电化学法制备无硫可膨胀石墨的实验研究

以75μm天然鳞片石墨为原料、HClO4-CH3COOH混合酸为电解液,采用电化学法制备可膨胀石墨。通过单因素实验分析影响因素对石墨膨胀容积的影响,并对制得的可膨胀石墨和膨胀石墨的形貌、结构进行SEM和XRD表征,以及含硫量测定。结果表明:无硫可膨胀石墨的最佳制备条件为:石墨(g)与电解液(m L)配比1∶7,HClO4(m L)与CH3COOH(m L)体积比4∶1,电流密度0.06 A/cm2,反应温度20℃,反应时间60 min,电解液质量分数70%。制得无硫可膨胀石墨的膨胀容积为150 m L/g。该研究为无硫可膨胀石墨的制备提供了一种途径。     

膨胀石墨对大豆油吸附性能研究

为研究膨胀石墨对大豆油的吸附性能,采用化学氧化法制备膨胀石墨,分析膨胀石墨的微观结构和形貌.SEM结果显示,所制备的膨胀石墨具有蠕虫状的结构,并且疏松多孔.XRD结果表明,在2θ为26.3°和54.8°处分别有衍射峰,对应碳的(006)和(0012)晶面.以膨胀体积为203 mL/g的膨胀石墨为吸附剂,以大豆油为样品油,研究膨胀石墨对大豆油的吸附性能.结果表明:吸附时间,温度和pH对膨胀石墨的吸附效果影响较大,当吸附时间为2h,温度为15℃,pH为10时,可以得到最佳吸附性能.     

膨胀温度对膨胀石墨孔结构的影响

研究膨胀石墨孔结构的变化规律、探索有效调节孔结构的方法,以提高膨胀石墨的吸附性能.以50～60目的天然鳞片石墨为原料,以K_2Cr_2O_7、HNO_3、HClO_4和CH_3COOH为氧化插层剂,制备出可膨胀石墨;将可膨胀石墨在300～900℃下加热,制备出不同膨胀体积的膨胀石墨.通过SEM和N_2吸脱附研究了膨胀温度对膨胀石墨孔结构的影响.结果表明:随着膨胀温度的升高,膨胀石墨的膨胀体积增大;在膨胀石墨表面的孔由呈V型开裂向卷曲开裂转化;膨胀石墨内部小孔的含量逐渐增多,而且孔容和比表面积均增大,二者与膨胀体积几乎呈线性关系;在膨胀温度小于800℃下,膨胀石墨的平均孔径均为3. 93 nm,而在900℃时,平均孔径减少为2. 46 nm.     

非晶态Ni-P合金粉体的脉冲放电制备及其催化性能

采用脉冲放电技术合成Ni-P合金粉体,研究了合金粉体的结构及其对高氯酸铵热分解的影响. 结果表明,非晶态Ni-P合金粉体是由微粒组成的团聚结构. 脉冲放电电压700、900和1100V对应的弦粒子数依次增大,粉体粒径依次减小,分别为350～500、250～400和150～300nm. Ni- -P合金粉体促进高氯酸铵的低温和高温热分解,与纯高氯酸铵相比,高氯酸铵和Ni- -P粉体混合物的第1放热峰(低温分解峰)温度降低幅度小于12℃,第2放热峰(高温分解峰)温度降低约53℃;合金粉体粒径减小,第1放热峰强度增强,第2放热峰强度减弱,低温分解失重从高氯酸铵的15.97%增加到42.78%,高温分解失重从81.62%降低到47.58%,高温分解结束时温度的降低幅度为26～43℃.     

膨胀石墨的制备及反应动力学探讨

研究了膨胀石墨制备中KMnO4,FeCl3及混酸的用量、混酸中H2SO4与HNO3比例、反应温度等因素对石墨膨胀容积的影响;根据L25(56)和L9(34)正交实验结果筛选出了获得最大膨胀容积实验方案:各原料质量比C∶FeCl3∶KMnO4∶混酸=1.0∶0.1∶1.0∶3.0,H2SO4与HNO3的质量比为2∶1;在15℃下反应30 min,900℃下获得最大膨胀容积240 mL/g.分别对原料石墨和制得的可膨胀石墨进行X_ray衍射扫描分析,证实了插层反应的存在及插层反应的不完全性;同时对膨胀容积受各种因素的影响结果从反应动力学角度进行了讨论.     

N2O4制备低硫可膨胀石墨的研究

本研究以天然磷片石墨为原料,N2O4为氧化剂和插层剂,添加硫酸和少量的KMnO4,制备低硫可膨胀石墨,确定了制备该产品的较适宜工艺条件为:石墨与混酸、KMnO4的质量体积比为1(g):5(ml):0.1(g),其中N2O4(ml):H2SO4(ml)=1:5,反应时间为60min,反应温度15℃。反应结束后,再加入少量H2O继续反应30min,其中石墨:水=1:0.6。在此条件下制得的可膨胀石墨的硫含量小于1%,膨胀容积达280ml/g,符合国标。     

4A分子筛对聚磷酸铵/季戊四醇膨胀阻燃剂协同作用的TGA/XPS研究

利用TGA/XPS技术比较研究聚磷酸铵/季戊四醇(APP/PER)-4A与APP/PER体系的热行为.通过热失重及Si/Al原子比和结合能等数据绘图,对图中曲线进行了详细的分析.对比研究表明TGA的第3热失重峰明显降低,XPS的Cls相对谱峰强度随温度明显增加.4A分子筛在低温下对APP/PER膨胀阻燃体系发生催化酯化反应,在高温下Si/Al原子比升高,产生表面层动力学运动.酸的活性增加,有利于APP/PER膨胀阻燃体系.     

低污染可膨胀石墨的制备

为杜绝重金属离子的污染,采用双氧水取代传统的高锰酸钾制备可膨胀石墨,研究硫酸、硝酸铵、双氧水用量及反应时间等因素对石墨膨胀容积的影响规律,并采用正交实验法,确定制备可膨胀石墨的最佳工艺。结果表明:石墨10 g、浓硫酸22 mL、双氧水1.7 mL、硝酸铵3.0 g、反应时间45 min的条件下,制备的可膨胀石墨膨胀容积为180 mL/g,膨胀后硫质量分数为0.26%。采用XRD和SEM对膨胀石墨的晶体结构和微观形貌进行了表征,发现石墨晶体结构未破坏,石墨层间距变大。     

抗氧化性可膨胀石墨的制备及其阻燃性能

建立了一种抗氧化性可膨胀石墨的制备方法.采用正交实验及单因素实验确定了可膨胀石墨的适宜制备条件:天然石墨C与KMnO4、质量分数98％ H2SO4及Na4 P2O7的质量比为1.0∶0.20∶5.0∶0.60,反应前硫酸用去离子水稀释至70％(质量分数),在40℃下反应40 min,得普通可膨胀石墨(EG1);将EG1用去离子水洗涤脱色后,再用一定浓度的蔗糖硼酸脂镁溶液浸渍,经过脱水、60～80℃下干燥后得起始膨胀温度165℃、膨胀容积400 mL/g的抗氧化性可膨胀石墨(EG).通过氧指数测定、热重和差热分析等手段考察了该EG对线性低密度聚乙烯(LLDPE)的阻燃性能.结果表明:添加未经蔗糖硼酸脂镁处理的EG1为阻燃剂使LLDPE氧指数提高到26.1％;添加30％(质量分数)EG可以使LLDPE的氧指数提高到29.8％,而残炭量可由18.6％提高至23.4％,说明在高温下EG可形成高热稳定性炭层,从而实现良好的阻燃性能.进一步分析了LLDPE/EG/APP(Ⅰ)(聚磷酸铵)体系可能的阻燃机理,并考察了阻燃剂的加入对LLDPE的拉伸强度的影响.     

膨胀石墨负载二氧化钛改善亲水性的研究

以可膨胀石墨为原材料制备了表面负载有纳米级二氧化钛颗粒的载钛膨胀石墨,并对其微观形貌、接触角、孔径分布、孔容积、吸附能力进行了分析和表征。优化了膨胀石墨负载二氧化钛工艺,在负载温度50 ℃、钛柱撑液体积分数10%、反应时间6 h时,制备的载钛膨胀石墨亲水性最优。二氧化钛的引入使膨胀石墨接触角由93.0°降低至69.6°左右,亲水性能提高,增强了对水体中溶解或悬浮的微量苯系物的吸附能力。     

聚磷酸铵与季戊四醇协效成炭及其对防火涂料性能的影响

通过比较不同质量比的聚磷酸铵(APP)与季戊四醇(PER)混合物的理论热失重曲线和实际热失重曲线的差别,探究了两者之间的协效作用与发生的化学反应。随后以醋丙乳液为基体配制了膨胀型防火涂料,研究了APP与PER的质量比对涂料防火性能的影响,结果表明:在混合物热解过程中存在3个过程,所发生的反应为180℃~320℃时APP与PER形成磷酸酯,320℃~550℃时生成的磷酸酯脱水环化,600℃~750℃时环状结构炭化形成石墨化片段;当mAPP/mPER为3∶1时,协效作用最佳,生成炭量最多,配制的防火涂料膨胀倍率最大,防火性能最好。     

吸水膨胀橡胶作为封堵剂的室内评价

选择两种吸水膨胀橡胶(Water Swellable Rubber )作为堵水剂,测试其在清水和1%的NaCl溶液中的膨胀率,并进行室内岩心封堵和热失重实验.实验结果表明,吸水膨胀橡胶在55℃清水中的膨胀率高达650%、热失重率小于3%,对裂缝有很强的封堵能力.     

桐油改性酚醛树脂的制备及其性能

利用桐油改性酚醛树脂(PF),制备高性能摩阻材料用树脂基体.综合热分析表明改性PF在100～320 ℃间失重7.30%, 320～600 ℃间失重61.10%,普通PF分别失重15.94%和73.51%;普通PF热分解峰为400～425 ℃和540～600 ℃,桐油改性PF热分解峰为400～450 ℃和560～600 ℃.桐油改性PF热稳定性能得到很大提高,但耐热性能未有明显改善.FTIR分析表明桐油成为聚合物结构的一部分;力学测试结果表明桐油改性较大程度地改善了PF的韧性;掺杂质量分数40%的桐油改性PF和60%的硼改性PF的试样综合力学性能较好,更适合作为摩阻材料的树脂基体.     

过氧乙酸预氧化插层膨胀法制备膨胀石墨及对其导电性能的影响

本文以过氧乙酸为预氧化剂、浓硫酸为插层剂,采用化学氧化法制备了不同氧化程度的石墨层间化合物,并对其进行微波膨胀获得膨胀石墨. 本文采用SEM、XRD和FT-IR对石墨层间化合物和膨胀石墨的形貌、结构和含氧官能团的变化进行表征,研究预氧化时间对膨胀石墨膨胀容积及导电性能的影响. 结果表明,当预氧化时间为20 min时插层膨胀最好,获得的膨胀石墨膨胀容积达到275 mL/g,此时所制备的柔性石墨箔电导率达到2000 S/m,表现出极好的导电性能. 本工作为绿色制备具有高膨胀容积的膨胀石墨提供了思路.     

双氧水氧化法制备可膨胀石墨

为优化可膨胀石墨的生产工艺,降低生产成本,以300μm的大鳞片石墨为原材料、H2O2为氧化剂、浓H2SO4为插层剂,采用化学氧化法制备可膨胀石墨。通过单因素实验法讨论了H2O2用量、H2SO4用量、反应时间和反应温度等因素对产品膨胀容积的影响,并确定了最佳实验方案。结果表明:在石墨用量为10 g、H2SO4用量28 mL、H2O2用量1 mL、反应温度40℃、反应时间1h的条件下,可制得膨胀容积为200 mL/g的可膨胀石墨。研究表明,H2O2制备可膨胀石墨的关键在于反应速度的控制,采用恒温静止反应的方法更为有利。     

镀铜膨胀石墨的制备

为改善铜与石墨的表面性能,采用化学镀铜工艺对膨胀石墨粉体进行表面镀覆,制备镀铜膨胀石墨,并利用TG-DTA、XRD、SEM分析方法对其进行表征.结果表明：在400～600 ℃范围内,镀铜膨胀石墨因膨胀石墨及镀铜层的氧化而增重,600 ℃后膨胀石墨烧蚀严重;镀铜膨胀石墨有明显的Cu衍射峰;铜颗粒均匀镀覆在膨胀石墨表面.该研究为膨胀石墨改性提供了借鉴.     

膨胀阻燃热塑性聚氨酯复合材料的制备与性能

以热塑性聚氨酯(TPU)为基底,以聚磷酸铵(APP)、氰尿酸三聚氰胺(MCA)和硼酸为复合改性剂,制备了一种环保型膨胀阻燃TPU复合材料。通过锥形量热仪和烟密度测试对复合材料的燃烧、抑烟和热稳定情况进行了研究,结果表明：APP/MCA/硼酸阻燃体系可降低复合材料热释放速率峰值(最高降幅达到约80%)和总热释放量,促进了致密炭化层的生成,有效抑制了挥发组分的生成。极限氧指数(LOI)结果表明：阻燃体系提高了LOI;添加质量分数15%APP、2.5%MCA、2.5%硼酸的TPU复合材料的LOI最高,达到了32%,该样品达到了最高的UL-94等级。热重分析结果表明TPU复合材料具有更好的热稳定性。APP、MCA、硼酸对膨胀阻燃TPU复合材料具有抑烟和阻燃的作用。     

双环笼状磷酸酯在膨胀阻燃涂层中的应用

将双环笼状磷酸酯应用于丙烯酸树脂膨胀阻燃涂层,通过燃烧隔热和烟密度测试及热失重分析研究双环笼状磷酸酯对膨胀阻燃涂层耐火时间、产烟量及热稳定性的影响规律;利用光学显微镜及X-射线光电子能谱对膨胀炭层的微观形貌、元素组成及化学状态进行了研究.结果表明,涂层厚度为0.5mm、耐火时间为11 min时,与聚磷酸铵-季戊四醇-三聚氰胺传统膨胀阻燃涂层相比,改性双环笼状磷酸酯与聚磷酸铵、三聚氰胺复配的膨胀阻燃涂层背温下降了60℃,最大烟密度降低了58%,热稳定性提高了65℃.     

石墨层间化合物的研制

分别采用硫酸、磷酸和磷酸酐、硅酸钠为插入剂,高锰酸钾和浓硫酸为氧化剂制备不同层间化合物。最佳试验条件：石墨、KMnO4和H2SO4的质量配比为1∶0.06∶6时,反应温度应控制在40-45℃,反应时间应控制在3.5h,得到的石墨层间化合物膨胀容积达到最佳值。     

低温烧结α/βSi_3N_4复相陶瓷及力学性能研究

以MgSiN2为烧结助剂,在1 600~1 750°C下,热压烧结制备α/βSi3N4复相陶瓷,并研究其力学性能与相组成及显微结构之间的关系。结果表明,显微硬度随α-Si3N4质量分数的增加而增加,α-Si3N4质量分数为60%时,显微硬度达到最大,随α-Si3N4质量分数继续增加,显微硬度变化很小,约为23 GPa。随着β-Si3N4质量分数的增加,断裂韧性先增加后又下降,抗弯强度先增加而后变化不大。