基于石墨烯-氧化镍杂化物与二氧化钛纳米管协效阻燃环氧树脂的制备及研究

通过共沉淀法制备了石墨烯-氧化镍杂化材料,通过水热法制备了二氧化钛纳米管,然后利用溶液共混法制备了石墨烯-氧化镍/二氧化钛纳米管/环氧树脂纳米复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪和透射电子显微镜(TEM)对纳米材料的结构和形貌进行表征;热重分析数据表明复合材料的热稳定性有所提高;锥形量热测试结果显示,将石墨烯-氧化镍杂化物与二氧化钛纳米管进行复配,加入环氧树脂中,可以有效降低材料的热释放速率峰值和总热释放。     

基于氧化石墨烯和碳纳米管的二元杂化物的阻燃性能研究

探讨了氧化石墨烯(GO)和碳纳米管(CNT)组成的二元杂化物在聚氨酯泡沫上的阻燃协效作用。利用层层自组装方法,将氧化石墨烯和碳纳米管构成的涂层构筑于软质聚氨酯泡沫的表面,然后通过宏观燃烧测试、锥形量热仪分析等手段对涂层改性的泡沫材料的阻燃性能进行分析。研究结果表明,相较于单一组分(CNT或GO),二元杂化物(CNT/GO)改性的聚氨酯泡沫材料显示出更低的热释放速率峰值和总的热释放量,并且其燃烧后残留的炭渣结构最为完整。因此,由GO与CNT组成的二元杂化物涂层具有更高的阻燃效果。     

聚碳酸酯/ABS/蒙脱土纳米复合材料的热重动力学分析

利用直接熔融插层技术制备聚碳酸酯/ABS聚合物合金/蒙脱土纳米复合材料.用热重分析法(TGA)研究了聚合物合金和纳米复合材料的热氧化降解行为.分别采用了无模式函数法(model-freemethod)和多元非线性回归法(multivariate nonlinearregression method)进行动力学评价.由此确定了整个降解过程的表观动力学参数.研究结果表明聚碳酸酯/ABS/蒙脱土纳米复合材料具有较高的热稳定性和阻燃性.两种材料的热氧化降解模型是一个两步分解过程.     

基于层次分析法的热塑性聚氨酯及其纳米复合材料火灾危险性综合评价

聚合物的火灾危险性与热、烟、毒的释放密切相关,但采用不同指标对材料的评价结果不一致。以纳米级蒙脱土(MMT)、氢氧化铝(ATH)和聚磷酸铵(APP)为添加剂的热塑性聚氨酯(TPU)纳米复合材料为研究对象,选取其在静态管式炉、稳态管式炉和锥形量热仪中的相关实验数据,以HCN总浓度作为特殊毒性危害指标,CO和CO_2浓度为一般毒性危害指标,以热释放速率峰值、平均热释放速率、总热释放量为热危害指标,以产烟速率峰值、生烟总量为烟危害指标。进一步细分了火灾烟气中不同毒性气体对于火灾风险的影响,并运用层次分析法计算指标权重,综合评价了热塑性聚氨酯及其复合材料的火灾危险性。结果表明,当添加量为6 wt%聚磷酸铵、3 wt%氢氧化铝与3 wt%蒙脱土时,此时复合材料的火灾危险最低,证明了综合热、烟、毒三个层次来降低聚合物材料火灾危险性是可行的。     

微乳法合成聚苯胺纳米颗粒及其光催化研究

通过W/O微乳法制备了聚苯胺纳米颗粒,研究其光催化降解有机染料甲基橙与橙Ⅱ的性能。通过在UV和UV/H2O2体系中的光催化降解实验发现,针对两种染料,聚苯胺纳米颗粒的光催化活性分别为普通聚苯胺的2.69倍与2.26倍。材料通过透射电子显微镜、比表面分析、红外光谱等手段表征。结合微乳法制备共轭聚合物材料,有可能为光催化降解有机污染物提供一条可行途径。     

多功能智能织物纳米技术

未来武装部队(AFAN)的生存能力和机动性对具有多种防护和耐久功能的轻质结构材料提出了更高的要求.例如,除了武器、化学(生物化学)鉴别和防护设备及能量系统外,士兵还要携带越来越多的通信设备.因此,制造制服的织物除了具有防护的功能外,还应具有冲击防护、化学(生物)鉴别及传感、化学(生物)防护以及能量产生及存储的功能.这样就迫切需要建立新的材料体系和方法来把物质合成与结构设计结合起来.实验证明,由电纺丝过程制造的纳米级(直径≤100 nm)纤维能实现这样的功能.这些纳米纤维类似于自然界生物体系,以等级结构被组装,最终形成线形、平面形和三维组装体系.把电子聚合物及传统聚合物结合起来,     

天然蛋白杂化硅溶胶阻燃棉织物的制备及燃烧性能分析

采用溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体、乙醇(C_2H_5OH)为溶剂、盐酸(HCl)为催化剂,1-γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)为偶联剂制备SiO_2单一、复合和明胶(C_(102)H_(151)O_(39)N_(31))杂化溶胶,利用激光粒度仪对溶胶粒径进行测定。采用浸渍-烘焙过程将溶胶后整理棉织物。利用热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)对整理前后棉织物热解特性、阻燃性能、表面微观形貌、表面元素组成和官能团分布进行测试和表征,探讨明胶杂化溶胶阻燃效应和机理。结果发现:溶胶粒径分布表明纳米SiO_2-KH570-明胶之间发生了化学键紧密结合,缩合生成Si-O-Si和氢键;SEM、FTIR和XPS分析表明具有明胶杂化组分的硅基溶胶在织物表面形成紧密涂层,呈现一定化学结合状态;TG分析表明,该结合状态对热稳定性影响显著,杂化溶胶后整理织物热解残炭率较原始棉织物提高872%,SiO_2-KH570和SiO_2-明胶复合溶胶体系间存在协效性;LOI分析表明,SiO_2-KH570-明胶杂化溶胶阻燃效应最佳,LOI最高为25.2,对应ΔLOI/Δm最高为4.80 g~(-1),SiO_2单一溶胶和明胶及SiO_2-KH570复合溶胶和明胶间体现明显协同效应;明胶可单方面提升SiO_2单一溶胶及SiO_2-KH570复合溶胶的凝胶化效应,促进三维微观骨架涂层结构形成,提升燃烧过程中棉织物脱水成炭作用。     

无机纳米颗粒的加入对复合超滤膜成膜过程的影响

为了提高有机高分子材料聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的亲水性,增强其在污水处理中的抗污染能力,采用无机纳米氧化钛(TiO2)和氧化铝(Al2O3)颗粒对PVDF进行改性,制备(TiO2+Al2O3)/PVDF改性复合超滤膜。为考察无机纳米颗粒对复合超滤膜成膜过程的影响,采用浊点滴定法测定铸膜液体系的分相点,绘制三元相图,以考察纳米颗粒的加入对PVDF超滤膜成膜过程中的热力学影响;采用紫外分光光度计测定铸膜液体系的透光度下降曲线,考察纳米颗粒对PVDF成膜过程中的动力学影响。结果表明:纳米颗粒的加入降低了铸膜液容纳非溶剂的能力,使其在较小的非溶剂浓度下即可固化成膜;纳米颗粒使铸膜液中溶剂与非溶剂双向扩散的传质阻力增加,缩短了铸膜液浸入凝胶浴瞬间至固化成膜的时间。     

环境安全中光催化技术的应用

针对近年来环境安全的研究现状,提出以非传统安全的视角研究环境安全的问题,运用纳米光催化技术取得的最新科研成果解决环境安全问题的新思路。综述了纳米科技在环境安全中的应用,重点评述纳米光催化技术在室内空气净化中的应用(如光催化降解有机污染物、无机污染物、氮氧化物、异味、微生物)和利用纳米光催化技术在室内空气净化中取得的最新科研成果(如抗菌防霉内墙材料、防污自洁材料、自动无毒化材料)。同时指出纳米二氧化钛光催化技术尚未完全达到实际应用水平,仍存在一些明显的不足之处,需要对该技术继续开发和完善,才能在环境安全领域获得更加广泛和有效的应用。     

“阻燃聚氨酯/改性粘土纳米复合材料”通过鉴定

由火灾实验室承担的“阻燃聚氨酯 /改性粘土纳米复合材料”于 2 0 0 1年 4月 2 6日通过安徽省科技厅组织的专家委员会鉴定。该成果的创新性及先进性在于 :从分子设计角度出发 ,通过无机或有机化合物修饰粘土 ,在聚氨酯中形成纳米复合微结构 ,提高材料的阻燃性能 ,改善聚合物中的物理力学性能及满足价格低廉、绿色环保等要求 ;选择具有阻燃性的化合物对粘土进行改性 ,从而有利于聚氨酯和单体的插层 ,增加其阻燃性能 ;非卤体系 ,从而减少了材料燃烧过程中的“二次危害”。鉴定委员会一致认为该项研究具有重要的科学意义 ,在国际上首先采用阻燃…     

CO2和ABC干粉灭火剂扑灭火旋风火焰实验对比分析

为了分析2种灭火剂扑灭火旋风效果,采用实验室自制装置生成稳定的火旋风火焰,喷射CO₂或ABC干粉灭火剂,获取火焰温度场及光电信号数据。研究结果表明:在CO₂灭火剂或ABC干粉灭火剂作用下火旋风火焰温度场呈“下凹”型指数衰减;受灭火剂喷射位置影响,火焰根部、中部及顶端不同区域的灭火剂影响系数不同;基于火焰降温速率和光信号变化,相较于CO₂灭火剂,对火焰起抑制作用的ABC干粉灭火剂降温效率更高、扑灭效果更好。     

采空区注超临界CO2防灭火试验研究

为研究超临界CO₂注入采空区防灭火的规律,自主研制了产生超临界CO₂和模拟采空区遗煤自燃升温试验系统,得到了不同温压条件下超临界CO₂注入采空区前后不同监测点的温度、O₂和CO浓度变化数据信息。试验结果表明:注入采空区的超临界CO₂发生相变,有序结构急速失序,大量吸收热量,采空区内的煤体、空气温度随时间呈线性快速下降规律,其降温能力是气态N₂的10倍;超临界CO₂在自燃发火煤体中的强渗透扩散特性,使自燃煤体快速惰化,防灭火效率高;停止注入后,小范围回温符合反二次函数特征;高压力超临界CO₂相对于低压条件,防灭火性能更佳;超临界CO₂是1种降温降氧能力显著,且输送性能优良的采空区新型防灭火材料,超临界CO₂防灭火效果优于气态N₂。     

海州露天矿采空区地表CO2通量的试验研究

为探究海州露天矿东邦废弃采空区自然发火状态,基于采空区遗煤自燃特性和气体扩散理论,采用智能土壤气体通量监测系统,以月为单位,对东邦自燃采空区上覆地表CO₂通量开展长周期、多测点连续性监测试验;根据试验区域内地表CO₂通量和土壤温度分布特征,探究地下火区释放CO₂的地表涌出范围和变化情况;同时,着眼于温室气体排放的评估,计算试验区域内的CO₂涌出量,并分析其随时间的变化特征。结果表明:地表CO₂通量与土壤温度有明显正相关性;试验区域地表CO₂高通量区域呈逐月扩大和递增的趋势;CO₂涌出量随月份逐渐递增,试验区域年CO₂涌出量约为3.6×10⁶ m³。     

多元可燃性气体爆炸压力与中间产物发射光谱特性的耦合研究

工业生产中爆炸事故往往是由多元可燃气体与空气混合后遇到明火而引起的,为研究乙烷（C₂H₆）、乙烯（C₂H₄）、一氧化碳（CO）、氢气（H₂）对甲烷爆炸特性的影响,选取多组分可燃气体甲烷爆炸压力特性和自由基发射光谱的影响进行研究,利用陕西省工业过程安全与应急救援工程技术研究中心重点实验室搭建的多功能球形气体/粉尘爆炸实验装置和单色仪进行爆炸实验测试,同步采集时间—压力曲线、中间产物（OH,CH₂O）的发射光谱信号,考察多组分可燃气体浓度对甲烷爆炸压力特性和中间产物的影响。结果表明:在富氧状态下,多组分可燃气体加剧了甲烷—空气混合体系的爆炸剧烈程度,随着体系中氧气含量的减少、由富氧状态变为贫氧状态、促进作用逐渐减弱转变为阻尼作用,爆炸压力特性与中间产物发射光谱参数的影响规律基本保持一致,均呈高度正相关;多元混合体系爆炸剧烈程度越大,自由基发射光谱达到峰值的速度越快,自由基更早、更快的积累是加剧爆炸程度的原因之一。     

基于IPSO-BP模型的火灾气体传感器气压补偿算法

为完善飞机火灾检测系统,设计一套方案,模拟试验不同气压下CO、CO2气体传感器采集气体的体积分数值,并与理论值比较,进而提出一种根据粒子适应度值动态调整学习因子的粒子群算法.采用改进的粒子群(IPSO)算法寻找反向传播(BP)神经网络的最优初始权值阈值,再利用寻优后的BP神经网络修正CO、CO2气体传感器的检测结果,消...     

基于多因素分析的玻璃行业员工不安全行为研究

采用问卷调查、信效度分析和因子分析等方法,研究玻璃行业不安全行为影响因素,研究结果表明：玻璃行业员工不安全行为主要包括车间照明、PPE佩戴等18个影响因素指标;根据方差分析结果将影响因素归结为工作环境与行为要求（F₁）、安全教育与培训（F₂）、群体与组织行为影响（F₃）和激励沟通与奖惩（F₄）等4个主因子,其方差解释率分别为32%、12%、10%、10%,权重分别为0.51、0.19、0.15、0.15;根据分析结果针对性提出“4+1”安全管理模式,为玻璃行业降低不安全行为几率、保障安全生产提供理论依据。     

基于锥形量热仪的典型软垫座椅材料燃烧特性研究

采用锥形量热仪研究不同热辐射功率下典型软垫座椅材料(聚氨酯泡沫填料/包覆层组合件)的燃烧特性,为软垫座椅的火灾安全提供技术支持。结果表明:在点燃性能方面,聚氨酯泡沫/人造革组合件的耐热性相对最高,其点燃前包覆层开口临界辐射功率为40~45 k W/m~2,聚氨酯泡沫/尼龙组合件不易被点燃,其包覆层具有较高的阻燃性;分析材料的热释放速率(HRR)曲线得到,聚氨酯泡沫/人造革组合件充分燃烧过程中出现2个增长峰,且峰值相对较低,而聚氨酯泡沫/化纤与聚氨酯泡沫/尼龙组合件只有1个增长峰,且在50k W/m~2热辐射下峰值均达到600 k W/m~2以上;采用多种评价指标对各组合件进行评估,发现FGI分析与Petrella风险矩阵更适用于组合件材料的火灾危险性评估。     

Evaluation of limits for effective flame acceleration in hydrogen mixtures

Results of experiments and data analysis on turbulent flame propagation in obstructed channels are presented. The data cover a wide range of mixtures: H₂/air, H₂/air/steam (from lean to rich) at normal and elevated initial temperatures (from 298 to 650 K) and pressures (from 1 to 3 bar); and stoichiometric H₂/O₂ mixtures diluted with N₂, Ar, He and CO₂ at normal initial conditions. The dataset chosen also covers a wide range of scales exceeding two orders of magnitude. It is shown that basic flame parameters, such as mixture expansion ratio σ, Zeldovich number β and Lewis number Le, can be used to estimate a priori a potential for effective flame acceleration for a given mixture. Critical conditions for effective flame acceleration are suggested in the form of correlations of critical expansion ratio σ^* versus dimensionless effective activation energy. On this basis, limits for effective flame acceleration for hydrogen combustibles can be estimated. Uncertainties in determination of critical σ^* values are discussed.     

MnO2/FeOOH复合材料对水中U(Ⅵ)的去除及机理试验研究

采用化学沉积法制备了二氧化锰/羟基氧化铁(MnO2/FeOOH)复合材料,并将其用于吸附去除水中的放射性重金属铀。通过静态吸附试验,考察了Fe/Mn物质的量比、pH值、吸附时间和干扰离子等因素对MnO2/FeOOH吸附U(Ⅵ)效果的影响,利用扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)对材料结构和形貌进行表征,并分析其吸附机理。结果表明,在投加量为150 mg/L、温度为30℃、U(Ⅵ)初始质量浓度为10 mg/L、pH值为5、Fe/Mn物质的量比为1/2及吸附时间为120 min的条件下,MnO₂/FeOOH对U(Ⅵ)的去除率最大可达97.7%,且pH值对铀去除效果的影响最为明显。MnO₂/FeOOH对U(Ⅵ)吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线均能符合Langmuir和Freundlich模型,且最大吸附容量达260.34 mg/g。干扰离子试验表明,SO₄^2-、CO₃^2-和Fe³⁺对MnO₂/FeOOH吸附U (VI)几乎没有影响,而Ca²⁺和Cu²⁺具有明显的抑制作用,且抑制随浓度的增大而增强。FTIR和XPS分析表明MnO2/FeOOH对U(Ⅵ)的主要作用机制为表面羟基、Mn-O与铀的配位作用。因此,MnO2/FeOOH可作为一种潜在的铀吸附材料。