化学溶液预处理再生粗骨料对再生混凝土改性的影响

为研究不同浓度的硅酸钠溶液和硅烷溶液复合改性再生粗骨料对再生混凝土力学与变形性能及微观结构的影响,通过立方体抗压强度试验研究复合改性对再生混凝土力学性能的影响,同时基于数字图像相关(DIC)方法研究复合改性对再生混凝土变形性能的影响,并借助扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)微观测试方法分析改性再生混凝土内部微观结构。结果表明:质量分数为5%的硅酸钠溶液和质量分数为10%的硅烷溶液改性后的再生粗骨料24 h吸水率降幅最大,由其制成的再生混凝土28 d抗压强度显著提高,较未改性再生混凝土提高了35.80%;硅酸钠溶液和硅烷溶液复合改性再生粗骨料可有效减小再生混凝土的变形,应力较大时,可阻止应力过度集中,使再生混凝土整体变形性能较好;此外,还可以改善再生粗骨料表面疏松结构和粗糙程度,加强骨料与砂浆界面过渡区(ITZ)性能,但对于新、旧砂浆ITZ性能的改善不明显。     

PVA改性水泥基珊瑚骨料试验研究

针对混凝土珊瑚骨料孔隙率大、骨料强度低、吸水率高的特点。采用PVA溶液对珊瑚骨料进行强化处理改性。研究了经不同浓度PVA溶液浸泡不同时间处理后的珊瑚骨料吸水率以及压碎指标,并使用改性后的珊瑚骨料拌制混凝土,测定其坍落度及立方体抗压强度。试验结果显示,珊瑚骨料平均吸水率降低了38%,最高降低达55%;压碎指标整体上随PVA浓度和浸泡时间先下降再回升;改性后珊瑚骨料拌制的混凝土7 d龄期强度可提升21%,28 d龄期强度提升可达16.85%。采用扫描电子显微镜(SEM)分析研究PVA改性珊瑚骨料的机理,结果显示改性后的珊瑚骨料表面形成致密的有机质薄膜,此薄膜可以使珊瑚骨料孔隙率明显降低,使骨料吸水率降低,同时可以改善骨料表面微观结构,降低其压碎指标,增加与水泥石的咬合强度,提高了拌合混凝土的强度。     

聚丁二烯-g-聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸环氧丙酯胶乳改性水泥砂浆的耐腐蚀性能

通过半连续乳液接枝共聚法合成了聚丁二烯（PB）/聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸环氧丙酯（质量比）为50/46/4的PB-g-接枝聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸环氧丙酯（PSG）胶乳,在水灰比为0.4（质量比）、聚灰比为0.1（质量比）的条件下用其改性水泥砂浆,考察了硫酸溶液的质量分数和浸入时间对PB-g-PSG胶乳改性水泥砂浆耐腐蚀性能的影响。结果表明,随着硫酸溶液质量分数的增大和浸入时间的延长,水泥砂浆的质量损失及吸水率增大,抗压强度降低,但改性水泥砂浆的耐腐蚀性能比参比水泥砂浆显著提高。参比水泥砂浆在质量分数为15%的硫酸溶液中浸入100 d后几乎被完全侵蚀,而改性水泥砂浆的质量损失率仅为69.23%;参比水泥砂浆在质量分数为10%的硫酸溶液中浸入100 d后吸水率为7.19%,而改性水泥砂浆在质量分数为10%和15%硫酸溶液中浸入100 d后其吸水率分别为3.97%和5.24%;改性水泥砂浆的抗压强度降低幅度也比参比水泥砂浆显著减小。     

硅烷偶联剂对复合水泥砂浆性能的影响

通过红外光谱分析及砂浆强度测试，研究了硅烷偶联剂对不同种类复合水泥砂浆的稠度、分层度、抗折强度及抗压强度的影响。结果表明，加入硅烷偶联剂能提高普通水泥砂浆、苯丙胶乳改性水泥砂浆的抗折强度和抗压强度；当硅烷偶联剂质量分数为0．5％时，普通水泥砂浆的抗折强度和抗压强度达到极大值，提高约10％；当硅烷偶联剂质量分数为1％时，苯丙胶乳改性水泥砂浆的抗折强度和抗压强度达到极大值，提高约20％；同时，硅烷偶联剂还能增大普通水泥砂浆和苯丙胶乳改性水泥砂浆的稠度，但砂浆的分层度略有增大。加入经硅烷偶联剂处理的钢纤维，能够提高普通水泥砂浆及苯丙胶乳改性水泥砂浆的抗折强度和抗压强度；当钢纤维用硅烷偶联剂质量分数为1％的硅烷偶联剂水溶液处理时，钢纤维增强砂浆的抗折、抗压强度达到极大值，提高10％以上。     

山核桃蒲壳生物炭砂浆基本性能及机理研究

将生物炭用于水泥基材料可改善其基本性能，实现固碳的同时丰富了生物质固废资源化利用的途径。为研究山核桃蒲壳生物炭作为细骨料对水泥砂浆性能的影响规律及作用机理，将其以不同体积分数替代细骨料制备砂浆，对水泥砂浆拌合物的流动性、硬化砂浆的微观结构、基本力学性能及保温性能展开试验研究。结果表明：1)拌和时添加25%(占生物炭质量分数)的水作为附加用水，拌合物的工作性最稳定。2)生物炭25%(体积分数)替代砂时，骨料周围可形成良好的浆体握裹及界面过渡区，使砂浆试件抗折强度和抗压强度最高；随着砂替代率的增加，砂浆试件的强度均逐级减小。3)随着生物炭用量的增加，水泥砂浆导热系数呈显著的逐级下降趋势，生物炭的原生孔隙延长了热传导路径，并发挥了慢导热作用，添加生物炭可显著提高水泥砂浆的保温隔热性能。     

建筑垃圾再生骨料改性对混凝土性能的影响

采用硅烷偶联剂和水玻璃对再生细骨料进行表面复合改性,研究改性前后再生细骨料的物理性能及其对再生混凝土性能的影响。结果表明:再生骨料经6%水玻璃和3%硅烷偶联剂浸泡2h后,吸水率较未改性再生骨料吸水率降低29%,压碎指标值降低到14.3%。由复合改性的再生骨料配制的再生混凝土的7d、28d和60d抗压强度和抗拉强度明显提高,其抗压强度分别达到21.16MPa,36.49MPa,42.23MPa。     

硅烷偶联剂改性粉煤灰及其在聚氨酯中的应用

采用一步法合成了单组分聚氨酯,利用硅烷偶联剂作为"分子桥"使粉煤灰以硬段的形式存在于聚氨酯分子链中。研究了改性粉煤灰的用量对聚氨酯力学性能和耐水性的影响并利用红外光谱和扫描电镜对单组分聚氨酯的微观结构进行了分析。结果表明,硅烷偶联剂对粉煤灰表面进行了化学改性,粉煤灰进入到聚氨酯分子链中,聚氨酯/粉煤灰的相溶性和分散性有了很大改善。当改性粉煤灰的质量分数为12%时,单组分聚氨酯的力学性能和耐水性都有显著提高,拉伸强度、断裂伸长率和吸水率分别达到16.67 MPa,486.04%和2.92%。     

高强粉煤灰-渣土人造骨料的制备与微结构表征

研究了不同比例工程渣土与粉煤灰对高强、低吸水率人造骨料物理性能的影响规律,并利用X射线衍射仪、X射线显微成像系统(X-CT)、压汞仪及扫描电镜等手段研究导致人造骨料物理性能差异的原因。结果表明,人造骨料的密度和强度随着粉煤灰掺量的提高先上升后降低,吸水率先降低后上升,当粉煤灰掺量为50%(质量分数)时,可制备表观密度为2.17 g/cm³,抗压强度为22.88 MPa,吸水率为0.055%的高强、低吸水率人造骨料。人造骨料强度的降低和吸水率的提高主要是液相不足造成的孔隙率增加,原料中Al₂O₃含量过高会导致骨料难以形成液相,影响其物理性能。     

偶联剂改性UHMWPE纤维表面性能的研究

选用硅烷偶联剂KH-550,KH-560和钛酸酯偶联剂NDZ-201作为表面改性剂,对超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)冻胶纤维在萃取阶段进行表面处理,经干燥、超拉伸制得表面改性UHMWPE纤维。采用红外光谱仪、接触角测量仪测定了纤维的表面化学结构和表面润湿性能,采用单纤维树脂包埋-拔出法测定了纤维与树脂基体的界面剪切强度,比较了改性前后纤维的力学性能变化。结果表明:改性后纤维表面引入了极性基团,硅烷偶联剂KH-550对UHMWPE纤维的表面改性效果最好。采用质量分数为1%的硅烷偶联剂KH-550溶液处理后,纤维与环氧树脂间的界面剪切强度提高了87.8%,纤维的断裂强度和模量分别提高了6.9%和32.6%。     

低吸水率水性隔热保温涂料的制备及性能

[目的]随着水性隔热保温涂料在工业涂装领域的广泛应用,其吸水率较高引发的涂层隔热性能下降问题亟需解决。[方法]以苯丙乳液作为主要成膜物,以偶联剂表面改性的中空玻璃微珠作为隔热填料,以涂层的导热系数和吸水率作为主要性能指标,制备了一种低吸水率的水性隔热保温涂料。通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对不同偶联剂处理的中空玻璃微珠进行了表征,通过扫描电子显微镜(SEM)考察了涂层的微观结构和形貌,测试了浸水前后涂层的导热系数、力学性能和粘结强度。[结果]铝酸酯偶联剂的改性效果比硅烷偶联剂好。当铝酸酯偶联剂改性中空玻璃微珠添加量为25%(质量分数)时,涂层的综合性能最优,24 h吸水率为9.32%,浸水168 h后的导热系数为0.122 8 W/(m·K),拉伸强度为2.45 MPa,断裂伸长率为28.37%,拉拔法粘结强度为2.32 MPa。[结论]采用合适的偶联剂对中空玻璃微珠进行表面改性可有效改善隔热保温涂料体系中有机-无机界面的相容性,从而降低其吸水率,增强其力学性能。     

Fe2O3/PVAc复合改性彩色水泥砂浆性能研究

向聚醋酸乙烯酯(PVAc)改性水泥砂浆中掺入氧化铁绿(Fe2 O3)颜料,制得Fe2 O3/PVAc复合改性彩色水泥砂浆.研究了Fe2 O3对改性水泥砂浆力学强度、体积特性及抗滑性能的影响,并通过扫描电镜(SEM)表征了复合改性彩色水泥砂浆的微观结构.研究结果显示:PVAc改性水泥砂浆的抗折强度、抗压强度均随Fe2 O3掺量的增加而增大;粘结强度随Fe2 O3掺量的增加呈现先增大后略有降低的趋势,当Fe2 O3掺量为15％时达到最大值,表明Fe2 O3可改善PVAc改性水泥砂浆的力学性能.随Fe2 O3掺量的增加,PVAc改性水泥砂浆的表观密度显著提升,而含气量及吸水率降低,表明Fe2 O3可改善PVAc改性水泥砂浆的体积性能.摩擦系数测试结果显示,掺入Fe2 O3后PVAc改性水泥砂浆具有较好的抗滑性能.SEM测试结果显示,Fe2 O3/PVAc复合改性彩色水泥砂浆内部紧密胶结,密实度增加,表明Fe2 O3可提升PVAc改性水泥砂浆致密性.     

凹凸棒石增强环氧树脂的摩擦性能

采用离子液体和硅烷偶联剂对凹凸棒石纳米粉体进行表面功能化改性,进而制备了功能化改性凹凸棒石增强环氧树脂复合材料。利用TRM-1000销-盘摩擦磨损试验机,系统研究了干摩擦条件下不同功能化改性凹凸棒石增强环氧树脂材料与轴承钢共同作为摩擦对偶的摩擦学性能,结合摩擦表面的微观形貌表征和界面摩擦化学分析,阐释了其摩擦学机理。结果表明:表面功能化改性可显著抑制凹凸棒石的团聚、提高其在树脂基体中的分散以及与树脂基体的结合;填充质量分数为3%离子液体功能化改性凹凸棒石,环氧树脂复合材料的耐磨性显著提升,较纯环氧树脂提高了60%;在界面形成的铁氧化物和硅氧化物基转移膜,避免了摩擦副的直接接触并显著提高界面承载能力,是提高材料润滑性能和降低磨损的关键。     

聚丁二烯接枝聚苯乙烯胶乳改性水泥砂浆的耐硫酸腐蚀性能

通过半连续乳液接枝共聚的方法制备了聚丁二烯(PB)与聚苯乙烯(PS)质量比为50/50的聚丁二烯接枝聚苯乙烯(PB-g-PS)共聚胶乳.在水与水泥的质量比为0.40、胶乳固体质量与水泥的质量比为10％的条件下,将PB-g-PS胶乳掺入水泥砂浆对其进行改性,并通过扫描电镜观察了参比及改性砂浆的微观形貌.经研究发现,当稀硫酸质量浓度增加及浸泡时间延长时,参比水泥砂浆的失重率及吸水率也随之增加,抗压强度变小,但改性水泥砂浆耐稀硫酸腐蚀性明显优于参比水泥砂浆;参比及改性水泥砂浆在质量浓度为15％的稀硫酸溶液中浸泡100 d时,失重率前者几乎达100％而后者为68.65％,且改性水泥砂浆的抗压强度降幅较小;参比及改性水泥砂浆在质量浓度为10％的稀硫酸溶液中浸泡100 d时,吸水率分别为7.19％和4.09％;改性砂浆的结构更致密且界面结构得到了改善,随稀硫酸溶液浓度的增加,氢氧化钙晶体数量减少,形态呈六角形片状结构.     

DOPO-氢氧化铝复合型阻燃剂的研究与制备

为了提高不饱和树脂的阻燃性能,根据含磷化合物DOPO中活泼的P—H可与硅烷偶联剂(KH-560)的环氧基团反应的原理,合成DOPO型硅烷偶联剂,并采用球磨方法将DOPO型硅烷偶联剂接枝到氢氧化铝(ATH)表面。对改性后的ATH进行红外光谱分析(FT-IR),结果表明DOPO型硅烷偶联剂已成功接枝到氢氧化铝的表面。用扫描电镜(SEM)和纳米粒度测试仪分析了改性氢氧化铝的微观形貌和粒径分布情况。结果表明球磨改性氢氧化铝的最佳改性条件是改性剂质量分数为5%,球磨时间为3 h。极限氧指数值(LOI)的结果表明,球磨改性氢氧化铝的阻燃效果随着球磨时间和改性剂质量分数的增加而改善。     

PMS改性硅溶胶的制备及其在无机涂料中的应用研究

选择硅溶胶为研究对象,通过甲基硅酸钾(PMS)对其进行原位改性制得疏水改性硅溶胶,利用SEM、TEM、纳米粒度分析仪、FT-IR、XPS表征改性前后硅溶胶的微观形貌和化学结构,并探究了不同质量分数PMS改性硅溶胶对硅溶胶涂料疏水、耐水性能的影响。结果表明,PMS通过脱水缩合接枝到Si—O—Si网状涂膜结构中,促进硅溶胶成膜并显著提升了涂层的力学性能和疏水、耐水性能;当PMS质量分数为5%时,涂层表现出较好的性能,铅笔硬度达到6 H,表面接触角为152°,吸水率仅为0.9%。     

偏高岭土在人造水硬性石灰修复砂浆中的应用研究

为研制一种适用于历史建筑修复的绿色无机修复材料，本文基于青岛多栋砖砌体结构历史建筑黏结材料的XRD测试结果，通过掺偏高岭土制备了基于人造水硬性石灰的修复砂浆，测试了人造水硬性石灰砂浆的流动度、凝结时间、质量损失率、干燥收缩率以及力学性能等指标，研究了偏高岭土对人造水硬性石灰砂浆的影响。结果表明：偏高岭土可降低人造水硬性石灰砂浆的流动度，缩短凝结时间，降低收缩率，提高抗压强度及黏结强度。当掺量为5.0%和7.5%(质量分数)时，人造水硬性石灰砂浆的56 d抗压强度分别提升了66.8%和94.3%,黏结强度分别提升了22.2%和25.9%。采用XRD和SEM对材料的微观结构进行测试分析发现，偏高岭土能使人造水硬性石灰砂浆性能提升的主要原因是偏高岭土中的活性SiO₂和Al₂O₃与石灰发生直接反应并消耗Ca(OH)₂,促进了水泥水化，增强了水化产物与骨料间的黏结力。     

铝酸酯改性蛋壳粉填充PBAT复合材料制备与性能

通过铝酸酯偶联剂(ACA)干法改性蛋壳粉(ESP),并与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)复合制备PBAT/ESP复合薄膜。为了确定ACA的最佳改性质量分数,通过测定改性前后ESP的接触角、沉降体积及吸油值对改性效果进行评价,并结合红外光谱分析表明ACA在ESP表面发生了反应。测定ESP/PBAT复合薄膜的吸水率、拉伸强度及断裂伸长率,并通过扫描电子显微镜观察对复合材料的性能与微观结构进行表征。结果表明:ACA能够将ESP表面由亲水性变为疏水性,改性后的ESP具有高的接触角、低沉降体积与吸油值;红外光谱分析表明了ACA在ESP表面发生了反应;当ACA改性的质量分数为2%时,ESP改性效果最好,复合材料体系相容性最好,分散均匀,薄膜材料的防水性能与力学性能最佳。     

硅酸钙粉体表面改性及其对聚丙烯填充性能影响研究

采用硅烷偶联剂(KH550)对经尺寸分级后的硅酸钙表面进行改性,并对改性产物做了表征。利用改性后的硅酸钙对聚丙烯进行填充改性,考察了改性硅酸钙的填充对聚丙烯力学性能、热性能及聚丙烯复合材料的微观形态的影响。结果表明,经偶联剂改性后的硅酸钙由亲水性转变为疏水性;一定范围内,改性硅酸钙可以提升复合材料的冲击性能,当填料用量为10%(质量分数)时,复合材料的冲击强度最佳,比纯聚丙烯提高18%;分解温度由纯聚丙烯的408℃升至填充了20%(质量分数)硅酸钙的复合物的422℃,材料耐热性能有所增强。     

BN/环氧树脂导热灌封胶的制备与性能

采用硅烷偶联剂KH-560对氮化硼(BN)进行表面处理,用于制备BN/环氧树脂导热灌封胶。结果表明,随着BN用量的增加,环氧导热灌封胶的剪切强度下降,导热性能则增加,表面改性有助于提高环氧灌封胶的剪切强度和导热性能。CTBN的加入可有效提高剪切强度。当改性BN和CTBN质量分数均为15%时,BN/环氧灌封胶具有较理想的剪切强度、热性能和导热性能。     

纳米二氧化硅/超支化聚硅氧烷/氰酸酯树脂复合材料的性能研究

采用硅烷偶联剂表面处理过的纳米二氧化硅(nano-SiO2)作为填料改性超支化聚硅氧烷/氰酸酯(HBPSi/CE)树脂体系。结果表明:适量的nano-SiO2既可同时提高HBPSi/CE树脂的韧性和强度,又可改善其耐水性能;当nano-SiO2质量分数为3.0%时,nano-SiO2/HBPSi/CE体系的冲击强度(14.1 kJ/m2)和弯曲强度(118.4 MPa)分别比HBPSi/CE树脂提高了26%和12%,其吸水率低于HBPSi/CE树脂,介电常数略高于HBPSi/CE树脂,介电损耗角正切与HBPSi/CE树脂相当。