不同粒径氮化硼对聚丙烯复合材料性能的影响

以聚丙烯(PP)为基体、不同粒径氮化硼(BN)为填充物,采用熔融共混的方法制备聚丙烯/氮化硼(PP/BN)复合材料。通过耐冲击性能、弯曲性能、拉伸性能分析和热分析,研究BN粒径对PP/BN复合材料性能的影响。结果表明：不同粒径BN均可提高复合材料的冲击强度,试验所用填充PP的两种粒径BN,在填充量为5%时均能让复合材料的冲击强度达到约3.65 kJ/m²,比纯PP基体的冲击强度增加了38.8%;与20μm粒径的BN相比,填充5μm粒径的BN可显著提高复合材料的抗弯折能力;填充两种粒径的BN,均能降低复合材料的拉伸强度和断裂伸长率,且在所研究范围内,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率与BN粒径关系不大;复合材料的熔体流动速率随两种粒径BN填充量的增大而表现出先增大后逐渐减小的趋势;填充两种粒径BN,均能提高复合材料的结晶温度,降低复合材料的结晶度,但熔融温度变化不大。     

基于PcBN应用的立方氮化硼触媒法高压高温合成

聚晶立方氮化硼(PcBN)具有优异的高硬度、耐热和耐磨等多种物理性能,已经成为重要的刀具材料,应用领域广阔。立方氮化硼(cBN)是硬度仅次于金刚石的超硬材料,利用cBN的超硬特性,可以制成聚晶立方氮化硼。以六方氮化硼(hBN)为原料,经静态触媒法超高压高温反应,可以得到PcBN特殊要求的cBN。研究了hBN预处理后的粒度和结晶度,合成cBN的二阶升压工艺中暂停时间及台阶压力,诱导剂的添加等工艺变化对cBN合成的影响。采用N2气氛热压烧结法对hBN进行预处理,明显改变了hBN的结晶度,但是其粒度变化不大。对于粒度相近的hBN,其结晶度的变化对cBN合成结果影响更显著。采用较低结晶度的hBN合成cBN时转化率较高,cBN晶体的粒度相对较小,正是合成PcBN的理想原料。合成cBN时,台阶压力高,cBN成核较多;台阶压力低,成核少;台阶压力低时,晶粒较大,晶形明显变好。随着暂停时间的延长,cBN的成核率降低,产量减少,粒度明显增大,晶形完整率提高。通过添加B、Si或Ce等晶形诱导剂,可以调整cBN晶体的颜色、晶形和杂质含量等。为了得到用于制备PcBN的高质量cBN,控制合成工艺条件为:台阶压力4.0GPa,终态压力4.6GPa,暂停时间15s,合成温度1 390℃。     

氮化硼对聚丙烯复合材料性能的影响

以氮化硼为填充,聚丙烯为基体,采用熔融共混的方法制备聚丙烯/氮化硼复合材料。通过力学性能、流动性能以及导热性能等研究发现,随着氮化硼的加入,复合材料的冲击性能、弯曲性能、熔体流动性均有明显提升,拉伸强度、断裂伸长率、熔体流动速率有明显下降。氮化硼填充量为20%,复合材料的冲击强度为3.42 kJ/m²,弯曲强度为41.97 MPa,弯曲模量为2.78 GPa,拉伸强度为30.37 MPa,断裂伸长率为4.14%,熔体流动速率为2.89 g/(10 min),此时导热系数均为0.345 W/(m·K),比纯PP基体增加了50%。     

TBM掘进煤矿巷道装配式支护结构足尺试验

随着全断面掘进机(TBM)在煤矿深井岩巷掘进中的推广应用,不良地层已成为影响TBM掘进煤矿深井岩巷施工安全性和掘进效率的主要因素。为解决TBM在煤矿不良地层中巷道围岩支护困难的问题,提出了TBM掘进煤矿巷道装配式支护结构,并加工制作了装配式支护结构足尺模型,使用煤矿井巷支护结构大型试验平台,开展了不同侧压系数下的支护结构足尺加载试验。通过拉杆式位移计监测支护结构关键节点位移值、采用应变片监测支护结构足尺模型应变分布演化规律,同时搭建足尺模型变形摄影测量监测系统,监测获得更加详细的足尺模型变形数据。开展了侧压系数λ=1和1.5两种加载条件下的装配式支护结构足尺模型均载和非均载试验。试验研究装配式巷道支护结构的变形破坏形态、承载力和应变分布特征,厘定了支护结构承载能力的影响因素,揭示了支护结构失稳破坏机理。同时开展支护结构数值试验,获得室内试验中难以监测的轴力、弯矩等参数。支护结构在管片接头和跨中首先出现局部失稳,进而导致结构整体失稳。侧压系数λ=1和1.5时,支护结构极限承载力分别为3972.2kN和2763.2kN。随侧压系数提高,支护结构承载力呈指数型下降,结构变形破坏也更为明显。室内试验中支护结构极限承载力略小于数值试验,室内试验和数值试验结果一致性较好。均载试验中,支护结构接头处轴力较大,接头和管片跨中处弯矩较大,弯矩均为正值,而非均载试验中,支护结构轴力略有降低,弯矩值正负皆有,且弯矩高于均载试验。     

氮化硼在聚合物导热复合材料中的应用研究综述

为了系统地了解氮化硼在填充聚合物导热复合材料中的应用研究现状,介绍了聚合物/氮化硼复合材料的导热机理,综述了氮化硼的粒径、含量、表面改性以及与其他填料杂化复合等因素对聚合物复合材料导热性能的影响,分析了聚合物/氮化硼导热复合材料制备新方法。随着填充氮化硼质量分数的增加,聚合物/氮化硼复合材料的导热性能提高。与原纯聚合物相比,对氮化硼填充聚合物的导热系数提升的幅度来讲,不同的制备方法得到的研究结果数据相差较大。通过构筑三维网络或取向结构的复合材料使氮化硼有效连接起来,可以明显提高氮化硼填充聚合物复合材料的导热性能。     

静电纺丝制备金刚石/聚丙烯腈杂化复合纤维

为了改善金刚石在聚合物中的均匀分散性,并提高导热性能,以不同粒度的金刚石和聚丙烯腈（PAN）共聚物为原料,采用静电纺丝方法制备得到金刚石/PAN杂化复合纤维。通过改变纺丝溶液中金刚石的添加量,研究了不同金刚石含量及不同粒度的金刚石对金刚石/PAN杂化复合纤维形态和热性能的影响。研究结果表明,静电纺丝可以有效解决微米级金刚石在PAN聚合物中的分散问题,金刚石的粒度对纺丝的稳定性和连续性影响很大,粒度为0.5~1 μm的金刚石经过纺丝可以有效地包覆在纤维中。当金刚石的粒度大于1~2 μm时,纺丝时稳定性差,纤维中很少或几乎没有包覆金刚石颗粒。当金刚石粒度为0.5~1 μm、实际质量分数为38.5wt%时,金刚石/PAN杂化复合纤维热导率最高,达到1.923 W/（m·K）。     

六方氮化硼的合成及表征

以硼酸、三聚氰胺为原料,通过高温反应,在氮气气氛下制备出六方氮化硼（h-BN）样品。考察了硼酸与三聚氰胺物质的量比、焙烧温度对h-BN产率、纯度及形貌的影响。制备h-BN最佳工艺条件:硼酸与三聚氰胺物质的量比为4.0:1,1 000 ℃焙烧2 h,1 400 ℃焙烧2 h。在此条件下h-BN产率为25%、纯度为97%、粒度约为250 nm。     

非均质变异系数对聚合物驱各小层驱油效果及特征的影响

利用数值模拟技术研究油层非均质变异系数(V_k)对各单层聚合物驱油效果的影响。结果表明,在同一V_k下,特别是V_k≥0.3时,高渗透率层位的最终采出程度高(61%～62%),聚合物驱采收率增幅低(5%OOIP～15%OOIP)。当V_k为0～0.3即油层相对均质时,由于水驱波及效率高,各小层的最终采出程度基本相同,约为62%。随着V_k的增大,高渗透率层(第6、7小层)采收率增幅分别从15.71%OOIP和16.27%OOIP降至13.78%OOIP和6.47%OOIP;中高渗透率层(第4、5小层)采收率增幅保持上升趋势,从14.68%OOIP和15.14%OOIP分别增至30.35%OOIP和23.52%OOIP;中低渗透率层(第1、2、3小层)的则先增加后降低。当全区综合含水98%时,总是高渗层进入的聚合物溶液多,含水率高;低渗层进入的聚合物溶液少,含水率低。剩余油主要存在于渗透率相对较低层(第1～4层)。第2～4层进入的聚合物溶液分别占该小层孔隙体积的17%、22%和28%,占全区注入量的5%、7%和10%。第2～4小层是该方案条件下,聚合物驱提高采收率的主要贡献层位。     

金刚石表面的热爆反应合成涂层

以M(Mn或Cr)/Al/B/Diamond粉体为原料,通过热爆反应技术在金刚石表面生成多元复合涂层,并用X射线衍射仪、扫描电镜结合能谱仪研究2种原料体系及不同Al含量对陶瓷基体和涂层的物相组成和显微形貌的影响。结果表明：在N₂的保护和引爆下,Cr/Al/B/Diamond粉体的热爆反应在金刚石表面形成CrB-AlN基多元复合涂层及Cr5Al8和Cr2AlB2等副产物;在Ar保护下,Mn/Al/B/Diamond粉体的热爆反应在金刚石表面形成Mn₂AlB₂基复合涂层。2种涂层对金刚石的包裹良好。2种热爆反应由于放热量较小,反应产物难以烧结成块体。制备出的疏松多孔块体易于粉碎和分离,从而可将陶瓷基体与金刚石颗粒分离。     

中高渗砂岩油藏水驱后储层参数变化规律

通过对岔河集油田取心井岩心的分析,发现水驱对中高渗砂岩油藏储层参数有显著影响:孔隙度和渗透率的值随水驱倍数增加而增大,孔隙度变化幅度较小,渗透率增幅比较明显;初始孔隙度和渗透率值越高的样品,水驱后增幅越明显,这反映注入水沿着大孔道推进,对大孔道的影响最大;水驱后,储层出现面孔率和孔隙体积增大、喉道直径增大、泥质等填隙物含量降低、排驱压力和饱和度中值压力降低等变化特征;由于水驱后渗流能力增强的大孔道容易在地层中形成优势渗流通道,注入水沿优势通道推进,影响注入水的波及体积和驱油效率.因此,需要采取深部调驱等措施,封堵已经形成的优势渗流通道,提高注水开发效果.