3种不同造孔剂对黄土基陶瓷膜支撑体性能的分析研究

本实验以洛川黄土为骨料,分别选用淀粉、煤粉、尿素为造孔剂。采用添加不同造孔剂、利用滚压成型法制备黄土基陶瓷膜支撑体。通过三点弯曲法、压汞法、酸/碱质量损失法、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及实验室自制装置对支撑体的抗折强度、孔径分布、酸碱腐蚀率、晶相组成、表面微观形貌和纯水通量等性能进行分析表征。通过对3种造孔剂对比分析,在相同添加量下,不同造孔剂对支撑体纯水通量影响效果:淀粉煤粉尿素;对抗折强度的影响效果:淀粉煤粉尿素,综合各因素确定淀粉为最佳造孔剂。结果表明,淀粉的最佳添加量为8%,支撑体的抗折强度为36.25 MPa,纯水通量为6 232.11 L/m~2·h·MPa,酸碱质量腐蚀率0.07/0.02%,中值孔径为5.36777μm,主峰孔径分布范围0.105～8.223μm。     

造孔剂煤粉对黄土基陶瓷膜支撑体性能的影响

以洛川黄土为原料,煤粉为造孔剂,采用滚压成型法和固态粒子烧结法制备黄土陶瓷膜支撑体,探究煤粉的造孔原理及其添加量对支撑体性能的影响。通过热重分析(TG-DTG)、三点弯曲法、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等对黄土基陶瓷膜支撑体的热稳定性、机械强度、晶相组成及表面形貌观察等进行表征。结果表明煤粉燃烧发生氧化反应产生CO_2,挥发后在烧结载体中形成孔洞,进而提高了黄土基陶瓷支撑体的孔隙率和纯水通量。煤粉的最佳添加量为20%,此时支撑体孔隙分布均匀、晶体发育完全,抗折强度为24.06 MPa、纯水通量为5 104.61 L/(m~2·h·MPa)、酸碱质量腐蚀率0.38/0.27%。     

低成本新型多孔陶瓷膜支撑体的制备及性能

本工作以黄土及粉煤灰为骨料,羧甲基纤维素(CMC)为粘结剂,甲基丙烯酸甲脂(PMMA)为造孔剂,采用滚压成型法和粒子烧结法制备粉煤灰/黄土复合无机陶瓷膜支撑体.通过X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)、压汞法、三点弯曲法、质量损失法以及自制装置对支撑体的物相组成、显微结构、孔隙率及孔径分布、抗折强度、酸碱腐蚀率及纯水通量进行表征和测试,系统分析了支撑体的结构和性能.结果表明:随着PMMA含量增加,支撑体的孔隙率、纯水通量及酸碱腐蚀率逐渐上升,抗折强度逐渐降低;在烧结温度为1130℃、保温时间为2.5 h、PMMA添加量为8％时,制备出纯水通量达到3165.13 L/(m2·h·MPa),孔隙率达到26.43％,平均孔径为4.88μm,抗折强度达到27.33 MPa,酸/碱腐蚀率为1.15％/1.10％的低成本、高性能复合无机陶瓷膜支撑体.     

膨润土及烧结温度对黄土基陶瓷膜支撑体性能的影响

以洛川黄土为原料,通过滚压成型和常压烧结法制备黄土基陶瓷膜支撑体试样,以膨润土的添加量及不同烧结温度为变化条件,研究支撑体样品的纯水通量、抗折强度及酸碱腐蚀率的变化情况。利用热重分析仪、场发射扫描电镜、X射线粉末衍射仪及压汞仪对支撑体样品进行热分析、微观形貌、物相组成及孔径分布分析。结果表明:膨润土可显著提高支撑体强度,当膨润土添加量为6%、烧结温度为1 120℃制备出性能最佳的黄土基支撑体,三点弯曲强度达45.7 MPa,纯水通量为10 870 L/(m~2·h·MPa),酸碱腐蚀后质量损失率为2.54%与2.32%,中值孔径为2.47μm,主峰孔径分布为374.6～4617.7 nm,孔隙率达15.6%。     

基于天然黄土低温烧制的多孔管状陶瓷基体及其表征

为解决陶瓷膜制备成本过高、不易烧结等问题,以天然黄土为骨料,通过固态粒子烧结法制备管状黄土基陶瓷支撑体。采用TG-DTG、SEM和XRD对支撑体的热稳定性、微观结构和晶相组成进行分析,并测定了样品的水通量、抗折强度、酸碱腐蚀率、孔隙率及孔径分布等性能指标。研究烧结温度、保温时间和造孔剂添加量对支撑体性能的影响,探求更为绿色的加工制造过程。结果表明:通过改变烧结温度及保温时间等参数能有效调节控制烧结过程中颗粒重排、晶相结合及孔道形成;支撑体晶相组成主要为石英、镁铝尖晶石和硅铝蓝晶石;烧结温度为1 030℃,保温2 h,添加4%(质量分数)造孔剂的条件下制备的管状支撑体综合性能最优,此时支撑体的表面完整,晶粒结合稳定,且烧制过程中耗能低、无二次污染。对比同类研究,本实验烧成SiO_2-黄土基陶瓷支撑体的中值孔径为2.676μm、孔隙率为(48±0.9)%、抗折强度为64.19 MPa,水通量为2 590.02 L·(m~2·h·MPa)~(-1)、酸碱腐蚀率为0.019/0.013,其性能优良且化学性能稳定。     

烧结温度对单管式黄土陶瓷支撑体性能的影响

以中值粒径为38.78μm的洛川黄土为骨料,采用滚压成型法和固态粒子烧结法制备单管式黄土基陶瓷膜支撑体。探究烧结温度对黄土陶瓷支撑体性能的影响。通过热重分析、三点弯曲法、压汞法、自制装置、质量损失法、X-射线衍射、扫描电镜对单管式黄土基陶瓷膜支撑体的热稳定性、抗折强度、孔隙率、纯水通量、耐酸碱度、晶相组成的分析及表面形貌的观察对支撑体进行了表征。研究表明,烧结温度确实能影响黄土陶瓷支撑体的性能;当烧结温度为1100℃时,支撑体的表面光滑,孔隙率达到了20.08%、抗折强度为32.46 MPa、纯水渗透率为893 L/(m^2·h·MPa)、酸碱腐蚀重量损失率为0.42%与0.24%,平均孔径和中值孔径分别为4.68、2.68μm。在此烧结温度下可生产出成本合理、效果优良的陶瓷膜支撑体。     

烧结温度对黄土基陶瓷膜支撑体性能的影响

以中值粒径为38.78μm的黄土为骨料,木质纤维素为造孔剂兼粘结剂,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)与二氧化钛(TiO_2)为复相烧结助剂,采用滚压成型法和固态粒子烧结法制备黄土基陶瓷膜支撑体.探究烧结温度对陶瓷膜支撑体性能的影响.通过热重分析(TG-DTG)、三点弯曲法、压汞法、自制装置、质量损失法、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对黄土基陶瓷膜支撑体的物理、化学以及微观形貌等性能进行表征.研究表明,复相烧结助剂的引入,确实能降低烧结温度;当烧结温度为1 040℃时,抗折强度为35.7 MPa,孔隙率达到了31.0%,平均孔喉半径为1.952μm,纯水通量为3 021.1 L/(m~2·h·MPa),酸/碱腐蚀重量损失率为0.95%/1.31%.     

石墨添加量对黄土基陶瓷膜支撑体性能的影响

以黄土为骨料,石墨为成孔剂,采用滚压成型法和固态粒子烧结法制备低成本无机陶瓷膜支撑体,并探究了石墨添加量对支撑体性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、压汞法、三点弯曲法、质量损失法和自制纯水渗透率测定装置等方法对支撑体的晶相变化、微观形貌、孔隙率、抗折强度、酸碱腐蚀率和纯水渗透率进行了分析表征。结果表明,支撑体的晶相组成为α-石英(α-SiO2)、钠长石(Na2O·Al2O3·6SiO2)、透辉石(CaMg(SiO3)2)、钙长石(CaO·Al2O3·2SiO2);在烧结温度为1100℃,石墨添加量为6%(质量分数)时,制得支撑体抗折强度高达43.50 MPa,纯水通量为847.20 L/(m^2·h·MPa),孔隙率为16.11%,孔隙中值半径为2.39μm,酸(碱)腐蚀率为1.08/0.36%。     

纳米级TiO2添加量对陶瓷膜支撑体性能的影响

以黄土、粉煤灰为基础骨料,纳米级TiO₂为烧结助剂,羧甲基纤维素（CMC）为粘结剂,通过挤压成型法和固态粒子烧结法制备陶瓷膜支撑体,对支撑体的纯水通量、耐酸碱腐蚀性能、抗折强度、显气孔率、晶相组成及表面形貌等进行表征,并探究纳米级TiO₂添加量对陶瓷膜支撑体性能的影响。结果表明,纳米级TiO₂的添加可促进支撑体的烧结与致密,在烧结温度为1050℃,纳米级TiO₂的添加量为5%时,支撑体抗折强度为2.874 MPa、纯水通量为2 667.94 L/（m²·h·MPa）、显气孔率为53.473%、酸碱腐蚀率为5.196%与0.354%。纳米级TiO₂作为烧结助剂可生产出性能优良的陶瓷膜支撑体。     

保温时间对管式黄土基陶瓷支撑体性能的影响

以洛川黄土为原料,对比分析了天然黄土的主要化学成分,通过滚压成型、固态粒子烧结法制备管式黄土基陶瓷支撑体,分别利用XRD衍射仪、SEM、压汞仪、三点弯曲法、质量损失法及自制内抽式纯水通量测试装置对管式黄土基陶瓷支撑体的晶相组成、微观形貌、孔径分布、抗折强度、酸碱腐蚀质量损失率、纯水通量进行表征与测试。结果表明,洛川黄土主要成分为氧化铝、氧化硅及各类金属氧化物,分别占比15.6%、56.7%、27.08%。当热处理温度为1 100℃、保温时间为120 min时,支撑体表面光滑且颗粒分布均匀,主晶相为石英、空晶石、方石英,平均孔径为4.68μm,纯水通量为1 092 L/m~2·h·MPa,抗折强度为31.46 MPa,酸碱腐蚀质量损失率为0.42/0.24%。     

复相烧结助剂中MnO2对α-Al2O3陶瓷支撑体性能的影响

采用挤压成型法和固态粒子烧结法制备α-Al2O3陶瓷支撑体,主要研究复相烧结助剂MgO-MnO2-TiO2中MnO2添加量(质量分数)对陶瓷支撑体性能的影响。通过压汞法、内外加压法、三点弯曲法、质量损失法、扫描电镜和X射线衍射等方法对α-Al2O3陶瓷支撑体的孔隙率、纯水通量、抗折强度、酸碱腐蚀、微观结构及晶体类型和晶相成分进行分析表征。研究结果表明:MnO2能够和Al2O3形成固溶体Mn2AlO4,使晶格畸化,增加晶体的结构缺陷,从而降低烧结温度,促进α-Al2O3陶瓷支撑体的烧结。当MnO2添加量少于0. 5%时,烧结不完全;MnO2添加量大于2%时,晶粒出现异常生长;MnO2的添加量为1. 5%时,制备的α-Al2O3陶瓷支撑体样品性能最佳,孔隙率为38. 25%,抗折强度为80. 3 MPa,纯水通量达6579. 52 L/(m2·h·MPa),酸/碱腐蚀重量损失率为1. 22%/0. 90%。     

低介电常数多孔氮化硅陶瓷的制备

采用凝胶注模成型工艺,以SiO2含量大于等于95%的空芯玻璃微珠作造孔剂,通过控制造孔剂的加入量和调节造孔剂的孔径成功制备出低介电常数、高强度的多孔Si3N4陶瓷。结果表明,随着造孔剂含量的增加,试样气孔率增大,弯曲强度降低,ε和tanδ都相应降低,ε最低为1.77;在造孔剂加入量为10%时,随着造孔剂的孔径尺寸变大,试样的孔径变大,弯曲强度降低,试样的ε和tanδ也相应降低。当造孔剂含量为10%、孔径尺寸为80μm时制备的多孔氮化硅陶瓷ε为2.13,弯曲强度达到38MPa,适合作为宽频带天线罩的夹层材料。     

亲水性高分子-陶瓷复合膜的制备与表征

采用均质的氧化铝支撑体和不同表面层孔径的非对称氧化铝支撑体直接接枝聚丙烯酸(PAA)制备亲水性PAA-Al2O3复合膜。对所制备出复合膜的红外光谱(IR)分析、光电子能谱(XPS)分析、扫描电子显微镜(SEM)分析和表面的水接触角分析表明,成功地制备出了PAA-Al2O3复合膜。在相同实验条件下对所制备的复合膜进行纯水和纯乙醇的通量实验以及质量分数95%乙醇的脱水分离试验表明,最适合用于制备PAA-Al2O3复合膜的陶瓷膜支撑体是孔径为2～3μm的均质氧化铝支撑体,用其制备的复合膜的分离因子为139.33,通量为0.61kg/(m2.h),可以达到分离效率高、通量较大的效果.     

SiO2掺杂99BeO陶瓷的微观结构与性能

采用固相法制备99BeO陶瓷样品,系统研究了SiO2掺杂对99BeO高导热陶瓷微观结构及性能的影响。研究发现,随着SiO2含量的增加,99BeO陶瓷的抗折强度、密度、导热率以及电学性能均呈较明显的单峰分布。当SiO2掺杂量为0.8%(w)时,可获得性能优良、结构致密的高导热陶瓷,其抗折强度为248 MPa,密度为2.957 g/cm3,导热率为303 W/(m.K)。     

Deformation and fracture behaviour of wheat starch plasticized with glucose and water

The mechanical properties of wheat starch and the effects of plasticizers upon them are studied in flexure at 293 K. For compositions low in water and glucose the material is glassy, with a flexural modulus between 0.7 and 5.0 GPa. The addition of water and glucose to wheat starch plasticizes the material through its glass transition into a rubbery state. The flexural moduli of the rubbery samples are in the range 50 to 200 MPa, which is indicative of a partially crystalline polymer. For starch-water mixtures the glass transition occur in the water content range 18 to 20%. The addition of glucose progressively shifts the glass transition to lower water contents. At strains below 0.04 brittle failure is only observed in the glassy samples. The surface morphology of the fractured samples shows features typical of pure synthetic glassy polymers.     

浸泡腐蚀对玻璃纤维-空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料弯曲性能的影响

制备了不同纤维质量分数的玻璃纤维-空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料。通过三点弯曲试验研究了纤维质量分数对复合泡沫材料力学性能的影响。将复合泡沫材料试件置于蒸馏水和海水中浸泡,研究了浸泡腐蚀对试件弯曲性能的影响,并结合扫描电镜照片分析其原因。研究表明:纤维质量分数越高,玻璃纤维-空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料的吸湿率越大,且在蒸馏水中的吸湿率较海水中的更大。试件的弯曲强度随纤维质量分数增加而增大,当纤维质量分数为10%时达到最大,比未添加纤维的试件增强了51%,之后则随纤维质量分数增加逐渐降低。浸泡腐蚀降低了试件的弯曲性能,其中海水浸泡后的试件弯曲性能最低。玻璃纤维-空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料弯曲强度降低的直接原因是浸泡腐蚀使得部分玻璃微珠和玻璃纤维与环氧树脂基体间的界面层受到破坏。     

壳聚糖季铵盐/磺化聚醚砜复合纳滤膜的制备与表征

以磺化聚醚砜(SPES)为支撑底膜,2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(HACC)水溶液为表面活性层的铸膜液,采用涂敷法制备了HACC/SPES复合纳滤膜.考察了HACC浓度、浸涂时间、干燥温度和时间对膜性能的影响,优化了制膜条件.在优化条件下,复合膜的纯水通量为25.8L/(m~2·h),膜对PEG1000的截留率为90%,对盐的截留率低至百分之十以下,该膜可望应用于盐与有机物的分离.     

掺CeO2的B4C／Al复合材料性能的研究

以稀土氧化物CeO2作为添加剂,原位生成CeB6颗粒作为第二相,增强B4C陶瓷预制体,然后以无压浸渗法制得B4C-CeB6／Al复合材料。本文首先研究了B4C-CeB6预制体的相组成和组织形貌,然后对BC-CeB6／Al复合材料的力争性能、相组成、组织形貌以及断裂机制进行了分析。结果表明：B4C-CeB6／Al复合材料的抗弯强度达到了410．16MPa,断裂韧性也有了显著改善,达到了6．95MPa·m^1/2,比常规热压烧结单一碳化硼陶瓷性能有明显提高,这主要是由于原位生成CeB6颗粒增强了B4C陶瓷的强度：同时黏结金属相起到增韧的作用．