煤矿防灭火壳聚糖温敏水凝胶的制备及性能研究

为提高凝胶防灭火效果,采用水溶液聚合法制备价格低廉、无毒、易降解的壳聚糖-丙烯酸-丙烯酰胺水凝胶。研究中和度、交联剂、引发剂、丙烯酰胺、壳聚糖、温度、p H对水凝胶吸水倍率的影响。结果表明:壳聚糖用量的增加会降低凝胶的吸水率,但引入壳聚糖有利于降低水凝胶对p H的敏感度。红外光谱表明壳聚糖与丙烯酸、丙烯酰胺发生很好的聚合反应。水凝胶的动态流变试验表明,5%壳聚糖水凝胶的相变温度为103℃,比较适合煤矿防灭火。     

水玻璃/聚电解质复合凝胶阻化材料及其性能

以水玻璃和有机聚电解质杂化复合,制备水玻璃/聚电解质复合凝胶材料,并将该凝胶材料与原煤复合,研究其阻化性能。结果表明:相同时间内,随着水玻璃与聚电解质质量比的降低,凝胶粘度从913 mPa.s提高到3 780mPa.s;当水玻璃与聚电解质质量比为9∶1,反应时间为20~35 min时,制备的复合凝胶具有良好的保水性;SEM表明复合凝胶与原煤复合良好;TG-DTA热分析表明复合凝胶的添加提高了煤的分解燃烧温度;原煤与凝胶复合后,能有效地抑制煤受热时的CO释放量,并且随温度的升高,阻化效果增强;当阻燃剂与制备的复合凝胶复合后,所制备的阻化剂在150℃时阻化率为73.4%。     

防治煤矿火灾的凝胶泡沫材料制备及其性能研究*

为解决纯水玻璃（WG）凝胶泡沫强度低、泡沫稳定性差易破碎,凝胶固水性差等问题。将保水剂和成膜剂引入WG凝胶泡沫中,对水玻璃凝胶泡沫进行优化设计,最终制备出保水性高、泡沫稳定性高、成膜性好的WG凝胶泡沫。研究结果表明:WG凝胶泡沫材料的最佳复配体系是发泡剂为十二烷基醇醚硫酸酯钠（AES）和十二烷基硫酸钠(SDS)按1∶2比例复配,浓度为0.8%,胶凝剂WG浓度为8%,交联剂NaHCO3浓度为2%,聚丙烯酰胺浓度为0.4%,成膜剂A浓度为1%,保水剂B浓度为0.3%;改性后WG凝胶泡沫具有更加紧密的网状结构,稳定性好,并且具有较好的成膜性,常温下半衰期达40 d;阻化实验表明,100 ℃此凝胶泡沫阻化率高达78.35%,能有效减缓煤的氧化放热速率抑制自燃;煤堆燃烧实验表明,改性后WG凝胶泡沫能有效抑制煤的燃烧,防止煤复燃。     

锂离子电池用新型复合聚合物电解质膜的性能研究

聚合物电解质膜是影响锂离子电池性能的重要因素,通过对聚合物的改性,能够改善聚合物电解质膜综合性能.本文以偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物[P(VDF-HFP)]为基,以N甲基吡咯烷酮(NMP)作溶剂,γ-丁内酯(γ-BL)作添加剂,用倒相湿法制备出复合聚合物电解质膜,并对其离子传递、膜结构和电化学性能进行了研究.用限制扩散方法测定了该电解质膜的锂离子扩散系数为5.68×10-10 cm2·s-1;用稳态极化法测定了该电解质膜的迁移数为0.61;用交流阻抗法测得该电解质膜的室温最高电导率可达1.73×10-3S·cm-1.测试结果表明,该聚合物电解质膜具有较好的离子传输性质和电化学性能.     

PNIPAm/PHEMA负载纳米铁去除水中4-NP的研究

采用SEM、EDS、XRD和称重法对聚(N-异丙基丙烯酰胺)/聚(甲基丙烯酸-2-羟乙酯)-纳米铁(PNIPAm/PHEMA-n ZVI)材料进行了表征和性能测试;并研究PNIPAm/PHEMA-n ZVI在不同浓度、p H值和温度条件下对4-NP的去除效果。结果表明,温敏水凝胶载体具有较好的多孔贯穿结构,其孔洞直径为2~20μm;负载的纳米铁颗粒粒径为70~100 nm,纳米铁的负载量为0.154 5 g/g;低于17℃时PNIPAm/PHEMA平衡溶胀比均在20左右,当温度从25℃升高到32℃时平衡溶胀比降至2左右。采用0.3 g干凝胶制备的PNIPAm/PHEMA-n ZVI,在18℃、p H=5、振荡速度100 r/min条件下,处理100 m L质量浓度为400 mg/L的4-NP水溶液3 h后去除率达到100%;PNIPAm/PHEMA经过5次重复使用后,4-NP的还原去除率仍可达到80%以上;PNIPAm/PHEMA-n ZVI储存105 d以后,储存稳定性仍在75%以上。研究表明,该温敏性凝胶在负载纳米铁方面是一种很好的载体,在去除硝基苯酚方面有实际应用潜能。     

土壤保水扩蓄剂的制备

研究了淀粉与丙烯酰胺接枝共聚反应制备土壤保水剂的工艺,考察了单体配比、NaOH用量、引发剂用量、交联剂用量、反应温度等因素对保水剂吸水率的影响。最佳合成条件是:淀粉与丙烯酰胺的质量比为3∶1,NaOH为丙烯酰胺质量的75%,硝酸铈铵的浓度为5 mmol/L,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺与丙烯酰胺的质量比为0.2%,反应温度控制在(60±2)℃,制得的保水扩蓄剂吸水率可以达到750 g/g。进一步试验表明,该聚合物具有提高土壤持水性和蓄水性、有效抑制土壤蒸发的功能。近红外光谱分析表明接枝共聚物的存在。     

有机高分子絮凝剂对污泥脱水性能的影响研究

通过对城市污水处理厂污泥进行絮凝、污泥比阻和过滤实验,研究聚丙烯酰胺作为絮凝剂对污泥脱水性能的影响。实验结果表明,适当投加絮凝剂可以降低污泥比阻,改善脱水性能。     

阻燃剂对ABS阻隔防爆材料性能影响研究与分析

以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）为基体树脂,通过添加阻燃剂、抗静电剂等改性功能助剂,熔融共混后制备出ABS阻隔防爆原料。通过实验研究阻燃剂对材料的阻燃性能、力学性能、导电性、热稳定性等性能的影响,测试结果表明：十溴二苯乙烷（DBDPE）添加量为12.8%,三氧化二锑（Sb2O3）添加量为3.2%或二乙基次磷酸铝（ADP）添加量为10%,聚磷酸铵（APP）添加量为10%时,材料阻燃等级均可达UL94V-0,DBDPE/Sb2O3体系对其力学性能影响相较ADP/APP体系更小,阻燃剂对其导电性影响不大,材料在高温时的热分解速率降低,并且残碳率有较大提升,说明其耐高温能力有所增强,材料综合性能符合阻隔防爆材料基本要求。     

3种包埋剂固定化硝化细菌的制备与性能

采用琼脂、海藻酸钠、聚丙烯酰胺3种包埋方法制备出硝化细菌污泥固定小球,考察了成球的难易及其物理机械性能,并采用制备小球进行氨氮的降解实验。结果表明,3种固定化小球对氨氮的转化均有明显活性,琼脂固定化小球的活性最好,保存时间长,但成球较困难,聚丙烯酰胺成球容易而活性相对偏低,相比之下,海藻酸钠固定化小球的活性较高且易成球,具有较好的应用前景。     

三相泡沫流动性能及灭油火实验研究

为研究三相泡沫流动性及灭火性能之间的关系,自主搭建了自流动性及灭火实验台架。利用空心玻璃微珠、2000目云母粉、2000目硅微粉及碳酸钙分别制备三相泡沫,检测其流动及灭火性能。实验结果表明,三相泡沫的流动性与其强施放条件下的灭火性能具有一定的关系。通过对比4种不同类别粉体制备的三相泡沫发现,流动性不足的三相泡沫,其灭火时间较长,但抗复燃能力较强;流动过快的三相泡沫,覆盖油面的能力较强,灭火时间较短,但其存在稳定性较差的缺点,可能会导致油品复燃。     

MPP协同MF@ADP阻燃低密度聚乙烯性能研究*

为提高低密度聚乙烯（LDPE）阻燃性能和阻燃LDPE复合材料的力学性能与抑烟性能,采用原位聚合法制备三聚氰胺-甲醛（MF）树脂包覆二乙基次磷酸铝（ADP）的MF@ADP微胶囊,再引入三聚氰胺聚磷酸（MPP）与MF@ADP进行协效复配,熔融共混制备阻燃LDPE复合材料。通过氧指数、热重分析、力学测试和烟密度测试等研究复合材料的阻燃、力学和抑烟性能。研究结果表明:MF@ADP微胶囊能改善阻燃剂与复合材料之间的相容性,与MPP复配构成的磷-氮膨胀阻燃体系能有效提高LDPE的抑烟性能;当MF@ADP∶MPP的质量比为2∶1时,材料的LOI达到了30.6%,垂直燃烧测试达到UL-94 V0级,拉伸强度为11.8 MPa,且形成的P/N/O高聚物炭层稳定性更高,可减少LDPE燃烧释放的烟雾量。     

硅油改性尿素基膨胀型阻燃剂的制备与表征

为提高膨胀型阻燃剂的阻燃性能与耐久性能，在水性聚氨酯树脂、聚磷酸铵、聚丙烯酰胺和磷酸铝的基础配方上，通过加入不同掺量的尿素以及不同掺量的硅油，对此阻燃体系配方进行耐久性优化设计，制备出尿素-硅油改性且具有一定耐水性的膨胀型阻燃涂层。通过锥形量热仪测试分析表征其阻燃性能来确定尿素-硅油的最佳掺量；并测量阻燃涂层的水接触角。结果表明:当掺加2 wt%的尿素时样品的阻燃效果最佳，掺量过多时会降低水接触角，影响样品耐水性；当掺加0.5 wt%的硅油时，样品的阻燃效果最佳，且随着掺量增多水接触角逐渐增大。     

GP/APP膨胀阻燃体系对硅橡胶复合材料阻燃及抑烟性能的影响

为了探究石墨粉 (GP) 与聚磷酸铵 (APP) 膨胀阻燃体系对硅橡胶复合材料的阻燃及抑烟特性的影响，采用锥形量热仪 (CCT)、热重分析仪 (TG) 及极限氧指数测试仪 (LOI) 对阻燃硅橡胶复合材料进行表征。研究结果表明:与单独添加膨胀阻燃剂APP的阻燃硅橡胶相比，添加GP/APP膨胀阻燃体系可有效提升燃烧过程中形成的膨胀碳层的致密度，降低阻燃硅橡胶复合材料的热释放速率及总烟释放量，提高阻燃硅橡胶复合材料高温阶段的热稳定性，提升阻燃硅橡胶复合材料的燃烧成炭率和质量保持率； 使阻燃硅橡胶复合材料的氧指数值增大。     

β环糊精改性聚氨酯基涂料的火安全性与热解动力学分析

为提高膨胀型防火涂料的阻燃性能,以聚氨酯树脂为基料,以聚磷酸铵、尿素为阻燃体系,通过加入不同掺量的钛酸酯偶联剂改性β-环糊精（β-CD）,提高阻燃效果。通过红外光谱仪（FT-IR）、锥形量热仪（CONE）、热重分析仪(TG)、差热扫描量热仪(DSC)等,研究改性β-CD的含量对膨胀型防火涂料的火安全性的影响,使用Coats-Redfern积分法计算涂料的热解动力学。研究结果表明:改性β-CD能有效地提高涂料的阻燃性能,当β-CD为1wt%时拥有最佳阻燃性能,1wt%改性β-CD能够提高涂层的蓄热能力,延缓APP的分解和抑制碳质材料的分解,进而提高涂料的阻燃性能。通过热解动力学拟合曲线得出,1wt%的样品能在253 ℃以后显著提高反应的活化能,提高涂层的阻燃性。     

化学改性空心微珠阻燃热塑性聚氨酯弹性体的研究

为了提高热塑性聚氨酯弹性体的阻燃性，以四氟硼酸盐离子液体对空心微珠进行化学改性，获得新型阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料。采用锥形量热仪和烟密度测试仪测定分析新型阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料的阻燃、抑烟性能；探究化学改性后的空心微珠对热塑性聚氨酯弹性体的阻燃与抑烟效果的影响，以及不同组分含量的改性空微珠对热塑性聚氨酯弹性体的阻燃抑烟性能的影响。结果表明:采用四氟硼酸盐离子液体进行化学改性的空心微珠能够明显改善热塑性聚氨酯弹性体的阻燃性能；添加以四氟硼酸盐离子液体进行化学改性的空心微珠的热塑性聚氨酯弹性体复合材料具有一定的抑烟效果，其抑烟性能虽不如添加单一空心微珠的热塑性聚氨酯弹性体复合材料，但优于纯热塑性聚氨酯弹性体材料；相比于添加单一空心微珠的热塑性聚氨酯弹性体复合材料，添加化学改性空心微珠的热塑性聚氨酯弹性体复合材料的抑烟效果下降幅度低于阻燃效果的增强幅度，改性后的复合材料阻燃抑烟总体效果强于未改性的复合材料，改性空心微珠含量越高，总体效果越好。     

不同实验标准对几种常见阻燃剂粉尘可爆性影响研究

为研究阻燃剂粉尘可爆性，依据不同实验标准所采用的哈特曼管和20 L球爆炸实验系统，对几种常见阻燃剂粉尘可爆性进行了初步研究。结果表明:按不同标准实验，四溴双酚A、三聚氰胺、二乙基次膦酸铝、赤磷和对二丁基氧化锡均为可爆性粉尘；三氧化二锑、钛白粉、碳酸钙、氢氧化铝和二氧化硅均为不可爆性粉尘；氰尿酸三聚氰胺、球形硅树脂粉以及膨胀石墨的粉尘可爆性结果不一致。对于某些阻燃剂，点火源的起始能量对粉尘可爆性结果有较大影响；某些阻燃剂对爆炸具有抑制效应，抑制程度同物质本身的性质和浓度有关系。     

成炭型有机大分子/层状无机物复合成炭剂的制备及应用研究

层状无机物在聚合物基体中易团聚,限制了其在聚合物材料中的规模化应用。本工作通过将有机改性蒙脱土(OMMT)与一种具有超支化结构的磷氮大分子化合物HTPPP(以三嗪结构为基础,通过焦磷酸结构连接)在醇水体系中混合溶胀,再经过高温脱水,制备成HTPPP插层、剥离的OMMT成炭型有机大分子/层状无机物复合成炭剂(HTPPP-OMMT)。XRD测试表明层状结构的OMMT能够在HTPPP中被完全剥离。OMMT的复合降低了HTPPP的水溶性,并提高了其热稳定性。将有机/无机复合成炭剂HTPPP-OMMT作为单组分无卤膨胀阻燃剂应用于聚丙烯(PP),阻燃测试表明HTPPP-OMMT复合成炭剂的阻燃效率高于HTPPP。这是由于其在材料燃烧过程中能够催化形成更加致密的膨胀多孔炭层,而炭层在高温下的热氧稳定性更好。此外,有机/无机复合改善了HTPPP-OMMT在PP的相容性,能提高材料的力学和耐析出性能。     

普通壁纸与防火壁纸热解特性的对比研究

利用热重分析仪对市场上两种壁纸(普通壁纸和防火壁纸)在不同气氛、不同升温速率条件下的热解特性进行了研究。实验结果表明:空气气氛下壁纸的失重温度区间相对N2气氛向低温区移动,总失重率增加,残碳量减少,热解更完全。随升温速率提高,壁纸的热解曲线有向高温区移动的趋势,增大升温速率使主要热解阶段初始热解温度升高,最大失重速率增加,总失重率增加,热解更完全。防火壁纸与普通壁纸相比不易分解燃烧,更有利于防火。     

电缆燃烧试验新旧标准的火灾动力学仿真对比分析

为了研究国家标准的变化对成束电缆燃烧试验的影响，使用FDS软件进行电缆燃烧性能的火灾动力学模拟研究。对新旧国家标准进行燃烧模拟，比较分析箱体温度、热释放速率（HRR）、电缆前后表面温度和烟密度仿真结果，考察新旧国家标准间的差异因素对燃烧的动力学过程的影响，根据模拟结果探讨新国家标准下电缆通过燃烧试验的难易程度和电缆的优化设计。研究结果表明:新标准对炭化高度要求更严格，故在保证电缆机械强度的前提下，为达到新标准中的B1级阻燃等级，应在旧标准A类阻燃的基础上增加电缆的阻燃效果，特别需要抑制火焰在电缆表面垂直蔓延的能力。     

聚磷腈/氢氧化镁协同阻燃聚丙烯的研究

为改善氢氧化镁阻燃聚丙烯的力学和阻燃性能,合成一种新型氢氧化镁协同阻燃试剂聚二(乙醇)磷腈,并制备聚磷腈/氢氧化镁复合阻燃材料。用红外光谱(IR)和氢核磁共振仪(H-NMR)研究阻燃剂聚二(乙醇)磷腈的化学结构,并利用扫描电子显微镜(SEM)、电子万能试验机和氧指数测定仪,研究聚磷腈/氢氧化镁复合阻燃材料添加量对聚丙烯的结构、力学性能和阻燃性能的影响。研究结果表明:这种复合阻燃材料具有较好的阻燃效果,且能使聚丙烯力学性能有一定程度的提高。这些结果主要归功于聚磷腈不仅起到协同阻燃作用,而且还作为氢氧化镁的分散剂,提高了氢氧化镁粒子在聚丙烯中的分散度及界面结合力。