利用废岩棉制备高性能泡沫玻璃陶瓷的实验研究

以工业垃圾废岩棉和废玻璃为原料，以CaCO₃为发泡剂制备出高强度泡沫玻璃陶瓷。研究了废岩棉和废玻璃的添加量及烧结温度对泡沫玻璃陶瓷材料性能的影响。结果表明：随着废岩棉添加量的增加和烧结温度的提高，熔体黏度会降低，不利于气泡结构的稳定；在废岩棉添加量为40%、750℃烧结温度下得到的样品容重为0.54 g/cm³、孔隙率为62.5%、抗压强度为4.76 MPa；样品主晶相为亚硅酸钙和石英晶相，加入TiO₂作为晶核剂后主晶相改变为榍石；TiO₂掺量为10%时，在750℃烧结20 min更经济，所得样品容重为0.82 g/cm³、孔隙率为50%、抗压强度为7.76 MPa。     

澄清剂对废液晶玻璃熔制耐热玻璃的影响

基于废液晶玻璃原料设计了一种新型耐热硼硅玻璃，针对所制耐热玻璃澄清困难，导致玻璃气泡含量多的问题，借助玻璃配合料高温视像研究方法，研究了CeO₂、NaCl、Na₂SO₄、SnO₂四种澄清剂对耐热玻璃澄清质量的影响。实验通过高温视像系统对玻璃液澄清过程进行观测，结果表明：在1 600℃熔化温度下，NaCl和Na₂SO₄作为单一澄清剂的添加量分别为0.50%(质量分数)、0.20%(质量分数)时，达到最佳澄清效果；CeO₂、SnO₂分别与NaNO₃复合作为复合澄清剂的添加量为0.40%(质量分数)CeO₂+2.60%(质量分数)NaNO₃、0.40%(质量分数)SnO₂+2.40%(质量分数)NaNO₃时，达到最佳澄清效果；玻璃熔体泡沫开始回落时间分别为22、10、20、28 min;开始回落温度分别为1 1...     

钢渣基多孔地质聚合物的制备及吸附性能研究

以钢渣为主要原料,水玻璃为激发剂,H₂O₂为发泡剂,制备多孔地质聚合物材料。采用XRD、FTIR、SEM、BET等对原料及最终试样进行表征,研究钙硅比、激发剂和H₂O₂掺量对该材料性能的影响。将所制备的多孔地质聚合物用作吸附剂,初步考察该材料对Cu²⁺的吸附效果。试验表明:当钙硅比为1.0,水玻璃掺量为20.4%(质量分数),发泡剂掺量为4%(质量分数)时,该材料性能良好,总孔隙率86.4%,抗压强度0.5 MPa,体积密度0.408 g/cm³,体积吸水率56.31%,钢渣使用率65.85%,比表面积与孔容显著提高。吸附结果显示:该材料对Cu²⁺吸附效果良好,去除率可达91.44%,平衡吸附量达到15.239 mg/g,吸附过程符合准二级动力学模型。     

聚醚砜超临界CO2发泡行为研究

以超临界CO₂为发泡剂,采用间歇发泡法制备了聚醚砜（PES）泡沫。采用旋转流变仪和扫描电子显微镜分析表征了PES发泡的均相成核行为,继而分别以滑石粉和二氧化硅（SiO₂）作为异相成核剂,探究了PES发泡过程中的异相成核行为。结果表明,间歇发泡法制备PES泡沫的发泡区间为200~230 ℃;最佳浸泡压力为20 MPa;最佳浸泡时间为3 h;未改性PES的泡孔直径均可在10 μm以下,泡孔密度在10⁹~10¹⁰ 个/cm³之间,但泡孔壁较厚;SiO₂相对于Talc,表现出更显著的异相成核作用;在210 ℃、3 h、20 MPa的发泡条件下,添加0.9 %（质量分数,下同）的SiO₂,可得到泡孔直径为0.77 μm,泡孔密度为7.14×10¹¹ 个/cm³的PES微孔泡沫。     

模板浸渍法制备ZrO2纤维研究

将15 cm×15 cm×1 cm的粘胶纤维模板放入浓度为1、2及3 mol·L^-1的ZrOCl₂溶液，分别在20、40、60℃下浸渍20 h,经过洗涤、离心、干燥得到ZrO₂纤维前驱体，再对前驱体进行600、800、1 000、1 200℃保温2 h热处理制得ZrO₂纤维。研究浸渍温度、浸渍液浓度、热处理温度对ZrO₂纤维形貌和相组成的影响。结果表明，随着浸渍温度由20℃提高到60℃,浸渍液浓度由1 mol·L^-1提高到3 mol·L^-1,纤维横截面微观形貌由扁平状向圆柱状变化，同时纤维的平均直径逐渐增大，说明提高浸渍温度和浸渍液浓度有利于粘胶纤维模板对Zr⁴⁺的吸附。ZrO₂纤维经过热处理后，主要是以单斜相ZrO₂存在。随着热处理温度的增加，ZrO₂纤维晶粒变大，结晶程度增加，同时纤维表面经历由光滑到小晶粒出现再到裂纹出现的转变。     

改性PEI-CO2加合物替代二氯甲烷制备聚氨酯软泡研究

分别以改性聚乙烯亚胺(PEI)-CO₂加合物(11%-mDPG-PEI-CO₂,接枝率11%)、二氯甲烷和水作为发泡剂,在同一配方下制备了软质聚氨酯泡沫。讨论了发泡剂种类对制备软泡时泡沫内部温度以及所得泡沫密度和机械性能的影响。结果表明:和单纯水发泡相比,改性PEI-CO₂加合物和二氯甲烷两种发泡剂在发泡过程中均能降低泡沫内部温度,且差别不大。在相同气体释放量的条件下,改性PEI-CO₂加合物和二氯甲烷作为发泡剂所制备软质聚氨酯泡沫相比较,两者密度和拉伸性能相当;改性PEI-CO₂加合物发泡剂所制备泡沫的抗压缩性能稍高一些。改性PEI-CO₂加合物发泡剂可以替代二氯甲烷应用于制备软质聚氨酯泡沫。     

利用垃圾焚烧渣制备陶瓷透水路面砖的试验研究

垃圾焚烧渣是一种危险的固体废弃物,无害化利用垃圾焚烧渣具有重要意义。以垃圾焚烧渣为主要原料,通过高温烧结工艺制备了一种综合性能较佳的透水砖,研究了垃圾焚烧渣的添加量与烧成温度对样品结构与性能的影响规律。结果表明：添加适量的废玻璃及适当提高烧成温度能够改善试样的强度及环境安全性;当垃圾焚烧渣、废玻璃与煤粉(外加)的添加量分别为60%、40%、20%(质量分数)时,在1 200℃下烧成制品的透水系数、抗折强度与抗压强度分别为0.58 mm/s、6.23 MPa和18.58 MPa,其强度和透水系数分别达到了R_f4.5与B等级,且制品的Cu²⁺、Pb³⁺和Zn²⁺浸出浓度满足GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》要求。XRD与SEM-EDS分析结果表明,由废玻璃熔融而成的高温液相溶解了三氧化二铅、氧化锌和氧化铜,抑制了Cu²⁺、Pb³⁺和Zn²⁺的浸出。提高烧成温度能够降低样品的气孔率,促进三氧化二铅、氧化锌与氧化铜的...     

TiO2促进CaAl4O7材料烧结规律及其机理

为了适应材料轻量化、经济化以及功能化的发展需要,以Al₂O₃和CaCO₃粉末为主要原料,TiO₂为添加剂,采用固相烧结法,经1200℃预烧2h-1600℃烧结1h后,制备了CA₂材料,并考察了TiO₂促进该材料烧结规律及其机理。结果表明,添加TiO₂中的Ti⁴⁺离子在烧结过程中通过取代Al³⁺离子固溶入了CA₂相中,有效地促进了CA₂相的晶格畸变,增加了Al³⁺离子空位,提高了CA₂相的活性,加速了离子混淆与扩散,从而有效地促进了CA₂相的烧结,同时超过固溶极限过量的TiO₂与脱溶的Al₂O₃反应生成Al₂TiO₅新相,填塞气孔,进一步促进了烧结致密化。综上因素,CA₂材料的致密化被有效促进。当TiO₂的添加量为1%时,显气孔率已由未添加时的12.7%下降到4.7%,体积密度已由未添加时的2.51g/cm³上升到2.65g/cm³,可制得显微结构交织分布的致密CA₂材料。     

Al2O3含量对PbO-CaO-B2O3-SiO2系玻璃析晶行为与烧结性能的影响

PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂系玻璃粉体是耐高过载低温共烧陶瓷(LTCC)生瓷带的主要组成部分。玻璃粉体的析晶行为影响烧结性能,进而决定基板的使用性能。本文研究了Al₂O₃含量对PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂系玻璃析晶行为与烧结性能的影响。结果表明:向PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂系玻璃中引入Al₂O₃可抑制玻璃析晶,防止高膨胀晶相的析出,并提高玻璃烧结密度;不含Al₂O₃的PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂玻璃粉体析晶峰温度为862 ℃,烧结过程中析出方石英晶相,20~200 ℃的平均线膨胀系数高达260.8×10^-7 ℃^-1;引入2.1%(质量分数)Al₂O₃可显著抑制玻璃析晶,700 ℃烧结后膨胀系数降低至72.9×10^-7 ℃^-1,介电常数显著增大,由6.30提高至7.02。     

新型绝热保温装饰材料——泡沫玻璃墙面砖工艺初探

泡沫玻璃是20世纪70年代美国康宁玻璃公司研制并生产的一种以玻璃为主要原料的新型绝热保温材料，与传统保温材料相比，泡沫玻璃具有密度小、强度高、耐热温度高、绝热性能好、质优价廉等特点。本研究是在原有产品的基础上，对泡沫玻璃墙面砖的原料进行了拓宽，对原有发泡剂进行了新的探索，研制出低成本、高性能的实用型泡沫玻璃墙面砖样品，为泡沫玻璃的生产与应用拓展了新的领域。     

水玻璃发泡保温材料的制备

以钠水玻璃为主要原料,制备得到具有良好隔热效果的无机轻质发泡保温材料。利用TG-DSC确定加热温度,扫描电镜表征材料的微孔结构。研究了粉煤灰、氯化铝及有机硅对材料性能的影响,通过添加粉煤灰和氯化铝提高材料的抗压强度,加入憎水剂提高材料的憎水性。实验表明：水玻璃中添加12%（质量分数）的粉煤灰,4.5%（质量分数）的氯化铝和0.8%（质量分数）的有机硅,加热温度为250 ℃,制备出的保温材料抗压强度为0.81 MPa,接触角为159°,材料在100 ℃下保温10 h的收缩率为1.91%。     

Carbon foams prepared from coal tar pitch for building thermal insulation material with low cost

A new approach is provided to resolve the large-scale applications of coal tar pitch. Carbon foams with uniform pore size are prepared at the foaming pressure of normal pressure using coal tar pitch as raw materials. The physical and chemical performance of high softening point pitch(HSPP) can be regulated by vacuumizing owing to the cooperation of vacuumizing and polycondensation. Results indicate that the optimum softening point and weight ratio of quinoline insoluble are about 292℃ and 65.7%, respectively. And the optimum viscosity of HSPP during the foaming process is distributed in the range of 1000-10000 Pa·s. The resultant carbon foam exhibits excellent performance, such as uniform pore structure, high compressive strength(4.7 MPa), low thermal conductivity(0.07 W·m~(-1) ·K~(-1)), specially, it cannot be fired under the high temperature of 1200 ℃.Thus, this kind of carbon foam is a potential candidate for thermal insulation material applied in energy saving building.     

硅酸铝纤维和玻璃纤维复合二氧化硅气凝胶材料的制备与性能

分别以硅酸铝纤维和玻璃纤维为骨架材料,采用溶胶-凝胶、常压干燥制得纤维复合二氧化硅气凝胶材料,并对材料进行了结构和性能的测试分析。结果表明,二氧化硅气凝胶附着于纤维表面,提高了材料力学强度。硅酸铝纤维复合二氧化硅气凝胶材料的隔音性能优于玻璃纤维复合二氧化硅气凝胶材料。两种纤维复合二氧化硅气凝胶材料耐高温、燃烧性能均达到A级。硅酸铝纤维复合二氧化硅气凝胶材料和玻璃纤维复合二氧化硅气凝胶材料的产烟毒性分别为AQ₁级和AQ₂级,导热系数分别为0.034 W/（m·K）和0.033 W/（m·K）。     

耐高温隔热保温涂料的研究

采用有机硅树脂、空心玻璃微珠和无机纤维为主要原料制备隔热保温涂料。讨论了空心玻璃微珠的用量与种类、涂料生产工艺,以及涂料中加入无机纤维后对涂料隔热性能的影响。使用扫描电子显微镜观察保温涂料的微观形态。实验结果表明,空心玻璃微珠的适宜用量为33-36g;从保温效果及生产工艺综合考虑,型号为7032的空心玻璃微珠最佳;搅拌速度300r／min、反应时间20min时制得的涂料导热系数最小;加入硅酸铝纤维的涂料冲击强度最好。     

硼酸铝-六钛酸钾晶须复合隔热材料制备与性能

以硼酸、氢氧化铝、六钛酸钾晶须(PTW)等为主要原料,采用固相烧结法制备了硼酸铝-六钛酸钾晶须复合隔热材料,研究了预合成硼酸铝晶须(ABW)对材料显微结构、力学性能及隔热性能等方面的影响。结果表明:随着制备温度的提高,ABW与PTW由点接触转变为晶须间通过K_1.5(Al_1.5Ti_6.5)O₁₆相结合,提高了复合隔热材料的致密度和耐压强度;细小的ABW在PTW之间形成了尺寸更小的孔隙,通过减少对流和辐射传热,显著提高了晶须复合隔热材料的隔热性能。控制PTW、预合成ABW、炭黑质量比为9∶1∶3,在1 100 ℃可制得体积密度为1.11 g/cm³、耐压强度为3.5 MPa、导热系数为0.11~0.16 W/(m·K)(200~800 ℃)的硼酸铝-六钛酸钾晶须复合隔热材料。     

无氯氟化学发泡剂对深冷保温用硬质聚氨酯泡沫导热性能影响

无氯氟化学发泡剂CFA8125可与异氰酸酯反应放出CO2气体,用于硬质聚氨酯发泡,分别使用无氯氟化学发泡剂CFA8125、第三代物理发泡剂HFC-245fa和第四代物理发泡剂LBA制备硬质聚氨酯泡沫,并对其性能进行了研究.结果表明,所得硬质聚氨酯泡沫的密度为43 kg/m3左右时,使用化学发泡剂的硬质聚氨酯泡沫在长、宽...     

耐1500℃超高温轻质高效隔热材料的制备及性能的初步表征

针对新型高速飞行器对超高温热防护材料的需求,以超细直径耐高温陶瓷纤维和高温粘结剂为主要原料,通过纤维短切-湿法成型-高温热处理等工序制备了轻质高效隔热材料。对高温隔热材料的微观结构、热物理性能及力学性能进行了表征和分析。结果表明:短切纤维在隔热材料内部无序排列,形成了三维网络结构,具有较高的孔隙率,而且纤维与纤维搭接处具有良好的节点,因而材料具有一定的力学性能。材料在1500℃/h处理后,线收缩2%,密度为0.35g/cm3的隔热材料厚度方向压缩强度1MPa,室温热导率0.07 W/m·K。     

SiO2气凝胶纤维隔热复合材料的常压制备及性能表征

SiO₂气凝胶的力学性能较差,隔热性能较强,为了使其成为良好的隔热材料,本文提出一种SiO₂气凝胶纤维隔热复合材料的制备方法。以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,玻璃纤维和陶瓷纤维为增强体,硅烷偶联剂KH550和KH570为纤维处理剂,在常压条件下制备SiO₂气凝胶纤维隔热复合材料,并对材料性能进行表征。结果表明:前驱体中十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)含量越高,复合材料中SiO₂气凝胶导热系数越低,低至0.028 W/(m·K);使用硅烷偶联剂KH550时,基体和纤维之间结合的紧密程度更高;纤维的加入使SiO₂气凝胶的力学性能达到很高水平;当前驱体中TEOS与CTAB摩尔比为1∶0.022时,经KH550处理的玻璃纤维/SiO₂气凝胶复合材料导热系数为0.054 W/(m·K),力学性能良好,隔热性能最优。     

阻燃型RTV硅橡胶泡沫的制备

以107硅橡胶、含氢硅油、端乙烯基硅油、氢氧化铝、石英砂、辅助发泡剂为主要原料,在铂催化剂的催化下制成室温硫化(RTV)硅橡胶泡沫。研究了辅助发泡剂种类及用量、氢氧化铝用量、发泡温度以及乙烯基苯基硅油对硅橡胶泡沫的发泡性能、阻燃性能和耐辐照性能的影响。结果表明,当使用2.0份丙三醇作辅助发泡剂时,硅橡胶泡沫的发泡系数最大;在20℃下,硅橡胶泡沫的发泡系数最大;添加15份氢氧化铝可有效地提高硅橡胶泡沫的阻燃性能,加入15份乙烯基苯基硅油可提高泡沫硅橡胶的耐辐照性能。     

酚醛气凝胶/碳纤维复合材料的结构调控及性能研究

以酚醛树脂为前体、碳纤维针刺预制体为增强体,采用溶胶-凝胶、常压干燥方法制备得到纳米孔酚醛气凝胶/碳纤维复合材料。在不改变材料密度的条件下,通过调节固化剂的用量来调控酚醛气凝胶的纳米颗粒尺寸及孔隙结构,改变气凝胶颗粒在碳纤维针刺预制体中的填充状态,制备出不同微观结构的复合材料。研究表明：随着固化剂用量的减少,气凝胶的颗粒粒径逐渐变小,平均孔径在230 nm~5μm范围内可调;与碳纤维复合后,随着气凝胶颗粒的减小,复合材料的力学性能逐渐提升、热导率逐渐降低、烧蚀性能明显提高。优化后的PAC复合材料具有极低的密度（0.27 g·cm^-3）、高弯曲强度（8.9 MPa）、较低的热导率（0.065 W·m^-1·K^-1）;在2000℃、30 s的中等热流烧蚀条件下,质量烧蚀率为0.0081 g·s^-1、线烧蚀率为0.0204 mm·s^-1。通过调控材料的纳米结构,能够有效地提升材料的力学、隔热以及烧蚀性能,满足高性能热防护应用需求。