【摘 要】
:
聚苯硫醚(PPS)是一种本征阻燃的耐高温材料,性价比优势较为突出,具有应用于耐火防护织物的潜在可能,但是PPS燃烧过程中激发态氧和游离基的产生及其对分子链的进攻,降低交联炭化效率,使炭层疏松,导致总热释放和热释放速率高,烟释放现象显著,不利于人身保护。为此,本文通过引入具有催化功能的三氧化二铁(Fe2O3),促进PPS燃烧中的交联-炭化反应,并引入石墨烯作为高效的热质屏障,通过两者协同作用促进炭层
论文部分内容阅读
聚苯硫醚(PPS)是一种本征阻燃的耐高温材料,性价比优势较为突出,具有应用于耐火防护织物的潜在可能,但是PPS燃烧过程中激发态氧和游离基的产生及其对分子链的进攻,降低交联炭化效率,使炭层疏松,导致总热释放和热释放速率高,烟释放现象显著,不利于人身保护。为此,本文通过引入具有催化功能的三氧化二铁(Fe2O3),促进PPS燃烧中的交联-炭化反应,并引入石墨烯作为高效的热质屏障,通过两者协同作用促进炭层致密化,以降低热释放和烟释放,为PPS纤维在阻燃热防护领域的应用提供参考。主要研究内容如下:(1)采用双螺杆挤出机将纳米Fe2O3引入PPS体系。断面SEM和EDS结果表明,纳米Fe2O3均匀分布于PPS基体。当Fe2O3掺杂量为1.5wt%时,复合材料在氮气中热失重1%时的温度提高11.29℃,残炭量提高5.49%,热稳定性有所改善;锥形量热测试显示,其最大热释放速率下降53%,总热释放下降45%,最大产烟速率下降42%,总产烟量下降24%,热释放和烟释放显著下降。这主要是由于Fe2O3可催化促进PPS分子链的交联-炭化反应,在燃烧过程中形成稠环芳烃结构,提高体系交联度,使基体燃烧生成炭层的致密性和石墨化程度显著提高。在燃烧性能研究基础上,以熔融纺丝工艺成功制备了PPS/Fe2O3纳米复合纤维,但纤维力学性能有所下降。(2)石墨烯(G)具有良好的阻隔作用,前期研究表明其在较低含量(0.3wt%)下即可有效抑制PPS的燃烧行为,并提高PPS力学性能。因此进一步构筑了PPS/G/Fe2O3纳米复合体系。TEM及EDS结果表明,石墨烯和Fe2O3能够分散于PPS基体。石墨烯和Fe2O3的同时引入使PPS在氮气中热失重1%时的温度和热解速率最大时的温度均提高,热解残炭量进一步增加,热稳定性更为改善。基于石墨烯的屏障效果,为Fe2O3催化成炭提供了优势环境,炭层致密性和石墨化程度提高,PPS/G/Fe2O3的热释放及烟释放进一步降低,在Fe2O3含量为1wt%时效果最优,其最大热释放速率下降95%,总热释放下降98%,最大产烟速率下降80%,总产烟量下降84%。基于石墨烯的异相成核效应及其与PPS分子链间的强相互作用,还有效提高了PPS纤维的力学性能,PPS/G/Fe2O3-0.7纳米复合纤维断裂强度提高至4.73c N/dtex。(3)为改善较高含量Fe2O3在PPS基体中的分散性,提高其与石墨烯的协同作用,采用水热法将Fe2O3负载于石墨烯片层表面,制备了G-Fe2O3复合纳米材料。SEM和EDS分析表明,基于石墨烯的桥联作用,G-Fe2O3均匀地分散于PPS基体中,无明显团聚现象。PPS/G-Fe2O3的燃烧和炭化行为研究结果表明,相同添加量下,PPS/G-Fe2O3纳米复合材料较PPS/G/Fe2O3的残炭致密性显著提高,最大热释放速率从35.68 k W/m~2降低至10.50k W/m~2,总热释放量和总产烟量也显著下降。结果表明,所制备的G-Fe2O3在PPS热解过程中具有更好的催化效果,有利于抑制PPS燃烧中的热释放和烟释放。
其他文献
致动器作为一种具有能量转换功能的器件而受到广泛应用,但是目前的研究主要集中于光、热以及电响应致动器,对于以水作为激励源的致动器的研究较少。在对湿度以及水响应致动器的研究中,主要以单层膜以及复合膜致动器为主,但这两种致动器分别存在响应条件控制难度大以及层间脱离等问题,对于致动器的实用性产生了一定的影响。另一方面,一些致动器的变形模式单一,且一经制备完成就无法更改,容易造成原料的浪费。本文以聚乙烯醇(
铌资源是当今全球重要的战略资源,在许多行业中都有着不可或缺的作用。白云鄂博矿是世界著名的铁-铌-稀土综合多金属矿床,铌资源的储量位居全国之首。由于白云鄂博铌矿物组成复杂,呈现“多、贫、细、杂”的特点,导致铌资源提取利用难度大、利用率低,因此从白云鄂博铌资源中提取铌成为当前亟待解决的问题。本文以白云鄂博富铌矿碳热还原熔分后的合金相为研究对象,该合金相由金属硅铁和(Nb,Ti)C组成。在pH=0.35
随着社会压力的剧增,神志疾病愈发影响人类的正常生活。如何治疗神志病,对改善人类生活具有重要意义。十三鬼穴是中国古代医家反复的临床探索,而总结出来治疗神志疾病的针灸处方。临床运用十三鬼穴治疗神志疾病,疗效颇佳,但鲜有人进行系统总结。文章通过分析十三鬼穴治疗神志疾病的机制及应用而进行简单概括,为十三鬼穴的应用提供理论依据。
开发和利用国内中高磷铁矿石是减少钢铁企业铁矿石进口量和降低生产成本的有效措施。中高磷铁水进入转炉不仅会加重炼钢脱磷负担,而且会造成磷在整个钢铁制造流程中的恶性循环。如果能够在烧结过程中加入脱磷剂使磷元素转变成含磷气体而气化脱除,这对降低磷在整个钢铁制造流程中的危害具有重要意义。本文以SiC为还原剂,研究了辅助脱磷剂和还原温度对磷灰石气化脱磷的动力学影响,确定了磷灰石气化脱磷反应的活化能、反应机理函
石墨烯(Gr)内部碳原子的排列方式和石墨单原子层一样以sp~2杂化轨道成键,各类碳材料的基本结构,其高比表面积为2630 m~2·g-1,比石墨和碳纳米管大。因此,石墨烯基纳米材料被认为是水污染物吸附材料中极具潜力的一种。然而,氧化石墨烯(GO)具有纳米级和高分散性等缺点,难以重复使用吸附剂,石墨烯片之间因其范德华相互作用而容易团聚,使吸附性能降低等问题。复合是一种行之有效的方法。本文以GO为前驱
因其综合磁性能优异,钕铁硼永磁材料被广泛应用于电子信息、新能源汽车、医疗设备等领域。2020年稀土永磁材料产量接近20万吨,巨大的产量使不可再生的Nd、Pr和Dy等稀土资源消耗严重。另外,钕铁硼永磁材料在中低端产品应用中性价比过低。基于此近年来一种新型永磁材料铈铁硼应运而生,在2020年产能达5万吨以上,且规模有不断扩大的趋势,与钕铁硼磁体相似,从中回收稀土也将是稀土产业可持续发展面临的重要课题。
本文利用真空感应炉成功冶炼了符合国家标准成分的U75V重轨钢以及含有8ppm、32 ppm、42 ppm稀土Ce的U75V钢作为研究对象,研究了稀土Ce含量及热处理制度对实验钢中夹杂物及力学性能的影响。研究过程包括文献调研、热力学计算、配料计算、冶炼实验钢、成分检测、实验钢轧制、热处理、夹杂物分析、显微组织分析、硬度分析、冲击性能分析、拉伸性能分析及磨损性能分析。通过热力学计算可以发现,未加稀土C
新能源汽车的日益发展推动了人们对镍氢动力电池领域的研究进程,在类型众多的储氢合金之中,Ti Fe系储氢合金以其成本低廉和储氢容量高等特点脱颖而出,逐渐成为现代研究者所青睐的研究对象之一。本文选定了Ti1.1Fe0.6Ni0.3Zr0.1Mn0.2合金作为研究对象,先是采用了元素替代的方法探究了不同La的替代量对铸态合金的微观结构,电化学性能和电化学动力学的影响。结果显示合金由Ti(Fe,Ni)和Z
航空轮胎用胶国产化是国内橡胶行业亟需攻克的难题之一,进口烟片胶主要用于制备航空轮胎。以印尼1号烟片胶和国产全乳标准胶为材料,对比进口烟片胶和国产标准胶在生胶、硫化胶性能方面的差异。结果显示:烟片胶生胶表现出较低的表观粘度,硫化胶的硫化速度较快,硫化时间短;烟片胶硫化胶的交联密度、拉伸强度比国产标准胶高;在动态性能方面,烟片胶表现出较高的储能模量和较低的损耗因子。相比于国产全乳标准胶,烟片胶更适用于
以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),聚丙二醇(PPG-500)和三乙醇胺(TEA)为原料,以二十烷为囊芯,采用界面聚合法制备一种微胶囊相变材料。采用红外光谱(FTIR)研究了聚氨酯/二十烷微胶囊的化学结构,采用扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜(OM)分析了乳化剂种类和用量、反应温度和搅拌速率等工艺条件对这种微胶囊的形成过程、表面形貌、粒径大小及分布和壁厚的影响。微胶囊形貌呈现规则球形,囊壁致密性