蛭石的有机化及其对PCTG性能的影响

采用苄基三苯基氯化磷对蛭石(VMT)进行有机改性，制备有机蛭石(O-VMT)，以二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PCTG)为基体材料，通过熔融挤出制备PCTG/O-VMT复合材料，分析O-VMT添加量对PCTG性能的影响。结果表明：与VMT相比，O-VMT对PCTG性能的提高效果更好。随着O-VMT添加量的增加，PCTG/O-VMT的弯曲模量、热变形温度(HDT)、维卡软化点温度(VST)、热分解温度和尺寸稳定性逐渐提升，拉伸强度和弯曲强度先增大后减少。当O-VMT的添加量为4.0%,PCTG/O-VMT-4.0的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别为48.2、70.6和2 264 MPa，相比PCTG分别提高6.9%、7.8%和22.4%。相比PCTG,PCTG/O-VMT-7.0在水平和垂直方向的模后收缩率分别降低54.4%和56.8%,HDT和VST分别上升11.7%和9.6%,700℃残炭率、起始分解温度(T_5%)和最大分解温度(T_max)分别提高7.25%、28℃和21.20℃。     

苯基次膦酸锌阻燃改性聚乳酸材料

采用共沉淀法合成了苯基次膦酸锌(ZnP)并对其进行表征,在此基础上通过熔融共混技术制备了一系列聚乳酸/苯基次膦酸锌(PLA/ZnP)复合材料,采用热重分析,极限氧指数测试（LOI）,UL 94垂直燃烧测试、微型量热(MCC)研究ZnP对复合材料热稳定性、阻燃性能以及燃烧性能的影响。研究表明,ZnP可以提高复合材料的热分解温度和成炭性,30 %（质量分数,下同）ZnP使得复合材料的分解温度相对于纯PLA上升8 ℃,750 ℃成炭率达到18.5 %;此外,ZnP可以提高复合材料阻燃性能,PLA/ZnP30的极限氧指数达到24.0 %,并通过UL 94 V-2级别,热释放速率峰值相对于PLA降低了24.9 %,有效提高了复合材料火灾安全性。     

微型流化床中焦油热裂解和水蒸气重整的反应特性及动力学对比

采用微型流化床反应分析仪(MFBRA)考察了不同温度(T,750~950℃)和水蒸气分压(SP,10%~30%)下生物质焦油水蒸气重整过程中的气体生成、气体产物中总碳转化和焦油转化等反应特性,求算反应动力学,并与焦油热裂解特性进行比较。在热裂解过程中,随温度增加,各气体(H₂、CH₄、CO、CO₂)产率和气体产物中的总碳转化率增加,反应时间缩短。而在焦油水蒸气重整过程中,等温下的反应时间明显延长,且H₂、CH₄、CO产率和气体产物中的总碳转化率显著提升,而CO₂产率在850℃时有最大值。在焦油水蒸气重整过程中,不仅有焦油裂解,还有裂解产物与水蒸气的反应,促进碳转化。在950℃、SP=30%条件下,气体产物中的总碳转化率达到92.34%。水蒸气作用下,气体组分的产率和气体产物中的总碳转化率增加,而等温条件下的反应速率下降。水蒸气分压对各气体组分的影响具有差异性。随分压增加,CO、CH₄的生成速率和气体产物中的总碳转化的反应速率增加;H₂生成速率逐渐下降,速率稳定段扩大;CO₂生成速率在850℃时有最大值。采用均相模型求取焦油水蒸气重整反应过程中的活化能,气体产物的生成活化能(H₂、CO、CO₂和CH₄)、气体产物中的总碳转化及焦油转化的活化能明显偏低,分别为90.10、42.01、58.56、64.92、61.44和63.26 kJ/mol,对应数值明显小于焦油热裂解,说明水蒸气对焦油重整反应的促进作用。最后,将焦油热裂解动力学数据与文献数据对比,验证了MFBRA对焦油水蒸气重整反应测试的可行性和分析结果的准确性。     

抑制性气氛中菱镁矿分解特性与动力学研究

利用热重分析仪研究了菱镁矿在含产物(CO₂)抑制性气氛中的分解反应特性，并根据Flynn-WallOzawa法和Coats-Redfern法计算获得了反应动力学参数。结果表明：随着反应气氛中CO₂浓度的增加，菱镁矿分解受到的抑制作用显著增强，初始分解温度与反应活化能呈对数型增加，最大反应速率对应温度则呈指数型增加；在含不同浓度的CO₂气氛中菱镁矿分解均遵循成核与生长控制模型G(x)=-ln(1-x)。该论文为实际工业生产中菱镁矿煅烧及资源利用提供了理论依据。     

聚乳酸/苯基次膦酸铈复合材料的制备及性能

采用简单方法合成苯基次膦酸铈(CeP),并将其作为阻燃剂加入聚乳酸(PLA)中,通过熔融共混技术制备聚乳酸/苯基次膦酸铈(PLA/CeP)复合材料。通过热重(TG)、极限氧指数(LOI)、UL-94垂直燃烧(UL-94)、微型量热(MCC)研究复合材料的热稳定性、阻燃性能和燃烧性能。通过阻燃测试发现,CeP能够提高复合材料阻燃性能,PLA/CeP20极限氧指数能达到24.3%并通过UL-94 V-2级别。热重分析的结果表明,CeP显著提高了PLA/CeP复合材料初始分解温度和成炭率。MCC测试结果表明,CeP能明显降低PLA/CeP复合材料火灾危险性。PLA/CeP20热释放速率峰值(PHRR)和总热释放(THR)分别为397 W/g和13.6 kJ/g,与纯聚乳酸相比,分别下降了13.9%和28.0%。因此,苯基次磷酸铈对聚乳酸具有良好的阻燃效果。     

云母对聚乳酸热性能的影响

利用转矩流变仪将聚乳酸(PLA)与云母(Mica)熔融共混,制得复合材料(PLA/Mica)。利用热失重仪(TGA)和维卡软化温度仪(VST)仪测试热分解温度和热变形温度,来表征PLA热性能随云母含量变化而变化的情况。结果表明,添加云母后,PLA热稳定性降低,热分解温度随着云母含量的增加而降低;同时,添加云母后PLA耐热变形温度增加,其中云母含量5%的复合材料的维卡软化温度为72.5℃,与纯PLA的64.5℃相比,提高了8℃;在铝酸酯偶联剂DL411、硅烷偶联剂KH-550、KH-560、KH-570四种偶联剂中,偶联剂KH-550表面处理后云母和PLA共混制得的复合材料具有相对较好的热稳定性和热变形温度。     

助剂复配对聚乙醇酸性能的影响

通过熔融共混方法,采用环氧类扩链剂对聚乙醇酸(PGA)进行反应挤出改性,同时添加亚磷酸酯类抗氧剂来降低熔融加工过程中的热降解。研究了扩链剂与抗氧剂联用对PGA熔体质量流动速率、热稳定性、熔体流变性能以及抗水解性能的影响。结果表明,扩链剂与抗氧剂复配,PGA改性料的熔体质量流动速率由原料的44.2 g/10min下降至11.2 g/10min;起始分解温度T_-5%(质量剩余95%的温度点)提高22.1℃;熔体黏度提高6倍以上;在提高了熔体强度的同时,改性料热稳定性明显改善,同时抗水解稳定性也有一定程度提高。     

高温烟气中煤焦气化行为

针对高温烟气中煤焦的气化行为,本文采用FactSage 6.1计算了煤焦在高温烟气下的高温反应特性,并利用热重分析仪分析了煤焦气化行为。通过沉降炉实验进一步研究了不同温度、气体配比、粒径条件下气体产物的动态析出特性,同时计算了评价指标α、β、LHV值。结果表明：随着温度的升高,气体产物H₂和CO的含量增加,β、α、LHV值增大,CH₄和CO₂的含量下降。在温度为1200℃时,β、α值分别由CO₂/CO比为10∶70时的10.80%、5.21%增加到CO₂/CO比为50∶30时的24.71%、41.06%。同时,随着CO₂/CO比值的增大,高温烟气对煤焦气化反应抑制减弱。通过对比反应温度和粒径对煤焦气化反应的影响,得出反应温度远大于粒径对煤焦气化反应的影响。通过实验验证了向高温烟气中喷吹煤焦制备高品质可燃气体方法的可行性。     

聚乳酸/苯基次膦酸镧复合材料的制备及阻燃性能研究

采用简单方法制备了苯基次膦酸镧(LaP),并将其作为阻燃剂引入聚乳酸(PLA)中,制备了一系列PLA/LaP复合材料。采用热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)、UL 94垂直燃烧、微型量热测试(MCC)等方法研究PLA/LaP复合材料的热稳定性、阻燃性能和燃烧性能。结果表明,LaP可以提高复合材料阻燃性能,30 %（质量分数,下同）的LaP使得复合材料的极限氧指数达到24.8 %,并通过UL 94 V-2级别;LaP可明显提高复合材料的热分解温度和成炭率;高添加量LaP可显著降低复合材料的热释放速率峰值（pHRR）和总热释放(THR),有效降低了复合材料的火灾危险性。     

聚乳酸/苯基次膦酸铝复合材料的制备及其阻燃性能研究

采用共沉淀法制备了苯基次膦酸铝(AlP)并对其进行表征。在此基础上,通过熔融共混法制备了一系列聚乳酸/苯基次膦酸铝（PLA/AlP）复合材料,采用热重分析（TG）、极限氧指数测试（LOI）、UL 94垂直燃烧测试、微型量热测试研究AlP对复合材料热稳定性、阻燃性能、燃烧性能的影响。结果表明,AlP可以有效提高PLA/AlP复合材料的阻燃性能, 当AlP含量为30 %（质量分数,下同）时,PLA/AlP30的极限氧指数达到25.6 %,并达到UL 94 为V-0级;AlP可以提高PLA/AlP复合材料初始分解温度和成炭性; PLA/AlP复合材料的热释放速率峰值和总热释放随着AlP添加量增大呈现先增高再下降的趋势。     

碳微球/勃姆石/PP复合材料的制备及性能分析

以碳微球(CMS)和勃姆石(BM)为阻燃剂，打包盒PP废塑料(H-PP)为原材料，通过熔融挤出制备CMS/BM/H-PP复合材料，利用极限氧指数(LOI)、UL 94、锥形量热仪和热失重分析(TG)等对复合材料的阻燃性、热分解温度、力学性能和热变形温度(HDT)进行分析。结果表明，BM可以有效阻燃H-PP。在H-PP中加入30%的BM,30-BM/H-PP的LOI达到27.8%,阻燃等级为UL 94 V-1级，T_5%、HDT、拉伸和弯曲强度分别为321.2℃、95.8℃、19.4 MPa和22.8 MPa,与H-PP相比，其强度降低，热分解温度和HDT升高；以BM为主阻燃剂，适量的CMS和BM在H-PP中具有协同阻燃效果；在H-PP中加入4%的CMS和26%的BM,4-CMS/26-BM/H-PP的LOI为29.8%,阻燃等级为UL 94 V-0级，其T_5%、拉伸强度、弯曲强度、TTI和FPI分别为332.4℃、22.5 MPa、26.2 MPa、37 s和0.15(m²·s)/kW,与30-BM/H-PP相比，有显著提...     

制革污泥蛋白质基生物质棉织物阻燃涂层的制备与阻燃性能

为合理探讨制革污泥蛋白质的应用领域，本研究以制革污泥蛋白质、植酸和壳聚糖为原料，通过层层自组装的方式在棉织物表面构筑生物质阻燃涂层。当涂层数达到15TL(three layers)时，通过SEM可以观察到涂层均匀地吸附在棉织物的表面。15TL棉织物的热分解温度(T_5%)下降，有利于保护炭层的生产，提升热稳定性。最重要的是，未整理棉织物接触火焰迅速燃烧，而15TL棉织物无法被火焰点燃，当火源离开后立即自熄。相比于未整理棉织物，15TL棉织物的热释放速率峰值(PHRR)和总热释放量(THR)分别下降了33.1%和38.9%，表现出了优异的阻燃性能，提高了火灾安全性。气相和凝聚相阻燃机理表明，在燃烧时生物质阻燃涂层释放出不可燃气体NH₃，并抑制热裂解产物可燃性气体CO、C-H化合物、醚类物质和羰基类物质的释放，同时促进棉织物表面生成石墨化程度高的保护炭层。     

退火对聚乳酸/淀粉复合材料性能的影响

以改性木质素(MZS)作为成核剂,通过双螺杆挤出机制备了聚乳酸(PLA)/乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)/淀粉/MZS复合材料。采用差示扫描量热仪(DSC),偏光显微镜(POM),热变形、维卡软化点温度测定仪分析了成核剂和退火处理对PLA/EVA/淀粉复合材料结晶性能及耐热性能的影响。结果表明,MZS是PLA/EVA/淀粉复合体系的一种有效成核剂,在添加1.5%MZS后,复合材料的结晶速率加快、结晶度变大;在未添加成核剂时,PLA/EVA/淀粉复合材料的结晶度为3%,在添加1.5%MZS后,复合材料的结晶度达到47.9%;退火处理可以改善复合材料的耐热性;在105℃退火5 min时,PLA/EVA/淀粉复合体系的维卡软化点和热变形温度分别达到60.4、55.0℃;PLA/EVA/淀粉/MZS复合体系的维卡软化点和热变形温度分别达到80.8、82.8℃。     

聚丙烯/成核剂复合材料的非等温热分解动力学研究

通过热重分析(TGA)法研究了含有不同含量成核剂(20E)的聚丙烯(PP)复合材料在氮气气氛中不同升温速率下的热分解过程,热重分析结果显示：成核剂20E的加入能够显著提高PP复合材料的热稳定性,当分别添加500 mg/kg、800 mg/kg成核剂20E时,PP-1和PP-2复合材料的t_max分别为454.4℃和458.8℃,相比纯PP的t_max分别提高了6.4℃和10.8℃。分别采用Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法研究PP复合材料的热分解动力学,结果表明成核剂20E的加入使得PP复合材料的活化能有明显的提高,复合材料分解需要更高的温度,热稳定性变好,当成核剂20E的用量为800mg/kg时,PP-2复合材料活化能与PP相比约提高了63.58%。     

MCC对PLA/PPC复合材料力学性能与热稳定性的影响

以微晶纤维素(MCC)作为改性剂,马来酸酐接枝聚乳酸(PLA g MAH)为界面相容剂,聚乳酸(PLA)、聚碳酸亚丙酯(PPC)为基体,通过熔融共混法制得PLA/PPC/MCC三元复合材料。采用控温拉伸、动态热分析、扫描电子显微镜以及热失重分析等方法研究了MCC对PLA/PPC的力学性能和热稳定性。结果表明,PLA/PPC/MCC三元复合材料的拉伸强度提高了12.7 %,玻璃化转变温度（Tg）提高了9.8 ℃;PLA g MAH的加入可以改善PLA/PPC/MCC三元复合材料的界面性质,从而提高力学性能和热稳定性;当PLA g MAH的添加量为5 %（质量分数,下同）时,三元复合材料在常温下的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了53.7 %、43.1 %和18.5 %;在60 ℃下三元复合材料的断裂强度提高了80 %;热降解温度以及最大失重温度与PLA/PPC相比分别提高了25.31 ℃和61.83 ℃。     

不同温度区间内污泥热解气固相产物特征

对城市污水污泥（简称污泥）进行工业分析和热重分析,考察污泥的基本组成和热重特性;采用气相色谱（GC）检测了不同热解温度区间内污泥热解生成的气体产物成分,并利用SEM和BET分别分析了不同热解终温下裂解炭的形貌特征和比表面积。结果表明：污泥热解可以分为水分析出阶段、挥发分析出阶段和焦炭化阶段;不同热解温度区间内污泥热解气体产物的组成有很大差别,热解温度350℃后H₂在热解气中的含量快速增加,CH₄含量在350～450℃时达到最大值,而CO主要在热解温度为350～750℃时生成,CO₂含量随着热解温度的增加迅速下降;随着热解终温的不断升高,裂解炭结构变得越来越疏松,比表面积也随之增大,750℃达到最大值55 m²·g^-1。     

牵引速率与Mica协同调控PLA的形态及热性能研究

利用双螺杆挤出机进行不同组分比的聚乳酸(PLA)/云母(Mica)粒子复合材料熔融共混,通过调节挤出物的牵引速率制备不同的共混粒料,再利用平板硫化机模压成型制备系列基于不同牵引速率的PLA/Mica标准样条。采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)进行Mica粒子分散形态观察,发现高的牵引速率起到了较好地改善Mica粒子分散效果的作用;采用热重分析仪(TG)、动态热机械分析仪(DMA)和维卡温度软化仪(VST)分别进行了复合材料的热稳定性及热变形温度测试,与纯PLA相比,牵引速率0.50 m/s下的PLA/Mica(质量比91/9)复合材料最大热分解温度和热变形温度分别提高了3.5℃和4.4℃。结果表明,与纯PLA的相比,牵引速率0.50m/s下的PLA/Mica(质量比91/9)复合材料最大热分解温度和热变形温度分别提高了3.5℃和4.4℃。     

MOF-199改性聚乳酸复合材料的制备及热力学性能

以聚乳酸(PLA)为基材,配位聚合物MOF-199为改性剂,采用溶液流延的方式制备了不同MOF-199含量的改性PLA复合材料,通过扫描电子显微镜(SEM)、衰减全反射傅立叶变换红外光谱(ATR-IR)研究了复合材料的形貌和结构,通过热重(TG)、差示扫描量热(DSC)等方式研究了复合材料的热力学性能。结果表明,与纯PLA相比,MOF-199的加入可显著提高PLA复合材料的起始热分解温度,拓宽了PLA复合材料的热加工温度范围,复合材料的玻璃化转变温度、熔融温度和结晶度随MOF-199含量的增加呈现先升高后降低的变化趋势,而冷结晶温度逐渐降低,当MOF-199的含量为3%时,复合材料的综合性能最佳,起始热分解温度提高了约36. 9℃,结晶度提高了约139%。     

聚乳酸/中药渣复合材料水热老化性能研究

采用熔融共混法,以邻苯二甲酸二辛酯(DOP)作为增塑剂,将中药渣(CMR)与聚乳酸(PLA)共混,经注塑成型工艺制备PLA/CMR复合材料。通过吸水率、FTIR、力学性能、热重分析及SEM等分析手段研究了PLA/CMR复合材料水热老化后的性能。结果表明:温度对PLA/CMR复合材料老化行为影响较为显著,复合材料在60℃水热老化8天后,其弯曲强度和拉伸强度分别降低了88.3%和87.8%;在90℃水热老化15 h后,其弯曲强度和拉伸强度分别降低了97.8%和92.8%,在水热老化20 h后,材料的机械强度完全丧失。     

胜利褐煤水蒸气气化制富氢合成气及其固有矿物质的催化作用

利用微型固定床反应装置,研究了内蒙古胜利褐煤水蒸气气化过程中H₂、CO₂、CO和CH₄生成规律及其固有矿物质的催化效应。原煤(SL-raw)、盐酸洗脱(SL-HCl)、氢氟酸洗脱(SL-HF)及盐酸洗脱液回添煤样(SL-HCl-Re)在水蒸气气化反应过程中,H₂、CO₂和CO生成速率存在明显差异,充分说明胜利褐煤中某些固有的矿物质对其水蒸气气化反应具有显著的催化作用,可大幅度提高其气化反应速率,并使其起始气化温度降低96℃,气化反应主体温度降低150℃以上,同时促进了合成气中H₂生成,抑制了CO的生成,使胜利褐煤水蒸气气化反应过程中一直维持着较高的H₂/CO摩尔比,SL-raw、SL-HCl-Re水蒸气气化所得合成气中H₂/CO摩尔比分别为17.3和4.3,而SL-HCl和SL-HF水蒸气气化所得合成气中H₂/CO摩尔比均只有1.22。SL-HCl和SL-HF水蒸气气化生成H₂、CO₂和CO的规律基本相同,说明起催化作用的物质是可溶解在盐酸洗脱液中的矿物质。经过分析,发现矿物质对胜利褐煤水蒸气气化反应的催化作用主要是通过提高水煤气变换反应(WGSR)速度实现的。最后结合文献报道提出了胜利褐煤水蒸气气化反应过程中矿物质的原位催化机理。