纳米二氧化硅的制备及其对水泥水化影响的研究进展

基于纳米二氧化硅具有良好的物理化学性能,介绍了最近几年国内外其制备方法的研究.从水泥水化的微观机理、水化热、硬化水泥浆体结构与性能三方面,综述了纳米二氧化硅对水泥水化的影响,并展望了纳米二氧化硅应用于水泥基材料的研究前景.     

制备条件对钴掺杂二氧化硅溶胶胶粒粒径和膜孔结构的影响

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,六水合硝酸钴(Co(NO_3)_3·6H_2O)为钴源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,通过溶胶-凝胶-模板技术制备了不同条件下的微孔钴掺杂二氧化硅膜。研究了酸量、水量、钴掺杂量、焙烧温度对溶胶胶粒粒径及膜材料孔结构的影响。结果表明:酸和水添加量以及焙烧温度相对于钴掺杂量是主要的影响因素。溶胶胶粒粒径随着酸量的增多先减小后增大,在HNO_3/TEOS摩尔比为0.055时溶胶胶粒粒径达到最小值;随着水量的增大而粒径增大,且粒径分布变宽,在H_2O/TEOS摩尔比为10时最明显;随着酸量和焙烧温度的增大,膜材料的比表面积和微孔孔容先增大后降低,在HNO_3/TEOS摩尔比为0.085时,450℃焙烧的膜材料的比表面积和微孔孔容达到最大值。     

纳米二氧化硅/磷酸钙复合骨水泥的力学强度和水化过程

在磷酸钙骨水泥（CPC）中添加纳米二氧化硅（nSiO2）获得了nSiO2/CPC复合骨水泥。利用维卡仪、万能压力试验机和热导式等温量热仪研究了nSiO2的添加量对nSiO2/CPC复合骨水泥的凝结时间、抗压强度和水化行为的影响,利用X射线衍射和扫描电子显微镜等技术研究添加的nSiO2对nSiO2/CPC复合骨水泥固化产物的相组成和断面形貌的影响。研究结果表明：nSiO2添加量为5%的nSiO2/CPC复合骨水泥凝结时间由16 min缩短到10 min,抗压强度由原来的（24 2）MPa增加到（33 4）MPa,提高了38%,但添加超过5%的nSiO2会影响水化产物磷灰石的生成从而使复合骨水泥的力学强度下降。在水化反应过程中,一方面nSiO2作为填料,吸附了固化液中的水导致CPC的实际固液比增大,减弱了CPC的水化进程,由于实际固化液下降也减少了水化产物的孔隙大小和数目;另一方面,nSiO2与水化产生的Ca（OH）2发生化学反应形成CSH凝胶,改善了nSiO2和CPC基体之间的界面结合。这两方面的作用结果使得添加适量的nSiO2可以提高nSiO2/CPC复合骨水泥的抗压强度,缩短其凝结时间。     

二氧化硅种子在硅溶胶粒径增长中的行为研究

文章描述了粒子在利用单质硅粉制备硅溶胶反应中的一般生长过程,分析表明采用种子生长法制备可控粒径的硅溶胶,其关键是通过反应条件的控制促使种子生长并抑制次生粒子的形成,通过次生粒子的定量计算可反映出体系的粒径分布情况。实验发现当二氧化硅种子浓度为1．5wt％时对硅溶胶粒径增长最为有利。同时利用水溶液中二氧化硅粒子的核／壳模型对种子生长过程的行为做出了合理解释。     

钙盐调凝剂对硅酸盐水泥水化性能的影响

本文研究了硫酸钙和氯化钙两种钙盐在不同的掺量下对硅酸盐水泥水化性能的影响,试验发现随着两种钙盐掺量的增大,水泥标准稠度值呈现先减小后增大的趋势,且氯化钙的流动度保持效果没有硫酸钙好,但是氯化钙对水泥强度的发展贡献更大,而掺硫酸钙随着掺量达到2‰后,28 d强度出现倒缩.     

Characterization and Sintering Behavior of Alkoxide-Derived Aluminosilicate Powders

Submicrometer SiO₂-Al₂O₃ powders with compositions of 46.5 to 76.6 wt% Al₂O₃ were prepared by hydrolysis of mixed alkoxides. Phase change, mullite composition, and particle size of powders with heating were analyzed by DTA, XRD, IR, BET, and TEM. As-produced amorphous powders partially transformed to mullite and Al-Si spinel at around 980°C. The compositions of mullite produced at 1400° and 1550°C were richer in Al₂O₃ than the compositions of stable mullite solid solutions predicted from the phase diagram of the SiO₂-Al₂O₃ system. Particle size decreased with increasing Al₂O₃ content. The sintered densities depended upon the amount of SiO₂-rich glassy phase formed during sintering and the green density expressed as a function of particle size.     

纳米二氧化硅表面修饰及其单分子行为研究

用Stber法制备单分散纳米二氧化硅,并以不同链长的脂肪醇对其表面进行疏水改性。研究改性二氧化硅在空气/水界面上单分子层的形成,评价改性二氧化硅的两亲性。由单分子层的π-A等温曲线显示,纳米二氧化硅单分子层结构取决于颗粒表面的疏水性。纳米二氧化硅改性剂的碳链越长,形成的单分子膜的崩溃压越高。     

白炭黑制备过程中粒度分布变化及其分形特征

采用激光粒度仪测定了白炭黑制备过程中沉淀初期、反应末期、陈化末期和干燥阶段的粒度分布曲线,研究了硅源种类、酸种类、乙醇和超声波对不同制备阶段白炭黑粒子粒度分布和中值粒径D50的影响,并对不同制备阶段的分形维数进行了数值模拟.研究结果表明,选择反应物、加入乙醇以及施加超声波均可以减小干燥白炭黑粉末的分形维数D和中值粒径D50,其中超声波对白炭黑产品的粒度分布有明显窄化作用.不同实验条件下,四个阶段的分形维数D具有良好的线性关系,线性相关程度R高于0.966,表明制备过程中不同阶段的分形维数符合分形分布规律,能够很好地对高品质白炭黑反应过程进行预测.     

Influence of Silica Fume on the Early Hydration of Portland Cements Using Impedance Spectroscopy

Electrical properties of hydrating portland cements (PC) and portland cements containing silica fume were studied from 5 min to 90 days. Cement pastes with water to solids ratios ( w/s ) of 0.30, 0.35, and 0.40, as well as silica fume to portland cement ratios ( s/c ) of 0.05, 0.10, and 0.20, were made and impedance was measured within the frequencies of 13 MHz to 5 Hz. The impedance spectra exhibit electrode arcs at low frequencies and bulk material arcs at high frequencies. The bulk resistance of the paste increases with increasing silica fume content and/or decreasing water content. The conductivity of pore fluid from PC pastes increases rapidly with time during the early stages and then remains constant, while that of the silica fume pastes increases then decreases sharply.     

催化剂粒径对水合异丁烯反应的影响

在半连续浆态搅拌釜中,使用NKC-9离子交换树脂细粉作为催化剂,考察了颗粒粒径对异丁烯水合反应速率的影响。试验结果表明,催化剂颗粒在105μm以上时内扩散影响较严重。在30μm以下,速率随颗粒粒径减小而加快的趋势较为明显。     

碳化法纳米SiO2表面结构研究

采用红外、热重、N2吸附等分析方法,研究了碳化法制备的纳米SiO2表面羟基、孔隙结构和吸油值等随陈化pH值、陈化时间及干燥温度的变化关系.实验结果表明,在不同陈化pH值下SiO2凝聚反应速率不同,陈化pH值由2升高到5,凝聚反应加快,颗粒表面羟基含量由1.54个/nm2减少到1.44个/nm2,平均孔径由11.51 nm增大到23.06 nm,吸油值由1.70 cm3/g升高到1.81 cm3/g;在不同陈化时间下SiO2颗粒间凝聚反应进程不同,陈化时间由10 min延长到90 min,颗粒表面羟基含量由1.48个/nm2减少到1.40个/nm2,平均孔径、吸油值变化不明显;在不同干燥温度下颗粒表面羟基脱除程度不同,干燥温度由100℃升高到500℃,表面羟基脱除增多,羟基含量由1.43个/nm2减少到0.70个/nm2,平均孔径由13.2 nm增加到41.07 nm,吸油值由1.82 cm3/g升高到2.00 cm3/g.     

硼酸对熔融石英烧结及其晶化的影响

本文通过XRD、SEM等分析,从显微结构方面研究了硼酸对熔融石英烧结及其晶化的影响.结果表明硼酸在本实验范围内促进烧结,而且当硼酸含量小于0.5wt%时,随硼酸含量的增加,效果越明显;当硼酸含量为0.5wt%至1.0wt%时,变化不大;当硼酸含量大于1.0wt%时,烧结的驱动力大大提高,促进烧结的效果也更加明显.研究还发现,添加硼酸同时也促进了熔融石英的晶化,而且随硼酸含量的增加,晶化越严重,其结晶度成指数增长.当硼酸含量小于1.0wt%时,结晶相为低温方石英相;当硼酸含量高于1.0wt%时,结晶相以低温方石英相为主,同时还生成新的结晶相(BSi)O_2和Si_(30.72)B_(1.28)O_(64).     

二氧化硅表面处理及其对聚二甲基硅氧烷体系凝胶时间的影响

以六甲基二硅胺烷及六甲基环三硅氧烷(})为原料,通过干法对二氧化硅进行了表面处理,并研究了二氧化硅预处理温度对改性二氧化硅填充聚硅氧烷体系凝胶时间及力学性能的影响。利用红外光谱(F工IR)及X射线光电子能谱( XPS)研究了二氧化硅的组成,利用二氧化硅在溶剂中的分散情况研究了处理效果。结果表明:二氧化硅表面接枝上Me3Si一及一MezSi-,在有机溶剂中的溶解性变好;随着二氧化硅预处理温度的提高,二氧化硅填充聚硅氧烷体系凝胶时间缩短,力学性能呈下降趋势。随二氧化硅含量的增加,力学性能呈明显上升趋势。     

New Process for the Preparation of Monodispersed, Spherical Silica Particles

A new method is presented for preparing highly monodispersed silica particles using a two-stage semibatch/batch hydrolysis reaction of Si(OC₂H₅)₄. The slower rate of hydrolysis of the tetraethylorthosilicate (TEOS) that occurred during the semibatch process resulted in larger silica particles with a higher yield and narrower size distribution. This was in direct contrast to the batch process. In addition, the ability of four different mixed processes to produce silica particles with good packing density, narrower particle-size distribution, and higher yield were evaluated. These were batch/batch (B-B), batch/semibatch (B-S), semibatch/batch (S-B), and semibatch/semibatch (S-S) processes. The S-S system produced the largest particles with the highest yields. The size of the silica particles obtained by the S-B method decreased with increasing reaction time, while the particles obtained by the B-S process had the best particle-size distribution and packing density. In conclusion, a mixed batch/semibatch system was the best way to produce an extremely narrow particle-size distribution and a good packing density.     

养护条件对EVA乳液改性水泥浆体水化行为和孔结构的影响

本文制备了不同乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)乳液含量的聚合物改性硅酸盐水泥浆体,对比了其在相同水灰比,不同养护制度(标准养护、蒸汽养护)条件的水化性能与孔结构.通过X射线衍射分析、水化热分析、压汞分析、氮吸附测试,以及立方体抗压强度测试评价了EVA乳液在不同养护状态下对水泥水化产物、水化特性、孔结构以及抗压强度的影响.结果...     

腈水合酶固定化方法和催化特性的研究

以一种能够产生腈水合酶诺卡氏菌为研究对象,针对原来的海藻酸盐包埋法存在的固定化细胞强度较小、通透性较差等问题,改进了对酶的固定化方法,并对固定化腈水合酶的催化特性:最适反应温度、pH值、底物丙烯腈浓度、和表面活性剂性质和丙烯酰胺累积浓度对酶活性的影响等五个方面进行了研究。其中固定化腈水合酶最适反应温度在15~25°C;pH 7.0左右;底物丙烯腈浓度为3%~4%;Triton X-100对酶活性基本无影响,而Tween 80和Tween 60对酶活力有抑制作用;固定化腈水合酶在丙烯酰胺累积浓度为15%~20%之间时,酶活性较好。     

白炭黑对累托石/天然橡胶纳米复合材料结构与性能的影响

采用乳液法制备累托石(REC)/天然橡胶(NR)纳米复合材料,研究白炭黑对REC/NR复合材料结构和性能的影响。结果表明:白炭黑粒子可以插入累托石片层形成网络结构。加入少量白炭黑后,REC/NR复合材料的物理性能变化不大。随着白炭黑用量的增大,复合材料的抗湿滑性能、抗切割性能和耐磨性能提高,压缩生热逐渐增大,当白炭黑用量为15份时,复合材料的耐磨性能最好;当白炭黑用量为20份时,复合材料的抗切割性能和抗湿滑性能较好。     

硼砂对硫铝酸盐水泥水化行为的影响研究

研究了不同硼砂掺量对硫铝酸盐水泥(SAC)浆体凝结时间、抗压强度的影响规律,并通过XRD和TG分析等方法对3d龄期时的水化产物进行分析.结果表明,硼砂对硫铝酸盐水泥具有很明显的缓凝效果,并且在一定的掺量范围内,早期抗压强度随着硼砂掺量的增大而有明显提高,且后期强度不会有倒缩现象.硫铝酸盐水泥的主要水化产物是钙矾石,当硼砂掺量从0增大到0.30％时,钙矾石的生成量先增多后减少,使得水泥浆体的强度先增大后减小.     

温度对环己烯水合反应过程影响探讨

在环己烯水合反应过程中,温度是反应结果的重要影响因素。实验表明,提高反应温度,有利于环己烯水合生产环己醇,提高环己烯转化率,但同时也促进了环己烯副反应的速率,产生更多的MCPE和DCHE杂质。     

大颗粒、高浓度硅溶胶的制备新方法

以水玻璃为原料,采用滴加工艺制备一定粒径大小的二氧化硅作为母核;采用在催化剂和分散剂共同作用下水解硅粉的方法使母核二氧化硅颗粒进一步增长,得到了高均匀分布的平均粒径在100nm以上、浓度可达50％的二氧化硅溶胶。并对新方法下pH值、温度以及母核SiO2的浓度、粒径大小对二氧化硅平均粒径及其均匀性的影响进行了分析。研究结果对制备大颗粒、高浓度的硅溶胶具有积极意义。