成AlN,AlN再在1650℃以上与Al2O3通过固相反应生成AlON,并在1700℃制备了纯相的AlON,但此时块体中的AlON颗粒几乎没有出现烧结,在更高温度下才合并长大形成AlON陶瓷.煅烧温度较低时（≤1700℃）,样品表面和内部的物相组成基本相同,但在高温下（≥1750℃）内部仍为纯相AlON而表层却被过度氮化出现AlN杂相.最后用热力学对该现象进行了分析.     

聚对苯二甲酸乙二醇酯-聚四亚甲基醚多嵌段共聚物的Mark-Houwink-Sakurada方程

本文采用了四氯乙烷-甲醇和三氯乙烯-庚烷两组具有不同溶解性能的分级体系,利用交叉分级方法对聚对苯二甲酸乙二醇酯-聚四亚甲基醚多嵌段共聚物(PET-PTMG)进行分级。测定了各级分的数均分子量,在氯仿溶剂中,30℃时的特性粘数以及分子量多分散系数(M_W/M_n)。结果表明,在PET含量由14.4%—26.0%,数均分子量由1×10~4—1×10~5范围内,PET-PTMG可近似用一个MHS方程表征特性粘数与分子量关系。[η]=4.60×10~(-2)M_η~(0.09)试样的数均分子量M_n可由下式计算[η]=4.60×10~(-2)(M_W/M_n~(0.58)M_n~(0.69)在订定MHS方程时,考虑了级分试样的分子量多分散性修正。     

NH3等离子体处理的PET表面接枝氨基酸的研究

用氨气等离子体处理聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜，在表面引入活性基团氨基，并通过戊二醛接枝谷氨酸。利用接触角、全反射傅里叶红外光谱（ATR-FTIR）、光电子能谱（XPS）和体外血液相容性实验(APTT)表征接枝改性后的膜的表面结构和性能，比较了只用氨气等离子体处理的膜和接枝谷氨酸后的膜的性能。结果表明，两种改性膜亲水性均提高，70W放电功率下改性的膜血液相容性改善效果最好。与未处理的膜相比，用氨气等离子体处理的膜的APTT延长了5.9s,接枝了谷氨酸的膜的APTT延长了3.2s。     

核壳粒子对PBT增韧改性研究

采用甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)合成了软核硬壳的核壳粒子,再用该核壳粒子改性聚对苯二甲酸二丁酯（PBT）。研究了核壳粒子合成工艺及添加量对PBT力学性能的影响,并研究了核壳粒子与马来酸酐接枝POE共同改性PBT的力学性能。结果表明,单体MMA和BA质量比为2/3时核壳粒子对PBT有较好的增强增韧效果;引发剂增加有利于减小核壳粒子粒径,有利于提高PBT的强度;核壳粒子与POE-g-MAH有共增韧效果,在基本不影响PBT强度下显著提高冲击性能。     

前躯体原位聚合溶胶-凝胶过程制备聚酯/纳米TiO_2杂化材料的可行性研究

设计并验证了一种特殊的原位溶胶凝胶过程,即前躯体原位聚合溶胶-凝胶过程的可行性.研究表明,由钛酸正丁酯(TBOT)带入的丁醇(BA)在酯化时被馏出反应体系外,TBOT的引入也不影响酯化反应程度.颗粒状的纳米TiO2在酯化反应阶段即已生成,其平均粒径约70nm,基本呈单分散态,在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基体中分散较均匀,这与纳米TiO2在PET基体合成过程中原位部分有机化密切相关.原位引入的纳米TiO2不影响PET树脂基体的热降解性能和相对分子质量分布.结果表明,通过前躯体原位聚合溶胶凝胶过程,在PET的合成体系中引入前驱体TBOT,通过这一方法制备可成型加工的PET/纳米TiO2复合树脂是可行的.     

钒钛铁精矿内配碳球团高温快速直接还原历程

采用高温实验炉,在1 350℃,氮气保护气氛条件下对钒钛磁铁精矿内配碳球团进行了阶段还原试验,通过TG-DSC、XRD、SEM等检测方法对不同时间内配碳球团还原的组织成分、显微结构等进行研究。结果表明,钒钛铁精矿的还原历程依次为Fe2TiO4和Fe3O4、3(Fe3O4).Fe2TiO4、Fe3O4.Fe2TiO4、Fe2TiO4和FeO、Fe和FeTi2O5;在磁铁矿大量还原生成浮士体的阶段,钛铁矿与新生成的浮士体发生钛铁晶石化,最终还原转变为单质铁和含铁黑钛石。     

Surface Graft Polymerization of PET and PE Fibers by UV Irradiation and Their Characteristics

Polyethylene terephthalate(PET)and polyethylene(PE)fibers were surface photo-grafted with acrylic acid(AA)by using UV irradiation photochemical initiationduring a continuous winding process within 1-2 min-utes.The grafted fibers were characterized by measure-ments of dye uptaking,moisture regain,pull-out forcesof monofilament from cured matrix,as well as by analy-sis of ESCA and ATR-FTIR spectra.All these resultsconfirm that the surface behavior of the UV-irradiationgrafted fibers was greatly improved.It was also provedthat the original excellent mechanical properties of the fi-bers were well-retained after the surface grafting treat-ment.     

Non-isothermal Crystallization Kinetics of Modified Poly(ethylene terephthalate) with Ultraviolet Protection

The non-isothermal crystallization kinetics of modified poly(ethylene terephthalate) (PET) with the function of ultraviolet (UV) protection was studied by means of differential scanning calorimetry. The kinetics of the modified polymer wider non-isothermal crystallization was analyzed by Ozawa equation. The crystallization behavior of the modified polymer obeyed Ozawa theory. The additives in the polymer whose function was UV-resistant acted as crystal nucleus in the processing of crystallization, which resulted in the increase of Avrami index and the crystallization rate of the cooling system.     

共聚增韧改性聚对苯二甲酸乙二酯的结构及性能研究

以对苯二甲酸二甲酯（DMT）、乙二醇（EG）和聚氧丁撑（PTMO）为原料进行共聚合，得到无规嵌段共聚物PET／PTMO。核磁共振（^1H—NMR）分析表明PTMO按投料比以化学连接的方式接到了聚合物大分子链上；DSC的结果表明PET／PTMO的熔点随PTMO含量的增加而降低，其自熔体冷却时的结晶温度Tc在PTMO含量小于8%（摩尔比）时向高温移动，而在PTMO含量为12％（摩尔比）时则小于PET的Tc；通过POM观察到，PET／PTMO所形成的球晶尺寸明显减小。将试样注塑成样条，进行抗冲击性能的测试后，发现PET／PTMO的冲击强度远大于PET，选择添加4％～8％摩尔分数的PTMO，即能显著改善韧性。     

月桂酸聚乙二醇单酯的合成

月桂酸聚乙二醇单酯的合成吴宝庆，果学军（化学系）关键词脂族酯；月桂酸；聚氧化乙烯；硼酸；合成；酯化；分解分类号：Ｏ６２３．６２４脂肪酸聚乙二醇酯是一种广泛使用于日用化工、纺织、合成纤维、农药等工业中的一种非离子型表面活性剂．它有较好的乳化性、润湿性、...     

碳热还原法合成TiB2-SiC复合粉末及其机理分析

以硅溶胶、炭黑、TiO2和B4C为原料,采用碳热还原法合成TiB2-SiC复合粉末.研究了反应温度、TiO2添加量对合成TiB2-SiC复合粉末的物相组成和显微形貌的影响;对反应过程进行了热力学分析和计算,并探讨了TiB2-SiC复合粉末的生长机理.结果表明:TiB2-SiC复合粉末适宜的合成条件为在1 600℃保温1h.在反应过程中,TiB2先于SiC生成,TiB2的生成改变了SiC的生长方式.当复合粉末中TiB2的质量分数为10%左右时,SiC的合成过程由气-固(V-S)反应转变为气-固(V-S)和气-气(V-V)共同反应,复合粉末主要由少量球状颗粒、短棒状颗粒以及大量的晶须组成.当体系中生成的TiB2质量分数(≥20%左右)较大时,生成的晶须数量减少,同时球状、片状和短棒状等结构颗粒明显增多,出现多样化结构并存的现象,SiC的生长仍然由V-S反应和V-V反应共同控制.