超细煤粉填充高分子绝缘材料

对超细煤粉填充高分子复合材料的导电性进行了研究.煤样X衍射测定表明，煤中具有导电性的石墨晶区含量较低.煤填充高分子复合材料的电性能主要由基体材料性能决定.直流电阻率测试表明，煤/聚丙烯复合材料是绝缘材料，烷基化改性煤/聚丙烯复合材料在较大的煤含量范围内（质量分数0~50 %），直流绝缘电阻保持在1014 Ω·cm以上.超细煤粉填充高分子复合材料在10 kV电缆中的应用表明，产品绝缘层电阻大于190 MΩ/km.     

氯醋树脂/聚氨酯复合材料的合成及其应用

试验研究了以羟基化的氯乙烯-醋酸乙烯酯树脂为改性剂,与聚氨酯预聚体反应合成聚氨酯基氯醋树脂/聚氨酯复合材料。研究结果表明:羟基化的氯醋树脂与聚氨酯复合产生良好的协同作用,使该复合材料具有良好的电绝缘性。该复合材料可用于煤矿井下电线电缆的现场安全快速包覆、运输带的安全快速修复。     

粒度≤300目高温煤沥青粉的制备及稳定性

利用DSC分析得到煤沥青的脆性温度,然后将煤沥青在脆性温度下充分冷冻,再经粉碎和筛分后制得粒度≤300目的煤沥青粉.将制得的煤沥青粉在20,30,40 ℃下分别保存30,60 d,运用粒度分布和SEM研究其稳定性.结果表明：随着保存时间的延长、保存温度的升高,煤沥青粉的团聚程度增大,稳定性变差;在40 ℃下保存60 d后的稳定性最差,而在20 ℃下保存60 d,30 ℃保存30 d煤沥青粉的团聚程度很小,有良好的稳定性.     

粒度≤300目高温煤沥青粉的制备及稳定性

利用DSC分析得到煤沥青的脆性温度,然后将煤沥青在脆性温度下充分冷冻,再经粉碎和筛分后制得粒度≤300目的煤沥青粉.将制得的煤沥青粉在20,30,40℃下分别保存30,60 d,运用粒度分布和SEM研究其稳定性.结果表明:随着保存时间的延长、保存温度的升高,煤沥青粉的团聚程度增大,稳定性变差;在40℃下保存60 d后的稳定性最差,而在20℃下保存60 d,30℃保存30 d煤沥青粉的团聚程度很小,有良好的稳定性.     

MWCNTs-PVA复合材料的制备及性能研究

聚乙烯醇（PVA）是一种可降解高分子材料,具有生物相容性和亲水性等优良特点,在涂料、纳米纤维、纺织、浆料、粘合剂及复合材料中具有非常广泛的应用。为了改善PVA的力学性能和耐热稳定性,利用淀粉基分散剂处理的具有较大长径比的多壁碳纳米管（MWCNTs） 制备了MWCNTs-PVA复合材料,并对其力学性能和热稳定性进行了测试。结果表明：当优化后的MWCNTs的添加量（质量分数）为0.50%时,MWCNTs-PVA复合材料具有较好的拉伸强度,最高可以达到129.2 MPa,与未加MWCNTs的PVA材料相比,其拉伸强度提高了33%、断裂伸长率为276%、热分解温度向更高温方向右移;当MWCNTs添加量为1%时,MWCNTs-PVA复合材料第二阶段的分解温度由288.5 ℃提高到295.3 ℃,第三阶段的分解温度由422.1 ℃提高到427.1 ℃,表明MWCNTs的加入有助于增强复合材料的热稳定性。因而,使用优化的MWCNTs制备新型复合材料,可以显著提高MWCNTs力学性能和热稳定性。     

白云母粉的表面改性及应用研究

以白云母粉为研究对象,系统研究了白云母粉表面改性的药剂制度和工艺,通过填充天然橡胶/丁苯橡胶中的力学性能评价表面改性效果。结果表明,白云母粉适宜的表面改性条件为：改性剂WD-60用量1.5%,活化剂聚乙二醇（PEG）6000用量2.0%,活化剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）用量1.0%,稀释剂乙醇用量1.0%,硬脂酸用量2.0%,改性温度100℃,改性时间20 min。在此条件下制备的白云母/天然橡胶（NR）/丁苯橡胶（SBR）复合材料的抗拉强度、300%定伸应力、断裂伸长率、撕裂强度和硬度分别为14.82 MPa、2.35 MPa、614.32%、18.76 MPa和56 HA,各项力学性能均达到充气轮胎、力车轮胎、农业轮胎垫带和软质鞋底鞋跟的国标要求。     

微胶囊膨胀石墨对EPDM/PP阻燃性能影响的研究

为了提高可膨胀石墨在聚合物中的阻燃效率及其与聚合物的界面相容性,含磷聚氨酯可作为可膨胀石墨的有效界面改性剂。以三羟甲基氧化磷和甲苯-2,4-二异氰酸酯为反应原料,采用溶剂法制备了含磷聚氨酯微胶囊膨胀石墨。利用红外光谱和扫描电镜表征含磷聚氨酯微胶囊膨胀石墨的结构。采用极限氧指数和UL-94垂直燃烧、热重分析及电子拉力机等表征手段,研究了含磷聚氨酯微胶囊膨胀石墨对EPDM/PP热塑性弹性体阻燃性能、热稳定性和力学性能的影响。实验结果表明：含磷聚氨酯成功包覆在可膨胀石墨表面形成微胶囊膨胀石墨,含磷聚氨酯微胶囊膨胀石墨能明显提高EPDM/PP的阻燃性能;当含磷聚氨酯微胶囊膨胀石墨的添加量为30%时,氧指数约达25%,UL-94垂直燃烧达到V-0等级,700℃时的残碳率约为20.4%;相比可膨胀石墨,添加30%的含磷聚氨酯微胶囊膨胀石墨后的EPDM/PP复合材料的最大热分解温度达450℃,提高了约8%。含磷聚氨酯微胶囊膨胀石墨的加入能有效降低阻燃剂对EPDM/PP热塑性弹性体的力学性能的破坏,添加了30%的含磷聚氨酯微胶囊膨胀石墨复合材料的综合性能最好。     

金属Ti粉的加入对TiN-Al_2O_3复合材料性能的影响

研究了金属Ti粉的初始加入量对复合材料烧结性能和导电性能的影响。结果表明,Ti粉的加入可以有效降低TiN-Al2O3复合材料的烧结温度,但随着金属Ti粉含量的增加,会不同程度的降低复合材料的力学性能;TiN的晶粒也随之长大,降低了复合材料的导电性能。在1 550℃下,金属Ti粉初始含量为5 wt%时,材料的抗弯强度达到最大,为206 MPa,维氏硬度达到最大,为1021。     

宜昌煤系高岭土补强天然橡胶试验研究

以湖北宜昌煤系高岭土为原料,先经气流粉碎、表面改性制备出改性超细粉(平均粒径4.61μm),再制备高岭土/天然橡胶复合材料,并测定了复合材料的力学性能,确定了适宜的充填工艺,考察了煅烧土和未煅烧土填充天然橡胶复合材料性能上的差异。结果表明:适宜的硫化时间为10min;在填充量相同前提下,煅烧土填充天然橡胶复合材料的力学性能优于未煅烧土。     

PMMA/ABS/UPR复合板废料改性聚丙烯的研究

硅烷偶联剂处理的多层塑料复合板废料(WGFRP)与增容剂和改性蒙脱土(OMMT)并用后,通过与聚丙烯(PP)熔融共混,制备了PP/WGFRP/相容剂/OMMT复合材料.采用热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)和测定力学性能,研究了WGFRP、增容剂和OMMT对复合材料的结构与性能的影响.结果表明,当用质量分数1%的硅烷偶联剂KH570处理的WGFRP(粒径0.150mm)为20份,相容剂为2份,复合材料的冲击强度比纯PP提高约113%,拉伸强度变化不大;加入双改性蒙脱土后力学性能和热稳定性进一步提高.SEM观察到PP/WGFRP/相容剂复合材料在断裂过程中发生塑性变形,其韧性较好,加入改性蒙脱土后,复合材料形态呈现出花瓣状,有利于提高力学性能.TGA结果表明,随着WGFRP和改性蒙脱土用量的增加,复合材料的热稳定性提高.     

对苯二甲醛改性煤沥青的流变性能研究

为了研究对苯二甲醛(TPA)改性煤沥青的流变性能,采用旋转黏度计测定了煤沥青及TPA改性煤沥青的表观黏度,研究了表观黏度与温度的关系;采用示差扫描量热法（DSC）研究了TPA改性煤沥青的热行为.结果表明：TPA改性煤沥青的黏度与温度的关系曲线呈现W型,并且在200～225 ℃之间处于低黏流区,表观黏度值约200～400 mPa·s,可以作为浸渍剂煤沥青使用;TPA改性煤沥青在高于225 ℃时表观黏度值迅速上升,另外,TPA改性煤沥青在低黏度区域具有较低的活化能,这对煤沥青的浸渍工艺有益.     

骨料型矿用有机高分子材料的界面改性研究

为获得低成本且机械性能优良的矿用聚氨酯加固材料,采用3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)偶联剂对粉煤灰(FA)进行改性,并将改性FA与聚氨酯(PU)复合,制备出PU/FA复合加固材料。不同质量分数GPTMS改性PU/FA复合加固材料的抗压强度测试结果表明,其最佳改性质量分数为2.5%。系统研究了复合材料固化过程中GPTMS改性对PU/FA加固材料的断裂、弯曲和粘结性能的影响,发现经改性后的PU/FA复合材料的断裂韧度提高了10.1%,最大弯曲强度提高了8.8%,粘结强度提高了19.3%。采用扫描电子显微镜对复合材料的微观形貌进行分析,结果表明GPTMS偶联剂可以改善PU/FA复合材料的机械性能。     

The effect of modification of matrix on densification efficiency of pitch based carbon composites

Using coal tar pitch as a matrix precursor to prepare carbon materials is widely used by impregnation/carbonization processing technology. Four different grades of coal tar pitch and a natural pitch were characterized in terms of carbon yield, density, viscosity, and fractionation with solvents, as well as by thermal analysis methods. The suitability of these commercially available matrices for densification of 3 dimensional carbon-carbon composites was examined. The theoretical results compared with experimental results. The highest density after impregnation was obtained using one of the coal tar pitches. The predicted results are in reasonable agreement with experiment data. The significance of this research is that a special heat treatment regime was conducted. The effects of modification temperature on the densification efficiency of composites were investigated and then structure and characteristics of the composites were determined by scanning electron microscopy (SEM), Transmission electron microscopy (TEM) and X-Ray Diffraction (XRD).     

Determining the baking isotherm temperature of Söderberg electrodes and associated structural changes

One of the most commonly employed electrode systems in industrial metal smelting applications is continuous self-baking electrodes, i.e. the Söderberg electrode system. In this system, the temperature at which transition from a liquid/soft paste to a solid carbonaceous electrode takes place is termed the baking isotherm temperature. This temperature is extremely important within the context of electrode management. In this paper, thermo mechanical analysis (TMA) was used to measure the dimensional changes that take place in coal tar pitch in the temperature range relevant to the determination of the baking isotherm temperature. It was found that the baking isotherm temperature of coal tar pitches was between 450 and 475 °C, irrespective of the initial chemical composition and physical characteristics of the coal tar pitch. Subsequent Fourier Transform Infra-Red (FTIR) analyses indicated that all coal tar pitches underwent similar compositional changes during the transition from a molten/liquid coal tar pitch to a solid carbonaceous material.     

对甲基苯甲醛改性煤沥青的流变行为

分别采用FT-IR和SEM对改性前、后沥青的化学结构和形貌进行了分析,并采用旋转黏度计测试了改性沥青的流变性能.研究表明：改性沥青中出现很多分布均匀且线性很好的微纤,具有很好的流变性能;随着改性沥青中甲苯可溶物（TS）含量的减少,其黏性流动活化能（E）变大;改性沥青的流体行为属于非牛顿流体,剪切速率越高,改性沥青的表观黏度越小.     

中温煤焦油加氢生产清洁燃料油试验研究

利用中低温煤焦油烃类构成与天然石油相似的特点开展煤焦油加氢试验研究,以生产硫、氮含量低、安定性好的清洁燃料油组分。以中温煤焦油500 ℃以下馏分为原料,在小型加氢反应装置上对其进行加氢精制试验制备清洁燃料油,着重考察反应温度、压力和液体体积空速对加氢效果的影响。精制油进一步蒸馏切割得到石脑油馏分（＜160 ℃）、柴油馏分（160～330 ℃）和尾油馏分（＞330 ℃）,其中石脑油馏分和柴油馏分分别占总体积的15.16％和60.38％,尾油馏分是很好的加氢裂化原料,在反应装置上增加加氢裂化段组成加氢裂化-加氢精制反序串联工艺流程,煤焦油实现全部转化,石脑油馏分和柴油馏分达到23.17%和72.41%,并对产品油馏分族组成和硫、氮等含量分析,结果表明生成的产品油可以达到清洁燃料油的标准。     

高硅氧纤维布增强磷酸铬铝复合材料的性能研究

以磷酸铬铝( PCA)为胶粘剂,氧化锌为固化剂,Al2O3、Cr2O3、SiO2、SiC为填料制备基体材料,以高硅氧纤维布为增强材料,通过热压成型制备磷酸铬铝复合材料.考察了不同填料的加入对复合材料力学性能、介电性能和吸潮率的影响,A12O3填料的加入量及Al2O3填料粒径对复合材料力学性能的影响.结果表明:以Al2O3为填料时,复合材料的力学性能和介电性能最佳,吸潮率最小;当Al2O3填料的加入量为35％时,复合材料的力学性能最好,其拉伸强度为89.1 MPa,弯曲强度为125.1MPa;加入填料的粒度越小,复合材料的力学性能相对越好.     

新疆和丰煤分段热解过程中产物组成的演变规律

采用热重分析仪和固定床反应器,对典型新疆煤(和丰煤)的单段热解(定义为过程1)和不同温度停留的分段热解过程进行了较详细研究。结果发现不同热解过程的煤样总失重率差异较小。不同温度段停留时均导致焦油产率下降和气体产率增加。与仅在350℃停留30 min(过程2)相比,继续于450℃(过程3)停留使得焦油产率进一步下降15.42%,且此温度区间的H_2生成量仅为1.94 mL/g,较过程2降低94.47%,而450~600℃的气体产率占过程3总产率的60.87%,其中H_2,CH_4和C_2-C_4产率分别占各自总产率的95.02%,77.27%和66.08%,说明450~600℃以产气为主。不同温度段获得的半焦的红外分析发现350℃的半焦中官能团变化较小;而450℃的半焦中大部分官能团的振动峰几乎消失。模拟蒸馏和核磁结果表明,不同温度段停留均使得焦油中沥青质分率下降,焦油品质提升,焦油的芳香度降低,且两段停留段停留所得焦油的芳香度最低。通过上述研究,可以对新疆低阶煤的分级分质转化利用提供理论基础。     

热解气氛对煤催化热解焦油品质的影响

为考察不同热解气氛对煤热解产物分布及焦油品质的影响,在固定床反应器内,以粒径范围为0.2～0.5 mm的和什托洛盖煤为研究对象,依次考察了热解温度、热解气氛和模拟热解气（SPG,N2+H2+CH4+CO+CO2）经过不同填装催化剂后对煤热解产物分布及焦油组成的影响。实验结果表明：N2气氛下,煤在550～750 ℃范围内进行热解时,在600 ℃热解时的焦油产率最大,为15.0%,是格金理论焦油产率的83.3%;在考察各热解气组分及模拟热解气对煤热解特性的影响时,发现以模拟热解气为热解气氛时,焦油中轻质焦油质量分数（沸程＜360 ℃）为63.2%,比在N2气氛下提高6.6%;当煤在通过各种催化剂层后的模拟热解气氛中热解时,获得的焦油产率均下降,但焦油中轻质焦油质量分数显著提高。其中,当模拟热解气通过Ni,Mo质量比为1∶1的4%Ni-4%Mo/HZSM-5催化剂时,煤热解焦油中轻质焦油质量分数为68.6%,这比无催化剂条件下煤在模拟热解气氛以及N2气氛中获得的轻质焦油质量分数分别提高8.5%和15.6%。