镁碳砖用中间相沥青-酚醛树脂结合剂的研制

研究了由煤焦油经蒸馏制得的软沥青在(430±1)℃下的热转化时间对转化产物中间相含量、残碳率和软化点的影响,并选择残碳率为71.4%~83.7%,软化点为212~273℃的5种中间相沥青与酚醛树脂进行复合,研究了复合比例对其残碳率的影响。结果表明:中间相沥青的软化点和残碳率与其中间相含量密切相关,并且均随着热转化时间的增加而增高;中间相沥青的残碳率明显高于酚醛树脂,随着中间相沥青配入量的增加,中间相沥青-酚醛树脂复合物的残碳率提高;中间相沥青与酚醛树脂二者存在协同作用,中间相沥青-酚醛树脂复合物的实际残碳率高于二者按比例计算得到的理论残碳率,因而有望成为镁碳砖用新型结合剂。     

镁碳砖用酚醛树脂合成工艺条件的研究

研究了反应工艺条件对酚醛树脂改性的影响.利用正交实验方法得到了优化的合成工艺条件,改性酚醛树脂的各项常规指标均优于普通酚醛树脂,其中残碳率可以达到50.75%,比普通酚醛树脂的残碳率(40.80%)提高了近10个百分点,可以作为镁碳砖耐火材料结合剂.     

红外光谱法对苯基苯酚改性酚醛树脂的研究

本文利用红外光谱对苯基苯酚改性酚醛树脂进行了结构鉴定，并通过分析谱图中羟甲基、醚键含量的变化，研究了缩聚温度、聚合度对树脂结构的影响，结果表明苯基苯酚改性酚醛树脂从结构上就有利于获得较高的残碳率，而选择适当的反应条件可进一步提高树脂残碳率。     

非水解TiO_2凝胶改性酚醛树脂制备与表征

以四氯化钛和异丙醚为原料,二氯甲烷为溶剂,采用非水解溶胶-凝胶法制备TiO2凝胶,作为钛源对酚醛树脂进行改性。通过DTA-TG、FTIR、XRD和SEM等分析研究了TiO2凝胶引入对酚醛树脂热稳定性的影响。结果表明,当TiO2用量为3.0wt%时,酚醛树脂的残碳率由29.8%提高到43.0%,酚醛树脂热稳定性提高。TiO2凝胶改性酚醛树脂经800℃残碳率测试后还出现了石墨晶体,同时TiO2粒子分散较为均匀,无明显团聚。     

锆改性酚醛树脂的合成与表征

以甲醛、苯酚、氧氯化锆为原料合成了高残碳锆酚醛树脂。研究了甲醛与苯酚物质的量比以及氧氯化锆的用量对树脂残碳率的影响,确定了合成工艺条件。用IR和TGA对产品的化学结构与热性能进行了分析,结果表明：锆元素以Zr-O-C键和Zr-O-Zr键的形式存在于锆酚醛树脂分子链中,与普通酚醛树脂相比锆酚醛树脂分子链中醚键含量降低、热稳定性提高,最大热分解温度和残碳率分别为560℃和62．5％,可作为优良耐高温和耐烧蚀的树脂基体材料.     

低成本高性能酚醛树脂基烧蚀材料的性能研究

本文对硼酚醛树脂、高残碳酚醛树脂、S-157酚醛树脂的固体含量、粘度、凝胶时间进行了表征和对比,此基础上对比研究了连续玄武岩纤维平纹布增强三种酚醛树脂复合材料的密度、硬度、导热系数,同时对三种复合材料的烧蚀性能和力学性能进行了测试和对比。研究结果表明：硼酚醛树脂复合材料的力学性能最好,S-157酚醛树脂复合材料其次,高残碳酚醛树脂复合材料的力学性能最差;在烧蚀性能方面,硼酚醛树脂复合材料和高残碳酚醛树脂复合材料相当,S-157酚醛树脂复合材料最差。     

耐高温结构用硼酚醛树脂性能的研究

通过红外分析,发现硼酚醛树脂中的硼元素以化学键形式存在于分子链中.热失重结果表明,硼酚醛树脂的初始分解温度为220℃,在800℃时残碳率为65.5%.硼酚醛树脂的复合材料在250℃力学性能保持率为70%左右,可作为一种耐高温结构材料使用.     

高残碳酚醛树脂粘合剂的合成

合成了高残碳酚醛树脂,研究了醛酚摩尔比、催化剂品种、溶剂对酚醛树脂残碳量的影响。当采用碱金属碳酸盐作催化剂,醛酚摩尔比在1.35-1.37时,树脂具有最高的残碳量。采用最优化工艺合成的液体树脂残碳量达到49%。由此合成的粘合剂应用于含碳耐火材料的生产中,被认为是合适的粘合剂。     

酚醛改性聚芳基乙炔基复合材料探索

聚芳基乙炔（PAA）树脂具有残碳率高、吸水率低、固化反应为加聚反应、无低分子物副产物逸出等特点,是专为新一代树脂基热防护复合材料而研制的。但其与碳布的浸润性及粘接性能差,碳布增强复合材料的剪切强度较低。本文采用酚醛树脂对PAA树脂进行改性处理,在不降低残碳率的情况下,明显改善了PAA树脂与碳布的粘接性能。改性后碳／聚芳基乙炔复合材料的剪切强度由5．5MPa提高到11MPa以上。     

邻苯基苯酚改性酚醛树脂的研究

合成了邻苯基苯酚改性酚醛树脂,研究了邻苯基苯酚的用量、反应温度、反应时间对酚醛树脂残碳量的影响,确定了最佳的工艺参数,即n(苯酚):n(甲醛):n(邻苯基苯酚)=1:1.2=0.08,温度95℃,反应时间3.5小时.该工艺条件下树脂有54.8%的残碳量,比普通的酚醛树脂高出10多个百分点,表明该树脂是比较理想的耐火材料用结合剂.     

不同种类生物质热解炭的特性实验研究

在管式炉上进行了生物质热解实验研究,分析了热解温度对生物质热解炭产量的影响规律,对比研究了农作物类和木材类生物质在相同热解条件下热解炭产量的差异,对生物质热解炭进行了电镜扫描分析,分析了不同热解温度下炭的表面结构特征。结果表明,生物质热解炭产量随热解温度升高而降低, 芸香木和稻壳的炭产量分别由300℃时的28.38%和45.84%降低到600℃时的7.55%和15.45%。在相同热解条件下,农作物热解炭产量普遍高于木材热解炭, 在400℃时稻壳糠热解得到的炭产量最高为30.32%,红胡桃热解得到的炭产量最低为19.23%。SEM分析表明,热解炭产物呈现多孔结构。     

生物质炭水蒸气气化制取富氢合成气

以生物质炭为原料在上吸式固定床气化炉中进行水蒸气气化制备富氢合成气,考察了不同原料、粒径和催化剂对生物质炭水蒸气气化影响。结果表明,不同类型炭气化结果存在较大差异,其中木片炭气化结果最优,其次是玉米芯炭和稻壳炭,秸秆炭气化结果最差,木片炭产氢率最大为222.8g/kg。粒径的改变主要影响炭转化率,炭转化率随着粒径的增加呈增加趋势。通过炭吸收方式负载催化剂为有效的方法,其中在相同钾盐质量分数下,KOH催化能力较优于K₂CO₃,且气化速率为未加催化剂条件下的两倍。炭转化率随着碱液浓度的增加而增加,但浓度过高会增加灰分含量从而不利于产氢率,玉米芯炭催化气化最高产氢率为197.8g/kg,在碱质量分数为6%下获得。     

热解温度对低阶煤热解性能影响研究

为获得高品质高产率热解油气,以榆林长焰煤为研究对象,采用1 kg/h外热式回转炉,研究不同热解温度下榆林长焰煤的产品产率、半焦强度及煤焦油品质。结果表明:随着热解温度的升高,榆林煤裂解程度加深,有机质剧烈分解,气体、液体产物不断析出,半焦产率下降,煤气产率增加;热解水量受温度影响不大,仅随温度升高略有增加。随热解温度升高,榆林煤热解半焦结构强度和半焦微孔均增大,温度越高,气孔结构越发达。煤焦油中脂肪族和芳香族含量与热解温度成正比,极性物含量与热解温度成反比。长焰煤适宜热解温度为600℃,此时煤焦油产率达到极大值8.66%,为格金焦油产率的79.5%;半焦结构强度在78%以上,煤焦油中脂肪族和芳香族含量在50%以上,极性物含量32.9%,族组成较为理想。     

纳米炭粉改性苯并噁嗪树脂烧蚀性能研究

为进一步提高苯并噁嗪树脂的烧蚀性能,采用纳米炭粉对其进行了改性研究。采用透射电镜(TEM)和场发射电子显微镜(SEI)观察了纳米炭粉在苯并噁嗪树脂的中的分散状态;通过热失重分析研究了纳米炭粉质量分数对苯并噁嗪树脂残炭率的影响并测试了烧蚀性能;同时采用X-射线衍射法(XRD)对炭层结构进行了分析。结果表明,质量分数为10%纳米炭粉的改性苯并噁嗪800℃残炭率可达到63.6%,该体系700℃炭化后的压缩强度为纯树脂的3.8倍。改性后的苯并噁嗪树脂炭化层结构致密,裂纹小,石墨化度与炭结构的有序度大大提升,最终使树脂的耐烧蚀性能与抗热震性获得改善。     

煤焦中灰成分对甲烷裂解的影响

利用煤焦作为催化剂,采用小型石英管固定床为反应装置,对甲烷在煤焦、脱灰煤焦、煤灰以及石英砂床层上在温度为1123 K下的裂解反应进行了较为详细的研究。甲烷在脱灰煤焦上和新鲜的褐煤焦上的转化率和氢气收率有一定的差别。煤灰作为催化剂时,甲烷初始转化率和氢气初始收率分别为9.81%和8.14%。表明煤焦中的灰成分对甲烷裂解有一定的影响。随着反应时间的增加,甲烷的转化率和氢气的收率都逐渐降低。通过扫描电子显微镜和比表面积测定仪对反应前后的褐煤焦、脱灰煤焦进行了表征。甲烷裂解后煤焦比表面积、微孔容都明显降低,平均孔径增大。说明甲烷裂解生成的积炭堵塞煤焦的微孔。SEM照片显示甲烷裂解后积炭覆盖在煤焦的表面,使煤焦的催化活性逐渐降低。     

铁基催化剂对煤加氢热解和半焦结构的影响

应用固定床反应器研究了铁基催化剂Fe2O3、Fe S、Fe（NO3）3对伊犁南台子煤催化加氢热解产物分布和半焦结构的的影响。结果表明：添加铁基催化剂后,加氢热解中气产率增加最大为17.78个百分点,半焦产率下降最大为21.41个百分点。利用BET法对半焦进行了结构分析,结果发现,添加Fe（NO3）3后所制得的半焦的比表面积和总孔体积分别为不添加催化剂所制得的半焦的6倍和1.7倍。从TG和DTG图中发现,加入铁基催化剂后,半焦活性增加,其中Fe（NO3）3的作用最明显,热失重速率最大,说明半焦活性较大。     

Heat of wood pyrolysis

The heat of pyrolysis of beech and spruce wood was investigated by means of a differential scanning calorimeter. Wide variations were found for the heat of the primary pyrolysis process, depending on the initial sample weight and on the conditions used in the measurements. However, reporting the heat of the primary pyrolysis process versus the final char yield resulted in a linear correlation. This strong dependency of the heat of wood pyrolysis on the final char yield, that is in turn highly sensitive to the experimental conditions, can explain the uncertainty of the data for the heat of wood pyrolysis reported in the literature. A possible explanation for the variability of the heat of wood pyrolysis depending on the final char yield seems to be an exothermic primary char formation process competing with an endothermic volatile formation process.     

Continuous rapid carbonization of powdered coal by entrainment, and response surface analysis of data

A study was made of rapid carbonization of coal in entrainment by composite factorial design of test-runs. From the data obtained through the operation of a 4 in. diameter flash carbonizer, the effects and interactions of the variables were determined and represented by three-dimensional models called response surfaces. These surfaces indicated the essential variables for each product yield or quality and showed the trend towards optimum values of these responses. Internal heating was shown to be superior to external heating from the standpoint of producing a uniformly devolatilized char with higher throughput rates. Illustrating the method and the results obtained, the quality of the char, defined as the amount of volatile matter (VM) remaining in it, and the char yield for the internally and the externally heated carbonizer are shown as a function of the temperature, coal-feed rate and composition of the entraining gas. Optimum char quality of 15% VM with the highest throughput rate, 750 g/h, was achieved by means of internal heating at 1900°F, which resulted in a char yield of 1075 lb/ton of coal carbonized.     

Zn2SnO4的制备及其对软质聚氯乙烯的阻燃研究

以结晶四氯化锡和硝酸锌为原料,通过2步煅烧法制备锡酸锌(Zn2SnO4)阻燃剂;通过极限氧指数、烟密度等级和残炭量研究了Zn2SnO4对软质聚氯乙烯（PVC）的阻燃和消烟性能的影响,同时对力学性能进行了研究。结果表明,Zn2SnO4的用量为15份时,对软质PVC的阻燃消烟效果明显,其极限氧指数可达36.0 %、烟密度等级为86.2 %、残炭率为29.7 %、拉伸强度为25.47 MPa、断裂伸长率为168 %;利用热重分析、差热分析和扫描电子显微镜等方法对阻燃PVC进一步进行表征,结果表明Zn2SnO4的加入促使软质PVC的起始分解温度降低,残炭量增加,燃烧后剩炭结构致密,阻燃效果明显。     

Thermal degradation behavior of epoxy resin blended with propyl ester phosphazene

The study was focused on the thermal degradation behavior of epoxy resins (EP) blended with propyl ester phosphazene (FR). The analysis studied the evolved gas and the residual char yield using different techniques. The results showed that pure epoxy resin and their blends were all a one‐stage thermal degradation reaction. The major degradation temperature of blends was lower than the temperature of pure epoxy resin, but the residual char yield of epoxy blends at 550°C was higher than that of pure epoxy resin. FR could accelerate the production of small molecules such as acetone, phenol, and isopropyl phenol during thermal degradation process. Honeycomb structure compounds were also formed in the residual char of epoxy and its blends. Additionally, elemental analysis of the residual char yield showed that phosphorus was a residual element, and other elements mostly diffused to the evolved gas. © 2001 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 81: 1161–1174, 2001