包覆–球磨改性市政污泥制备新型纸包装材料

目的 为了解决我国市政污泥的处理处置以及缓解造纸原材料资源紧缺等问题,提出将市政污泥先用淀粉包覆后再进行球磨改性处理,并作为造纸填料制备纸包装材料的新思路。方法 探究球料比、球磨时间和球磨转速对污泥填料的粒径、Zeta电位,以及制备的纸包装材料性能的影响规律,通过分析其微观形貌和热稳定性,初步探索污泥基纸包装材料的成型机理。结果 实验结果表明,经球磨改性后可以有效减小淀粉包覆后污泥填料的中位粒径,降低其Zeta电位。污泥经淀粉包覆改性后制备的纸包装材料的力学性能得到显著提高,热稳定性更好。结论 市政污泥经淀粉包覆–球磨改性后制备的污泥基纸包装材料是一种理想的包装材料,为市政污泥在包装材料的高值化应用提供了一条新途径。     

聚（甲基）硅氧烷/聚羟基丁酸酯/聚己内酯复合膜的制备及性能表征

将2 %（质量分数,下同）聚（甲基）硅氧烷（PMSQ）添加到不同比例的聚羟基丁酸酯（PHB）/聚己内酯（PCL）体系（25∶75、50∶50、75∶25）中,并以溶液浇铸法制备薄膜,研究PMSQ对PHB/PCL薄膜力学及理化性能的影响。结果表明,PMSQ对PHB25/PCL75的改善效果最好,其断裂伸长率从22.45 %提升至70.83 %,提升了3.15倍;FTIR光谱显示PMSQ的甲基（—CH₃）吸收峰消失,PHB/PCL体系中C＝O吸收峰增强,表明PHB和PCL接枝到PMSQ微球上;PMSQ的加入降低了PHB和PCL颗粒的粒径尺寸,同时PHB和PCL相分离现象得到改善,相容性提高;PMSQ的加入限制了PHB和PCL分子链的运动,破坏了PHB和PCL在空间上的规整性,结晶度降低;PMSQ的加入提高了所有比例的PHB/PCL体系的起始降解温度,同时提高了PHB和PCL的热稳定性,改善程度与两种组分比例相关。     

纸张性能和纤维分子结构、纤维形态的相关性研究

目的 通过对纸浆纤维进行不同的碎浆机械作用,研究纤维分子结构、纤维形态与纸张强度性能三者的相关关系。方法 在不同碎浆时间条件下,测量纸张的抗张指数、零距抗张强度、Z向抗张强度等拉伸相关力学性能,并通过生物显微镜、扫描电镜观察纸张内部的纤维形态,采用傅里叶红外光谱和X射线衍射分析纸张中官能团、氢键和结晶度等分子结构的变化规律,从而探究纤维分子结构、纤维形态对纸样性能的影响趋势。结果 随着碎浆时间的增加,纤维结晶度、分子间氢键和纸样拉伸性能均呈现出了先上升后下降的趋势,在14 min时纤维结晶度、分子间氢键含量和纸张的抗张指数均达到最大值,分别为79.63%、43.64%和45.25 N.m/g。结论 一定碎浆时间范围内,纸张的拉伸性能和纤维分子结构(结晶度、分子间氢键等)随纤维尺寸的减小和帚化率的提高呈现出先上升后下降的趋势。     

利用生物质颗粒制备纸包装材料

针对目前林木资源短缺、纸浆价格波动幅度大等问题,以废弃纸纤维和经过无害化处理的生物质颗粒物料为原料,采用层压成型的方式制备生物质纸包装材料,并探讨了生物质颗粒物料添加量、施胶剂用量、预压压力对生物质纸包装材料的机械性能影响.试验发现,施胶剂用量为3％时,生物质颗粒留着率可达85％;生物质原料添加量为40％、预压压力为1.0 MPa时生物质纸包装材料的机械性能最佳,抗张指数可达21.70 N·m·g-1,耐破指数可达2.110 kPa·m2·g-1.扫描电镜结果显示,包覆之后的生物质颗粒附着在纤维表面及纤维间的连接部位,有利于增强纤维之间的连接,从而提高生物质纸包装材料的抗张指数和耐破指数.热稳定性能分析结果显示生物质颗粒的添加可在一定程度上降低生物质纸包装材料的失重速率,增加材料的热稳定性.     

沸石胶凝增强复合包装板材的制备及性能

目的 为了拓展固废资源化的应用,本研究以生物质废料（秸秆粉、废木屑）为基体,以预处理后的污水污泥焚烧灰作为填料,采用热压成型制备了一种沸石胶凝增强复合包装板材。方法 通过XRD、SEM等方法表征预处理前后填料的元素组成、晶体结构、微观形貌等,并研究预处理填料对制备复合包装板材性能的影响趋势以及增强机制。结果 添加质量分数为22.5%的预处理后的填料制备的复合板材,其弯曲强度为27.73MPa,压缩强度为44.38MPa,在力学性能、隔热性能和吸水厚度膨胀率等方面均明显优于未经过预处理的对照组,满足GB/T7284—2016《框架木箱》、GB/T23898—2009《木托盘用人造板》等国家标准的要求。复合板材性能的增强主要归因于预处理引起填料相组成及结构的变化。由于方沸石晶相的生成,填料对自身和基体的吸附性、易分散性得到极大改善。结论 经过预处理的填料制备的沸石胶凝增强复合包装板材性能优异,在木包装领域及建筑领域具有广阔的应用前景。该研究可为大宗固体废弃物资源化利用提供高附加值的解决方案,还可以为缓解林产资源短缺的现状提供新的思路。     

多壁碳纳米管载镍对镁基合金储氢性能影响

采用化学法制备多壁碳纳米管载镍催化剂(Ni/MWNTs),并将其加入到镁粉中,结合氢化燃烧合成(HydridingCombustionSynthesis,HCS)和机械球磨(MechanicalMilling,MM),即HCS+MM复合技术制备Mg85-Nix/MWNTs15-x(x代表质量百分数,x=3,6,9,12)合金。通过X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电镜以及气体反应控制器研究了材料的晶体结构、微观形貌和吸放氢性能。结果表明:Mg85-Ni9/MWNTs6合金具有最佳综合吸放氢性能,其在373K,吸氢量达到5.68%(质量分数,下同),且在100s内就基本达到饱和吸氢量;在523K,1800s内的放氢量达到4.31%。Ni/MWNTs催化剂的添加,不但起到催化的作用,而且MWNTs具有优异的纳米限制作用,使得催化剂的粒径限制在纳米级,有利于限制产物中Mg2NiH4颗粒的长大。另外Ni与MWNTs存在协同催化作用,当它们达到一定比例时,对合金的吸放氢促进作用达到最优化,明显改善了合金的吸放氢性能。     

微波加热鸡肉和土豆的传热仿真分析研究

为了更好地了解与研究家用微波炉微波加热过程中即食食品的传热特性,本文建立了电磁与传热耦合的仿真模型,研究鸡肉和土豆的空间温度和瞬态温度变化规律,并通过实验研究在-5~95℃范围内,鸡肉在频率为2450 MHz时的介电特性和热物理特性。基于温度对鸡肉介电和热物理特性的分析,将温度可分成两个范围:-5~0℃和0~95℃,各温度范围内的鸡肉特性变化趋势不同。仿真模型包括加热腔、波导以及可旋转的转盘和物料。通过比较不同转速对仿真结果的影响,综合考虑仿真所用时间以及物料的均匀性,选用7.5 r/min作为转盘转速。当微波功率为700 W时,组合样品的仿真结果显示,经过90 s的微波加热,空间温度场分布和瞬态温度曲线与实验结果保持一致,微波仿真组合样品的模型是可行的,研究结果为优化微波加热冷藏快餐的均匀性研究提供一定依据。     

生物质复合包装板材的制备及性能

目的 为了高值化利用固体废弃物资源，以污水厂的污泥燃烧产物——生物质灰、废纸和废木屑为原料，采用热压工艺制备生物质复合包装板材。方法 考察原料配方、胶黏剂种类和热压温度对复合包装板材结构和性能的影响。结果 实验结果表明，环氧树脂为相对最佳的胶黏剂，当纸纤维、生物质灰、废弃木屑和环氧树脂的质量比为40∶30∶20∶10时，在4 MPa、180 ℃下热压20 min制备的复合板材的抗弯强度为11.20 MPa，抗压强度为12.79 MPa，满足《框架木箱》(GB/T 7284—2016)的要求。扫描电镜显示，所制备的生物质复合板材的表面纤维呈网状分布，生物质灰颗粒均匀地附着在纤维上。与普通木材相比，生物质复合板材具有良好的热稳定性。结论 添加质量分数为30%生物质灰制备的生物质复合板材满足国标要求，可应用于包装领域。该研究不仅可缓解木材短缺现状，还为废弃资源再利用和生物质灰的资源化处置提供了新的研究思路。     

基于CFD技术的立式水力碎浆机内流特性分析

目的 对立式水力碎浆机内部流场特性进行分析，为改善碎浆效果和改进碎浆机的设计生产提供一定的理论依据。方法 利用Ansys Fluent软件对水力碎浆机内部流场进行数值模拟分析，采用控制变量法研究叶片数量、转子离底间隙、扰流板数量对流场特性的影响，流场的评价指标有速度场、压力场、转子功耗等。结果 数值模拟分析结果表明，立式水力碎浆机内部流体流动为典型的轴向流动模式，叶片数量、转子离底间隙及扰流板数量对流场静压和转子功耗影响较大，对流场速度影响相对较小;当转子叶片数量为2、转子离底间隙为10 mm、扰流板数量为3时，碎浆机结构的功耗相较于原始结构的功耗降低了8.5%;内部流体流动速度也大于原始结构，碎浆效率有所提高。结论 获得了水力碎浆机的内流特性，为水力碎浆机升级改进提供了参考，从而助力纸模包装行业的发展。     

催化剂对LiAlH4+MgH2体系放氢性能的影响及催化机理

采用机械球磨法在LiAlH4+MgH2体系中添加不同种类催化剂,以提高复合体系的放氢性能。运用XRD、SEM、EDS、XPS以及Sieverts法研究复合体系的结构以及放氢性能,并探讨TiF3的催化机理。结果表明:TiF3催化剂的添加显著降低了复合体系的起始放氢温度,提高了放氢动力学性能,该体系在84.1℃开始脱氢,放氢量(质量分数)达8.0%。热脱附过程中TiF3参与了反应,并生成含Tix+的未知化合物,有效地促进了LiAlH4和MgH2之间的协同放氢。复合体系掺杂TiF3后,其热脱附反应的活化能Ea为79.1 kJ/mol,与未添加TiF3的复合体系的活化能(91.3 kJ/mol)相比,TiF3的添加极大地降低了放氢反应动力学势垒。