物资源化的战略方向：——废弃物复合材料

本文提出了一个地区多种废物就近集中，制成废弃物复合材料的战略观点。本文通过分析废弃物复合材料的三个理论基础，即堆砌理论、界面理论和复合理论，从理论上证明了这种观点的可行性。文章又通过介绍分析废弃物复合材料的一些应用例子，再从实践上证明了这种观点的可行性。     

CSM/EVA复合材料的阻燃与伸缩性能研究

采用机械共混法制备了EVA/CSM复合材料.系统地研究了EVA与CSM的混合比率、CSM交联及不同阻燃体系对复合材料阻燃性质的影响.结果表明,掺杂阻燃剂之后,复合材料都具有很好的阻燃性能,其中使用Sb2O3/氯乙醇混合阻燃体系,阻燃效果最好,且复合材料交联后,阻燃性能会进一步增强.同时研究了各种因素,如交联、混合比率和处理温度对复合材料收缩率的影响.当CSM含量较高或拉伸温度处于室温,收缩率都较好;而交联前,加入阻燃剂会使复合材料收缩性能降低;反之,交联后使之增加.     

纤维增强气凝胶复合材料高温结构转变及热稳定性研究

目的研究高温受热条件下纳米复合隔热材料的结构转变特征及热稳定性。方法采用扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪及热重仪等检测方法。结果纤维增强气凝胶材料从室温到650℃存在连续的质量损失,从室温到放热前,质量损失为1.66%;365℃开始出现放热,温度升至398℃时达到峰值,整个放热过程对应质量损失约为1.3%;从435℃放热结束开始到650℃的质量损失为1.46%。经过400℃热处理后,试样比表面积从268m~2/g增加到437m~2/g;当试样热处理温度达到600℃时,试样的比表面积明显随之降低至198m~2/g。结论 SiO_2气凝胶复合材料以无定形结构为主,存在少量的二氧化钛晶体。在400℃左右,SiO_2气凝胶结构中硅甲基Si—CH_3发生氧化,产生明显的放热峰,之后硅羟基Si—OH之间发生缩聚反应,使600℃热处理后气凝胶中Si—O—Si网络骨架强度有所提高。未处理的纤维增强气凝胶材料试样上气凝胶纳米颗粒构成的块体较为良好地包裹在玻璃纤维表面,而经过600℃的高温热处理1 h后,块体气凝胶脱离了光滑的纤维表面,气凝胶纳米粒子发生收缩,致使材料比表面积下降。     

温度对编织复合材料层合厚板冲击性能的影响研究

目的 研究室温和低温下编织复合材料层合厚板的冲击性能。方法 通过开展低速冲击试验和冲击后的压缩试验,对冲击响应曲线、冲击损伤容貌、压缩失效模式和剩余压缩强度进行分析,探讨冲击时的环境温度对编织复合材料层合厚板冲击性能的影响。结果 冲击后的编织复合材料层合厚板存在凹坑、分层、基体裂纹和纤维断裂等多种失效模式,压缩失效模式主要表现为横贯冲击损伤区域截断式破坏失效。结论 低温环境增强基体强度,降低了复合材料的冲击损伤程度,从而提高编织复合材料结构的剩余压缩强度。     

凹凸棒石/γ-Fe2O3/碳纳米复合材料的制备及其对苯酚的吸附作用

为获得同时具有有机亲和性和磁分离特性的吸附材料,以凹凸棒石黏土和废活性白土为原材料,通过铁盐水解共沉淀和在氢气气氛下程序升温煅烧的方法,制备廉价的凹凸棒石γ-Fe2O3/碳纳米复合材料.运用磁化率分析,红外吸收光谱,透射电镜,X射线衍射分析和碳含量分析对其进行了表征,并研究了复合材料吸附去除水中苯酚的动力学、吸附试验中pH的影响及同等条件下与其他吸附材料吸附性能的对比.结果表明,复合材料的磁化率值为2 769×10-8m3/kg,用磁分离工序即可把该吸附材料从溶液中快速分离出来;铁的磁性氧化物以γ-Fe2O3的形态负载到凹凸棒石表面,颗粒直径为10～60nm;碳以无定形的形态负载在凹凸棒石晶体表面;复合材料中的ω(碳)为7.4%,材料中出现了有机官能团-CH3和-CH2-.对苯酚的吸附试验表明,复合材料对苯酚的去除率是凹凸棒石原矿的3倍.     

颗粒冲蚀对注射法制备C/C-ZrC-SiC复合材料 抗烧蚀性能的影响研究

目的采用ZrC和SiC复相陶瓷对C/C复合材料进行改性,研究改性后的复合材料受到颗粒冲蚀破坏的烧蚀行为。方法采用注射法将ZrC和SiC复相陶瓷前驱体引入到等温化学气相渗透法(ICVI)制备的低密度C/C复合材料中,再通过高温热处理、ICVI的方法制备出ZrC和SiC复相陶瓷改性的C/C(C/C-ZrC-SiC)复合材料,随后对制备的复合材料进行高速颗粒冲击实验破坏,并对破坏后的试样进行氧乙炔火焰烧蚀,研究其烧蚀行为。结果改性后的复合材料线冲蚀率和质量冲蚀率分别为253.1μm/s和79.8 mg/s,相较于同孔隙率的C/C复合材料分别降低了49.2%和61%。颗粒冲蚀破坏后C/C-ZrC-SiC复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为4.26μm/s和1.44 mg/s,相比于同孔隙率的C/C复合材料,分别降低了37%和39%。结论由于引入的ZrC和SiC陶瓷相的硬度大于碳基体,C/C-ZrC-SiC复合材料在受到高速颗粒的冲击时,能通过硬质陶瓷相起到抗冲击作用,使得改性后的复合材料抗冲蚀性能大幅度提高。受到颗粒冲蚀破坏后的C/C-ZrC-SiC复合材料内部仍存在超高温陶瓷相,烧蚀过程中能够形成ZrO2骨架结构和SiO2球形颗粒,进而有效保护碳纤维和热解碳基体。     

炭化压力对编织C/C复合材料致密过程及结构的影响

目的研究不同炭化压力环境对C/C复合材料致密过程及结构的影响。方法通过浸渍/高压炭化工艺在不同炭化压力下制备高温煤沥青炭块及沥青基C/C复合材料,并研究不同炭化压力环境下对其密度和孔隙的影响。结果制备沥青炭的炭化压力由20 MPa增大至60 MPa时,沥青炭体积密度由1.08 g/cm~3增加至1.39g/cm~3,质量比表面积由14.74增加至16.51,开孔率由26.73减少至7.94,孔隙填充效果明显改善,浸渍-炭化的增密效率得到提升。结论在编织C/C材料的致密过程中,压力越大,其孔隙越小,分布越均匀,故产品致密效果越好。     

高分散纳米钙锆复合材料催化臭氧氧化降解间甲酚废水

采用共沉淀法制备了一系列Ca-Zr复合材料,探究了不同的焙烧温度对材料结构和化学性质的影响。使用X射线衍射、扫描电子显微镜及高分辨透射电镜等分析手段表征了所制备样品的物相变化和颗粒形貌特征,以间甲酚为底物,采用臭氧催化氧化方法对所得催化剂的催化性能进行了分析。结果表明：当焙烧温度升高到1 000 ℃以上时,样品晶型以斜方晶系CaZrO₃为主,随着焙烧温度的升高,颗粒更加均匀分散。在催化臭氧氧化降解间甲酚实验中,当焙烧温度为800 ℃时, TOC去除率最高可达到79%。800 ℃焙烧所得的样品由纳米颗粒组成,晶格间距为0.29 nm,说明样品的高暴露晶面为CaZrO₃的(121)晶面;XPS结果证实了样品的高活性可能是由晶格氧和表面羟基基团起重要作用而导致的。这种高效的纳米钙锆复合材料为催化臭氧氧化处理废水奠定了良好的基础。     

黏土矿物复合材料固化电解锰渣中Mn的研究

该文对黏土矿物基础材料进行改性,并优选黏土矿物改性材料与腐殖酸钠、酚醛树脂进行复合,制备出黏土矿物复合材料,探究不同黏土矿物材料对电解锰渣中Mn的固化效果以及它们在水相中的Mn²⁺吸附特性。在黏土矿物材料添加量为10%时,高岭土、蒙脱石和伊利石对锰渣中Mn的固化效率最高仅为24.5%;对黏土矿物基础材料进行亚硫酸钠或硝酸改性后,固化效率可提高到38.1%;将黏土矿物改性材料与腐殖酸钠、酚醛树脂复合制备的材料施加到电解锰渣后,Mn固化效率最高可达67.1%,相比黏土矿物改性材料的固化效率有明显的提升。吸附实验表明,相比Freundlich吸附模型,黏土矿物复合材料对Mn²⁺的吸附特征与Langmuir吸附模型的特征更加匹配,且Mn²⁺饱和吸附量达到14.458 mg/g,明显优于腐殖酸类材料。