煤气化粗渣-矿渣基地质聚合物的制备与性能

在煤气化粗渣基地质聚合物中复掺矿渣可改善其早期力学性能。本文以煤气化粗渣和矿渣为原料制备地质聚合物,系统研究了不同矿渣掺量对煤气化粗渣基地质聚合物早期力学性能及微观结构的影响。利用X射线衍射、压汞测试、扫描电镜、傅里叶红外光谱等方法对煤气化粗渣-矿渣基地质聚合物的微观结构进行分析表征。结果表明,当矿渣掺量增加时,地质聚合物抗压强度呈逐渐增大趋势。矿渣掺量为40%(质量分数)时,样品28 d抗压强度高达53.1 MPa。由微观分析可知,掺入矿渣后地质聚合物表面生成了大量水化硅铝酸钙/钠(C(N)-A-S-H)凝胶,使地质聚合物微观结构更为致密,力学性能得到改善。     

煤气化粗渣-粉煤灰基地质聚合物的制备与性能

煤气化渣与粉煤灰均为煤炭资源利用过程中产生的固体废弃物,可以应用在碱激发领域。从煤气化粗渣的性质入手,采用粉煤灰对煤气化粗渣进行改性,利用碱激发技术制备了煤气化粗渣-粉煤灰基地质聚合物,并对所制备产物的性能进行研究。结果表明,在体系中掺入粉煤灰可以明显改善其力学性能,当粉煤灰掺入量为30%(质量分数)时,样品的28 d抗压强度最高,达到44.5 MPa。此外,通过对样品进行物相分析与微观形貌表征发现,样品的无定形产物主要为N(C)-A-S-H凝胶,它能够结成相互连接的空间网状结构,具有较强的黏结能力,这是样品材料具有较高强度的主要原因。     

电石渣对复合胶凝材料力学性能和微观结构的影响

电石渣作为一种Ca(OH)₂含量较高的工业副产品,可协同Na₂CO₃加速碱激发复合胶凝材料的水化过程。本文采用粉煤灰和矿粉作为复合胶凝材料的前驱体,探究不同电石渣(CCR)和Na₂CO₃质量比对复合胶凝材料的孔溶液pH值和力学性能影响。此外,通过水化热、X射线衍射、热重分析和扫描电子显微镜,探讨了CCR和Na₂CO₃协同激发作用对复合胶凝材料的水化过程和微观结构的影响。研究结果表明,随着CCR掺量的增加,复合胶凝材料的孔溶液pH值和力学性能均呈先增加后递减的趋势。当CCR和Na₂CO₃的掺量分别为6%和9%(质量分数)时,碱激发复合胶凝材料的3 d孔溶液pH值和28 d抗压强度分别达到最大值12.95和26.8 MPa。微观结构分析表明,在CCR和Na₂CO₃的协同激发作用下,碱激发复合材料能够生成更多的水化硅(铝)酸钙(C-(A)-S-H)凝胶,...     

氧化钛对镁砂抗热震性能及抗渣渗透性能的影响

为改善镁砂抗水化性能、抗热震性能及抗熔渣渗透性能，在轻烧氧化镁粉中添加1%(质量分数)、2%及3%的TiO₂微粉制备镁质复合材料，研究了TiO₂含量对材料烧结行为、显微结构及各性能的影响。结果表明：随TiO₂添加量增加，游离CaO及部分MgO相继转化为CaTiO₃及Mg₂TiO₄相，且MgO晶粒尺寸增大，样品抗水化性能显著提高。CaTiO₃及Mg₂TiO₄晶间相的形成降低了样品的热膨胀系数，诱导裂纹发生偏转，因此，样品的抗热震性能也随TiO₂增加逐步提高。此外，添加1%的TiO₂样品，因MgO晶粒增大及高稳定性的CaTiO₃晶间相形成，抗渣性能明显提高。然而，进一步增加TiO₂，低稳定性的Mg₂TiO₄晶间相的生成显著降低了样品的抗渣渗透性能。     

酸激发锌渣/偏高岭土地质聚合物的制备及催化性能EI北大核心CSCD

以锌渣和偏高岭土为原料,磷酸为激发剂制备地质聚合物(ZMG)。研究原料配比对地质聚合物力学性能、物相组成、微观结构和孔径分布的影响。将所制地质聚合物应用于Fenton-like催化降解直接铜盐蓝2R模拟染料废水,系统考察了原料配比、催化剂用量、pH值、H_(2)O_(2)浓度对染料降解率的影响。结果表明:锌渣占比为50%(质量分数)地质聚合物样品(ZMG-50)的7 d抗压强度可达19.9 MPa;锌渣可消除地质聚合物的机械孔、改善介孔结构、提高比表面积。催化结果表明,在催化剂用量为8 g/L、pH值为2.5、H_(2)O_(2)浓度为0.32mmol/L的条件下,样品ZMG-50的催化性能最佳,经42 min反应后直接铜盐蓝2R染料的降解率可达96.2%,且具有良好的稳定性和重复使用性能。     

TiO2纳米粒子增强超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯复合材料的性能

利用硅烷偶联剂KH570对TiO₂纳米粒子进行表面改性,然后制备塑化超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)/TiO₂复合材料,最后通过密炼-模压法制备不同含量和粒子尺寸的TiO₂纳米粒子增强PE-UHMW/高密度聚乙烯(PE-HD)复合材料。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、差示热扫描量热仪、万能试验机、流变仪表征测试复合材料的微观结构、结晶、力学及流变性能。结果表明,低含量的Ti O₂纳米粒子(质量分数0.1%)能在聚合物基体中分散良好,使复合材料的力学性能、结晶度及流动性均有显著提升;随粒子尺寸增加,材料强度和刚度降低,断裂伸长率和熔体剪切黏度先增加后降低。然而,高含量粒子分散困难、易形成大的聚集体,导致复合材料性能下降。当TiO₂纳米粒子尺寸为5～10 nm、质量分数为0.1%时,复合材料展现出优异的力学性能和加工性能,拉伸强度和拉伸屈服强度分别高达58.21 MPa和44.53 MPa,且熔体剪切黏度下降19.7%。     

水玻璃-Na2CO3激发富镁镍渣-粉煤灰基地质聚合物的制备及性能

本文使用正交试验法,研究了富镁镍渣与粉煤灰的质量比、复合碱激发剂(水玻璃-Na₂CO₃)掺量及水胶比对富镁镍渣-粉煤灰基地质聚合物力学性能的影响,通过XRD、SEM、EDS及TG等测试方法对水化产物进行表征。结果表明,最优试样28 d抗压强度可达37.50 MPa。XRD结果显示,7 d与28 d的水化产物中含有水化硅酸钙凝胶,结合SEM、EDS分析可知,产物中还有菱沸石(N-A-S-H)与钠镁硅铝酸盐(N-M-A-S)无定形凝胶相,这些凝胶相是地质聚合物强度增加的主要原因。     

富镁镍渣-粉煤灰基地质聚合物的制备与性能表征

以工业固体废弃物富镁镍渣和粉煤灰为原料,以水玻璃和NaOH为碱激发剂,制备了一系列富镁镍渣-粉煤灰基地质聚合物。研究了不同粉煤灰掺量对地质聚合物力学性能的影响,并测定地质聚合物的线性收缩和碱溶出,通过XRD、IR、DTA等手段对产物进行表征。结果表明:富镁镍渣-粉煤灰基地质聚合物的强度随粉煤灰的掺入先升高后降低,当掺量为30%(质量分数)时,地质聚合物的抗压强度可达最高值22.15 MPa,较镍渣基地质聚合物强度提高42.2%;XRD分析表明富镁镍渣中MgO以镁橄榄石相存在,而非游离态,故地质聚合物具有良好的体积安定性。     

电石渣对碱激发粉煤灰-矿渣抗碳化性能的影响

为实现工业废料的二次利用,将电石渣部分替代粉煤灰掺入碱激发粉煤灰-矿渣(AAFS)中,制备碱激发粉煤灰-矿渣-电石渣复合凝胶材料(AAFSC)。本文考察了不同电石渣掺量下AAFSC的抗碳化性能,并通过压汞测试、热重分析、X射线衍射仪和扫描电子显微镜等分析材料的微观结构。结果表明：经快速碳化作用,AAFSC的孔隙结构会向有害孔发展,抗压强度明显衰减;AAFSC在碳化前中期的抗碳化性能优于AAFS,但随碳化龄期延长,这种优势逐渐减小甚至消失;试验推荐的电石渣掺量质量分数为6%,此时AAFSC在碳化前中期具备最佳抗碳化性能,且在碳化后期仍具有最大抗压强度39.92 MPa;随电石渣掺量增加,AAFSC中Ca(OH)₂含量增加,这些Ca(OH)₂在碳化过程中被消耗,生成了方解石、霰石等碳酸盐。     

赤泥基发泡地质聚合物的性能研究

拜耳法赤泥含有较多赤铁矿且活性较低，一定程度上限制了其资源化利用。将拜耳法赤泥、矿渣微粉和粉煤灰以5∶3∶2的质量比混合，以水玻璃和氢氧化钠为碱激发剂，硬脂酸钙为稳泡剂，双氧水为发泡剂，制备发泡地质聚合物。通过调节碱激发剂模数，探究其对赤泥基发泡地质聚合物表观密度、强度以及微观结构的影响。结果表明，随着碱激发剂模数的增加，发泡地质聚合物的表观密度呈先增加后降低的趋势，抗压强度逐渐下降。当碱激发剂模数为1.4时，发泡地质聚合物的28 d表观密度最低，为195.86 kg/m³;28 d抗压强度达到最高值，为0.55 MPa,对应比强度为2 821.12 N·m/kg。这说明碱激发剂模数为1.4时发泡地质聚合物兼顾轻质与高强的性能。     

煤气化渣溶出特性及对水泥基材料的影响

我国洁净煤技术不断发展,带来大量的工业副产品气化渣。从气化渣用作水泥矿物掺合料的角度,使用电感耦合等离子发射光谱法(ICP)测定其在不同环境的溶出特性,观察其水化活性,研究气化渣对二元复合体系工作性与力学性能的影响。结果表明:气化渣Ca²⁺溶出率较低,缺乏自硬性;Si⁴⁺、Al³⁺随时间溶出率增大,气化渣存在水化活性。碱性与高温环境促进Si⁴⁺、Al³⁺溶出,表明气化渣在适当的激发下,化学键更易断裂,水化活性增大。气化渣的形态效应可改善二元体系工作性,掺30%、50%(质量分数)气化渣其流动度分别提高约8.8%、19.4%,二元体系符合Herschel-Bulkey所描述的流体模型,并且发现了剪切变稀现象。低掺量气化渣火山灰反应可改善复合胶凝体系力学性能,90 d抗压强度达到90 MPa,高掺量气化渣替代过多水泥,水化产物减少,环境碱性降低,气化渣活性无法被完全激发,导致孔隙率增大,结构疏松,力学性能下降。     

玉米淀粉/TiO2纳米复合薄膜制备与性能

以玉米淀粉为基质,结合纳米Ti O₂,通过超声分散采用流延法制备了可生物降解的淀粉/Ti O₂纳米复合薄膜,研究了纳米Ti O₂对薄膜拉伸性能、阻隔性能及抗菌活性的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)和X射线衍射仪(XRD)对复合膜的微观形貌和结构进行了表征。结果表明,淀粉/Ti O₂纳米复合膜中Ti O₂与淀粉分子间存在缔合作用,含适量Ti O₂的复合膜组分之间有良好的相容性,与淀粉膜相比,纳米复合膜的拉伸性能和水蒸气阻隔性能得到有效改善,含0.8%Ti O₂(质量分数,下同)的纳米复合膜拉伸强度为7.54 MPa,比淀粉膜提高了53.9%,水蒸气透过系数为5.50×10^-5 g/(mm·d),较淀粉膜降低了23.5%,该复合膜同时表现出较好的紫外线隔离性能及抗菌活性。     

Preparation and properties of Ni-W-P-TiO2 nanocomposite coatings developed by a sol-enhanced electroplating method

Several Ni-W-P-TiO₂ nanocomposite coatings were developed by the sol-enhanced electroplating method. The phase and elemental compositions of coatings were determined, and the surface and cross-section morphology were characterized. The mechanical and corrosion performance were systematically tested. The results revealed the addition of 5 ml·L^-1 TiO₂ sol caused a compact coating surface, while higher concentrations of TiO₂ reduced the coating thickness and led to the inferior surface microstructure. The comparison in physiochemical properties of prepared coatings confirmed the superior performance of the Ni-W-P-TiO₂ nanocomposite coating at 5 ml·L^-1 TiO₂ sol addition. Under this condition, the best mechanical properties were achieved when abrasive wear was the dominating wear-resistance mechanism, and the best corrosion resistance was obtained due to its smooth and compact surface microstructure.     

添加剂对铜渣还原尾渣微晶玻璃析晶行为及性能的影响

铜渣还原尾渣与CaO-Al₂O₃-SiO₂系微晶玻璃的化学组成相似,采用熔融法以铜渣还原尾渣为主要原料制备微晶玻璃可为铜渣的高效利用提供一种有效途径。通过DSC、XRD和SEM-EDS等技术研究了不同添加剂(B₂O₃、CaF₂、TiO₂和Cr₂O₃)对微晶玻璃物相组成、抗折强度、体密度、吸水率和显气孔率等性能的影响。结果表明:无论添加哪种添加剂,微晶玻璃均能析出力学性能较好的钙长石和钙铝黄长石,且能使晶体析晶方式转化为整体析晶;添加B₂O₃可使微晶玻璃性能最优,其次是TiO₂与CaF₂。     

石墨烯/二氧化钛对PVC薄膜性能影响

以石墨粉和三氯化钛为原料,通过Hummers和水解法制备得石墨烯/二氧化钛(G/TiO₂),将G/TiO₂作为填料添加到聚氯乙烯(PVC)中,探究其对PVC薄膜性能的影响。结果表明,添加G/TiO₂提高了PVC薄膜的力学性能、抗静电性能和耐紫外老化性能。添加G/TiO₂的PVC薄膜的拉伸强度由纯PVC薄膜的12.79 MPa提升至22.74 MPa,提高了77.80%,断裂伸长率由77.73%提升至98.23%,提高了26.37%,表面电阻由大于1.034×10¹²Ω降低至8.156×10⁵Ω,达到抗静电材料要求;经过150 h紫外老化后,纯PVC薄膜的拉伸强度由12.79 MPa降低至8.49 MPa,下降了33.62%;添加G/TiO₂的PVC薄膜的拉伸强度由22.74 MPa降低至18.54 MPa,仅下降18.64%。     

TiO2加入量对铝镁质干式捣打料性能的影响

以电熔白刚玉、电熔镁砂、活性Al2 O3微粉为主要原料,以TiO2为烧结剂,分别在1300℃、1400℃、1500℃和1600℃热处理3 h制备铝镁质干式捣打料.研究了TiO2加入量、热处理温度对捣打料物相、烧结性能、力学性能及显微结构的影响.结果表明,适量TiO2的引入能显著促进铝镁质干式捣打料的反应烧结,常温和高温...     

利用铝热还原金属铬炉渣制备彩色氧化锆陶瓷

为提升氧化锆陶瓷的使用性能,采用氧化钇稳定的四方氧化锆为基体（yttria stabilized tetragonal zirconia,3Y-TZP）,将铝热法生产金属铬所得炉渣（铝铬渣）按照不同比例（质量分数为5%~15%）加入,利用无压烧结在1 400 ℃保温2 h制备出彩色氧化锆陶瓷。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、显微硬度计及万能材料试验机测试了试样的物相、显微结构及力学性能。结果表明：掺杂铝铬渣可以制备出粉红色系氧化锆复合陶瓷,其物相主要为四方氧化锆、单斜氧化锆和含铬的氧化铝,并且铝铬渣的加入促使更多的四方氧化锆保留到室温。铝铬渣的加入不利于试样的烧结致密性,随着其含量增加复合陶瓷烧结后的体积收缩率降低,基体内出现部分孔隙。但是,铝铬渣的加入提升了试样的力学性能,当其加入量为5%（质量分数）时,氧化锆复合陶瓷的显微硬度和抗折强度均达到最大值,分别为1 755.3 HV和421.3 MPa。