稻壳SiO2的制备和性能研究

以农业副产品稻壳作为原材料,从中提取制备出多孔二氧化硅,考察了制备过程中不同温度和不同种类酸对处理过程的影响,旨在研究开发高性能的多孔负极材料,降低材料生产成本,提升农业副产品的科技附加值。     

环氧树脂/稻壳SiO2纳米复合材料的热性能及拉伸性能研究

将稻壳用酸处理后在600 ℃焚烧得到纯度为99.3%、比表面积为212 m2/g的SiO2。经硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）改性后的SiO2为无定形态,尺寸在30~50 nm之间。将改性后的稻壳SiO2与环氧树脂复合,利用热分析方法考察了纳米复合材料在N2气氛中的热性能,并采用万能材料试验机测试其拉伸性能。结果表明：稻壳SiO2的加入能有效增加环氧树脂/稻壳SiO2纳米复合材料的热稳定性,复合材料的起始分解温度（Ti）、分解速率最大时的温度（Tmax）以及失重50 %的分解温度（T50 %）均高于纯环氧树脂,并随稻壳SiO2含量的增加而增加。当环氧树脂/稻壳SiO2纳米复合材料的组成相同时,KH550改性的复合材料的Ti、Tmax和T50 %均比未经过KH550改性的高。随KH550用量增加,复合材料T50 %向高温方向移动。此外,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和模量也高于纯环氧树脂。     

稻壳SiO2/环氧树脂纳米复合材料的吸水性及弯曲性能

将稻壳用酸处理后在600℃焚烧得到纯度为99.3%,比表面积为212 m2/g的SiO2,用偶联荆γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性后,SiO2的平均粒径为60 nm.将改性后的稻壳SiO2与环氧树脂(EP)复合,考察稻壳SiO2含量为1%、3%、5%、10%时复合材料在不同温度下的吸水率和弯曲性能,并探讨偶联剂KH550的用量、材料的孔隙率对吸水性的影响.结果表明:稻壳SiO2/EP纳米复合材料的吸水性先随SiO2含量增加而增加,当SiO2质量含量为10%时开始下降.温度和材料中孔隙含量增加使复合材料的吸水率增加,而KH550用量增加能降低吸水率.此外不同组成的复合材料弯曲性能优于纯EP树脂,相同SiO2含量的复合材料,弯曲性能提高幅度依赖于偶联剂的用量.     

由稻壳提取高纯SiO2水热条件的研究

通过不同水热条件的研究提出由稻壳提取高纯ＳｉＯ２的合理途径，并且对它的粉体特征进行表征，并指出其可能应用途径。     

稻壳二氧化硅/环氧树脂纳米复合材料机械性能研究

将稻壳用10%的盐酸处理后在600℃焚烧得到纯度为99.3%的SiO_2,将SiO_2用偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性后与环氧树脂(EP)复合,探讨了SiO_2质量分数在0～5%范围内复合材料的力学性能.研究结果显示:经硅烷偶联剂KH550改性后稻壳SiO_2粒子为无定形态,尺寸在30～50 nm且能显著提高环氧树脂的力学性能.当稻壳SiO_2质量分数为3%时,材料的拉伸性能以及弯曲性能的提高率最大,拉伸强度、拉伸模量、弯曲模量和弯曲强度的提高率分别为27.25%、6.54%、61.7%和24.56%.SEM研究结果显示:复合材料中SiO_2与基体树脂之间有较好的相容性.     

偶联剂对稻壳纳米SiO2/EP复合材料力学性能影响

利用硅烷偶联剂(KH550)作为稻壳纳米SiO2(以下简称SiO2)的表面改性剂,研究了KH550用量对SiO2性质的影响.结果表明,KH550能将团聚的SiO2分散开,改善SiO2的表面性质;随KH550用量增加,团聚体尺寸减小,纳米粒子之间的空隙增大.将SiO2作为环氧树脂(EP)填料,探讨了KH550用量对复合材料力学性能的影响.当SiO2质量分数为5％时,材料的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率和玻璃化转变温度(tg)先随KH550用量增加然后再减小.KH550质量分数5％～8％时,复合材料各项性能之间平衡性好,综合性能最佳.     

稻壳制备高纯高表面积SiO2的研究

稻壳在稀盐酸中沸煮、干燥后,于540℃煅烧,制得了一种高纯高表面积SiO2。ICP-AES测定结果表明了该SiO2中杂质的质量含量为5.6×10-6,激光粒度仪测定其体积平均粒径为19.67μm,BET法研究表明了它的比表面积为280m2/g。并利用XRD研究了稻壳在制备过程中的结构变化。     

气相SiO_2和稻壳SiO_2/壳聚糖复合膜的性能比较

将稻壳用10%的盐酸处理后在600℃焚烧得到无定形、纯度大于99%的稻壳SiO2,通过红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)以及马尔文粒度仪对稻壳SiO2的结构、形貌和粒径进行了分析,并与气相SiO2进行了对比。将两种SiO2分别与壳聚糖复合,对比了两种复合膜的机械性能和热分解性能。结果表明:稻壳SiO2的FTIR谱图与气相SiO2相同,但吸水值和吸油值均低于气相SiO2,二者的粒度分布均在2～100μm区间;两种SiO2壳聚糖复合膜的拉伸模量、强度和断裂伸长率的最大值相差不大;当SiO2质量分数为5%时,气相SiO2/壳聚糖复合膜热稳定性能略高于稻壳SiO2/壳聚糖复合膜。     

PANI/SiO2-VTEO/SiO2疏水复合膜的制备及防腐蚀性能

以硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,通过溶胶凝胶法制备二氧化硅(SiO2)溶胶,并以乙烯基三乙氧基硅烷(VTEO)对其改性,得到改性SiO2溶胶(VTEO/SiO2);同时制备磷酸掺杂聚苯胺(PANI)接枝SiO2复合粒子(PANI/SiO2)。将改性溶胶和复合粒子均匀混合后在Q235钢表面制备了PANI/SiO2-VTEO/SiO2复合膜。利用红外光谱(FTIR)分析了改性SiO2溶胶和PANI接枝SiO2的化学结构;通过扫描电子显微镜(SEM)分析了复合膜的形貌;利用接触角测试仪测试了复合膜的疏水性能;采用电化学阻抗谱(EIS)、开路电位(OCP)、极化曲线对制备的PANI/SiO2-VTEO/SiO2复合膜进行防腐蚀性能研究。结果表明,复合膜的水接触角为150°,表现出良好的疏水性能;复合膜具有较高的电化学阻抗(5.0×106Ω)和开路电位(-0.18 V),较低腐蚀电流密度(1.18×10-8A/cm2),腐蚀速率仅为0.000 1 mm/a,表现出了良好的防腐蚀性能。     

稻壳制备高纯SiO2水热条件研究

通过不同水热条件的研究提出由稻壳提取高纯SiO2的合理途径，并且对它的粉体特征进行表征，并指出其可能应用途径。     

稻壳SiO_2/聚氨酯纳米复合材料的制备及性能研究

将酸处理后稻壳在600℃焚烧,得到比表面积为212 m2/g,纯度99.3%的稻壳SiO2纳米凝聚体,用偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性后,SiO2纳米凝聚体在溶液中以纳米状态分散,大部分粒子尺寸约30~50 nm。将其与聚氨酯(PU)复合,探讨了不同SiO2含量复合材料的力学性能、热分解性能以及吸水性。研究结果表明:与纯PU相比,稻壳SiO2/PU纳米复合材料的力学性能有不同程度的提高,其耐热性能和耐水性明显增强。     

稻壳源白炭黑/炭黑/天然橡胶复合材料的性能研究

试验研究稻壳源白炭黑/炭黑并用对天然橡胶硫化胶性能的影响。结果表明:当稻壳源白炭黑/炭黑用量比较高时,胶料的M_L较大,t_(10)较短,t_(90)较长,物理性能较差;当稻壳源白炭黑、炭黑用量较为均衡时,硫化胶的物理性能变化不大,动态力学性能较好;稻壳源白炭黑/炭黑用量比对硫化胶耐寒性能的影响不大;当稻壳源白炭黑/炭黑用量比为20/40和25/35时,硫化胶的综合性能较好。     

气相、沉淀、稻壳SiO2／聚乙烯醇复合膜的性能比较

分别采用气相SiO2、沉淀SiO2和稻壳SiO2与聚乙烯醇（PVA）接不同的比例制备成复合膜。比较了3种不同来源的纳米SiO2／PVA复合膜的拉伸性能及耐水性能。结果表明：SiO2含量相同时,复合膜的断裂伸长率和拉伸强度的排列顺序为：气相SiO2／PVA〉稻壳SiO2／PVA〉沉淀SiO2／PVA;拉伸模量的排列顺序为：气相SiO2／PVA〉沉淀SiO2／PVA〉稻壳SiO2／PVA;3种来源的SiO2都可以提高PVA的耐水性,且耐水性随SiO2含量的增大而增强,SiO2含量相同时,复合膜的耐水性排列顺序为：气相SiO2／PVA〉沉淀SiO2／PVA〉稻壳SiO2／PVA。     

稻壳粉/PP复合材料性能的研究

分别将未处理和经过表面处理的稻壳粉填充到聚丙烯(PP)中,制备了稻壳粉/PP填充复合材料。探讨了稻壳粉改性及其含量对该复合材料性能的影响。结果表明:当稻壳粉含量为40 phr时,稻壳粉/PP复合材料的综合性能较好;另外,相对于未经表面改性处理的稻壳粉,改性稻壳粉的PP填充复合材料的力学性能、热性能、流动性能均有不同程度的提高。     

由稻壳制备纳米结构SiO2

以稻壳为原料制备纳米结构SiO2,并用X-射线衍射、扫描电镜、透射电镜以及小角X-射线散射对其结构进行了表征。结果表明,由稻壳制备的SiO2具有分层结构：由硅氧四面体无规连接构成粒径为4nm左右、表面分形维数Ds≈2．3的一次粒子;一次粒子聚集成粒径30～50nm、质量分形维数Dm≈2．7的二次粒子。     

Kinetics of Silica Dissolution from Rice Husk Char

The effect of leaching time and temperature on the ash content of rice husk char and the resultant surface area development was investigated. Experiments on dissolution of rice husk char ash with 0.5 mol NaOH solution were conducted at 40°C, 60°C, 80°C and 95°C for different times up to 7200 s. The surface areas of the leached chars after drying were determined using Micromeritics 2200 surface area analyzer. The leaching data was analyzed using different models applicable for fluid‐solid non‐catalytic reactions. It was found that the data could be satisfactorily represented by diffusion‐controlled mechanism as well as modified shrinking core models. The activation energies were in the range of 41.75 to 51.25 kJ/mole. The surface areas of the leached chars were found to depend linearly on the percentage of ash content in the chars.     

稻壳二氧化硅的表面改性及结构分析

将稻壳用体积分数10%的盐酸处理后在600℃焚烧得到稻壳二氧化硅,利用硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对稻壳二氧化硅进行表面改性。采用红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(X-ray)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及马尔文粒度仪对改性前后稻壳二氧化硅的结构、形貌和粒径进行了分析。     

稻壳制备活性炭联产二氧化硅工艺

采用物理法将稻壳炭化,炭化料用酸碱处理,固体残渣经高温水蒸汽活化制备活性炭,脱灰液体采用沉淀法制备SiO2. 结果表明,用2.5 mol/L NaOH溶液按液固比10 mL/g脱灰的炭化料所制活性炭比表面积为961.8 m2/g,比不脱灰炭化料所制活性炭增加136%,总孔容积增加103.8%,对碘和亚甲基蓝的吸附容量分别为1270和300 mg/g. 在10% HCl、煅烧温度600℃条件下所制SiO2粒径为40~60 nm,为无定型结构,比表面积达330 m2/g,纯度达99.84%.