美国能源部艾姆斯实验室的科学家们和合作者开发的一种新的催化剂可从储氢材料中轻松而有效地提取氢气。 该过程在温和的温度和正常的大气条件下发生,不使用金属或添加剂。这一突破提供了一个有希望的新解决方案,解决了在运输和其他应用中采用氢燃料的一个长期挑战。
氢燃料是全美范围内努力减少对化石燃料依赖的一个潜在解决方案。根据美国能源部的说法,改善氢气储存是推进氢燃料电池技术的关键。在艾姆斯实验室,科学家齐龙和黄文宇研究了从一类被称为液体有机氢载体或LOHCs的材料中提取氢气。
储存氢气的方法之一是化学储存。化学储存依赖于与氢分子反应并将其储存为氢原子的材料,如LOHCs。这种储存方式允许在环境温度下将大量的氢气储存在小容量中。然而,为了使氢气发挥作用,需要有催化剂来激活LOHCs并释放氢气。这个过程被称为脱氢。
齐龙解释说,目前有其他脱氢方法,但它们提出了一些挑战。一些方法依赖于金属基催化剂,其中涉及关键的铂族金属。这些金属的供应是有限和昂贵的。其他方法需要添加剂来释放氢气。这些添加剂不能重复使用,并导致更高的整体成本,因为它们需要在每个循环中添加。
研究人员开发的催化剂不需要金属或添加剂。“它相当简单,”齐龙说。“基本上,只要把不含金属的催化剂添加到LOHC中,然后氢气就会冒出来,即使是在室温下。”
该催化剂由氮和碳组成。其效率的关键在于氮的结构。催化活动可以在室温下进行,因为在碳化过程中形成了独特的紧密间隔的石墨状氮原子作为氮气组件。氮气组件可以催化裂解LOHCs中的碳氢键,并促进氢分子的解吸。这个过程是使该催化剂比其他使用中的催化剂更有效的原因。
研究人员解释说,根据美国能源部的车辆技术目标,储氢能力需要接近。他们对其研究的前景持乐观态度,希望用容量更大的分子来实现这一目标。“这项研究将对减少二氧化碳排放的目标产生积极影响,”黄文宇说,“我们需要开发更有效的催化系统。”
2019年,运输业占美国整体二氧化碳排放量的29%,齐龙说,这一过程的便捷和高效可能会在未来使运输业受益。这些好处来自于使用LOHCs和像这样的催化剂的组合。与目前的技术相比,这种组合可以在更低的成本和更温和的条件下从存储中提取可用的氢气。更大的氢密度可以为氢燃料电池提供更大的电量,从而为车辆提供更远距离的动力。
两位研究人员都强调,这项研究是支持美国在2050年前实现碳中和的重要一步,因为它提供了一种简单而有效的方法来使低碳化合物脱氢。
这项研究在发表于《科学进展》的论文中得到进一步讨论。
聚焦“双碳”目标、绿色发展与国家治理现代化,这既是时代的紧迫呼唤,也是我们的特殊使命。
从世界范围来看,人类经历了从对“增长的极限”的关注到确立以“双碳”目标推进全球气候治理共识的发展历程。从全球来看,从当年“增长的极限”的讨论到今天全球性的“双碳”共识,这实际上是人类在认识和改变自我方面的一次革命性思想进步。
从中国发展战略看“双碳”目标及其研究意义。从中国的角度来看,我们经历了从关注生态文明建设到确立“双碳”目标,这也是我们对中国式绿色现代化发展道路探索的时代自觉。中华人民共和国成立以来,党和政府就十分关注环境问题,注重植树造林和污染防治,并把保护环境作为一项国策。
从国家治理的研究视域来看“双碳”目标及其研究意义。以绿色发展引领国家治理现代化,这是我们对于国家治理现代化价值取向的一个重要认识,笔者也一直致力于国家治理的相关研究,这是人类文明绿色化发展的进程。
碳达峰、为什么设定碳达峰目标和中国碳排放峰值的多维探析。
1、碳达峰是指一定国家、地区或者企业的二氧化碳排放量在一定时间节点上达到历史最高值后由增转降的历史拐点,先是进入平台期,并在一定范围内波动,然后通过节能减排等使碳排放进入平稳下降阶段,通过继续努力走向碳中和目标。
2、从根本上说是因为空气中过多的二氧化碳会导致温室效应。从发生学的角度看,地球之所以产生生命、人类,是因为地球生命圈适合生命和人类的生产、生存与发展。现在我们应该说,地球生命圈之所以能够继续存在,与人类的生产生活和生存方式密切相关。
3、中国的碳达峰和碳中和对于世界的碳达峰和碳中和具有非常重要的地位和作用,我们也会由此而面临来自世界的巨大压力。其次,从碳排放的增速来看,当前中国每年的碳排放总量依旧处于上升期。这表明我们GDP增长要求更多的碳排放,而碳中和对GDP的影响也会很大。这也是一个很大的挑战。
成果简介
本文,浙江大学王树荣教授团队在《ChemElectroChem》期刊 发表名为“Preparation of Nitrogen and Sulfur Co-doped and Interconnected Hierarchical Porous Biochar by Pyrolysis of Mantis Shrimp in CO2 Atmosphere for Symmetric Supercapacitors”的论文, 研究以螳螂虾壳为原料,CO2为活化剂,通过一步热解活化制备多种N、O、S自掺杂生物质碳材料(MSCs)。
通过控制热解温度来调节碳材料的物理和化学性质。在这项研究中,MSCs 材料的最大比表面积 (SSA) 和孔体积分别为 m 2 g -1和 3 g -1在 700 C 时达到。此外,在表征试验中发现,氮和硫等杂原子已成功引入碳微观结构中。 MSC-750含有高达的N和的S ,虽然SSA只有 时,6MKOH对称超级电容器在1Ag-1下的比电容在所有样品中达到最大值 -1,这是由于其高含量的杂原子官能团产生的赝电容。
图文导读
图1、(a)–(d) 分别为样品 MSC-600、650、700 和 750 的 SEM 图像;(e) 和 (f) MSC-700 和 MSC-750 在高倍率下的形态学图像。
图2、(a)–(b) MSC-750的TEM图像;(c)–(i) MSC-750选定区域的TEM-EDS图像。
图3、(a) MSCs的拉曼光谱和 (b)XRD图。
图4、MSC的电化学性能
图5、(a) 奈奎斯特曲线;(b) 比电容的虚部(C“,vs 频率);(c)-(f) 两个串联的硬币型超级电容器分别用于点亮白色和红色 LED。
小结
通过二氧化碳一步热解活化螳螂虾壳制备多元素共掺杂多孔生物质活性炭材料,并将其应用于对称超级电容器。这些结果表明MSC-750是一种很有前景的超级电容器电极材料,为水产品的高附加值加工利用开辟了新途径。
文献:
近日,电子 科技 大学材料与能源学院夏川教授以第一作者和共同通讯作者身份在国际著名期刊Nature Chemistry (《自然–化学》)上发表题为“General synthesis of single-atom catalysts with high metal loading using graphene quantum dots”的研究论文。该研究开发了一套高载量过渡金属单原子材料的普适性合成策略,实现了高达 40 wt.% 或 at.% 的高过渡金属原子负载,比目前报道的单原子负载量提升了几倍甚至数十倍。 该工作由电子 科技 大学、加拿大光源和美国莱斯大学三个单位共同合作完成。材料与能源学院的夏川教授为论文第一作者和通讯作者,美国莱斯大学的汪淏田教授和加拿大光源的胡永峰教授为论文通讯作者。该合作团队在电催化材料研究和电化学反应器设计领域建立了坚实的基础,并取得了丰硕的研究成果。 过渡金属单原子材料具有极高的原子利用率、独特的电子结构以及明晰且可调的配位结构,在各种电催化过程中展现出优异的活性。但常规单原子材料中金属原子密度较低(通常小于5 wt.%或1 at.%),大大限制了其整体催化性能及工业应用前景,因此发展出高载量过渡金属单原子材料普适性合成策略至关重要。现有“自上而下”和“自下而上”工艺对提高合成单原子材料的金属负载量有很大的局限(图1, a-b)。以碳材料负载的单原子为例,现有的“自上而下”方法通过在碳材料载体表面制造缺陷,然后通过缺陷稳定单原子。然而,无法精确调控缺陷尺寸导致缺陷位点的数目极大地受到限制,而且当金属负载量提高时,容易在大尺寸的缺陷位处形成团簇。“自下而上”方法则使用金属和有机物前驱体(如金属有机框架、金属-卟啉分子、金属-有机小分子)热解碳化的方式获得负载金属单原子的碳材料。在金属负载量过大时,金属原子之间将因为没有足够的隔离空间而导致热解过程中团簇或者颗粒的产生。 鉴于此,该团队发展了区别于现有“自上而下”和“自下而上”工艺的单原子催化材料制备方法(图1c),以突破单原子负载量的限制。该团队创新性地使用比表面大、热稳定性高的石墨烯量子点作为碳基底,对其进行-NH2基团修饰,使其对金属离子具有高配位活性。引入金属离子后可得到以金属离子作为节点、功能化石墨烯量子点作为结构单元的交联网络,最后热解即可得到高载量的金属单原子材料。相较于传统“自上而下”和“自下而上”的单原子催化剂合成方法,该研究报道的方法既保证了高含量金属离子初始锚定时的高分散性又能有效抑制后续热解过程基底烧结重构引起的金属原子团聚。 XAFS、HADDF-STEM等多种表征手段证明,由该法制得的负载型金属单原子催化材料在保证金属原子单分散的同时还能实现远超现有文献报道水平的金属载量。借助该方法,该团队成功制备出质量分数高达(原子分数为)的Ir单原子催化材料(图2),该负载量相较于文献报道的Ir单原子最高载量提升了数倍。 另外,该合成策略还具有普适性,能够用于制备其他贵金属或非贵金属的高载量金属单原子催化材料。例如,在碳基底材料上,Pt单原子的负载量最高可达 wt.%,Ni单原子负载量可达15 wt.%(图3)。 夏川,电子 科技 大学材料与能源学院教授,国家青年人才。研究方向为基于新能源的电催化、电合成、电化学生物合成,致力于实现碳平衡的能量与物质循环。在“液体燃料与基础化学品现场合成”这一特色方向开展了深入、系统的研究,在反应器与催化剂设计领域均取得丰硕成果,共发表学术论文50余篇,授权美国专利3项,H因子34,引用5200余次。近五年来,以第一作者/通讯作者身份在Science、Nat. Energy、Nat. Catal.、Nat. Chem.等国内外高水平期刊共发表论文20余篇,其中ESI高被引论文9篇,热点论文2篇。
在材料学科上,要求学生掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识,了解材料科学的发展前沿。下文是我为大家搜集整理的有关材料学的论文范文的内容,欢迎大家阅读参考!
论高电化学性能聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合材料的合成
石墨烯是一种二维单原子层碳原子SP2杂化形成的新型碳材料,因其非凡的导电性和导热性、极好的机械强度、较大的比表面积等特性,引起了国内外研究者极大的关注.石墨烯已经被探索应用在电子和能源储存器件、传感器、透明导电电极、超分子组装以及纳米复合物[8]等领域中.而rGO因易聚集或堆叠而导致电容量较低(101 F/g)[9],这限制了其在超级电容器电极材料领域的应用.
另一方面,PANI作为典型的导电高分子之一,由于合成容易,环境稳定性好和导电性能可调等特性备受关注.具有纳米结构的导电材料,由于纳米效应不但能提高材料固有性能,并开创新的应用领域.PANI纳米结构的合成取得了许多的成果.PANI作为超级电容器电极材料因具有高的赝电容,其电容量甚至可高达3 407 F/g[10];然而,当经过多次充放电时PANI链因多次膨胀和收缩而降解导致其电容损失较大.碳材料具有高的导电性能和稳定的电化学性能,为了提高碳材料的电化学电容和PANI电化学性能的稳定性,人们把纳米结构的PANI与碳材料复合以期获得电容较高且稳定的超级电容器电极材料[11].
作为新型碳材料的石墨烯和PANI的复合引起了极大的关注[12].但是用Hummers法合成的GO直接与PANI复合构建PANI/GO复合电极因导电率低而必须还原GO,化学还原剂的加入虽然还原了部分GO而提高了导电性能,但也在一定程度上钝化了PANI [13],另外排除还原剂又对环境造成一定程度的污染.因而开拓一条简单且环境友好的制备PANI/rGO复合材料作为超级电容器的电极路线仍然是一个难题.
基于以上分析,首先使PANI和GO相互分散和组装,借助水热反应这一绿色环境友好的还原方法制备PANI/rGO复合材料,以期获得高性能的超级电容器电极材料.
1实验部分
原材料
苯胺(AR, 国药集团),经减压蒸馏后使用;氧化石墨烯(自制);过硫酸铵(APS, AR, 湖南汇虹试剂);草酸(OX, AR, 天津市永大化学试剂);十六烷基三甲基溴化铵(CTAB, AR, 天津市光复精细化工研究所).
的制备
PANIF的制备按我们先前提出的方法 [14],制备过程如下:把250 mL去离子水加入三口烧瓶后,依次加入 g CTAB, g 草酸以及 mL苯胺,在12 ℃水浴上搅拌8 h;随后,往上述溶液中一次性加入20 mL含苯胺等量的过硫酸铵水溶液,同样条件下使反应保持7 h.所制备的样品用大量去离子水洗涤至滤液为中性,随后30 ℃真空干燥24 h. 的制备
采用Hummers法制备GO,具体过程如下:向干燥的2 000 mL三口烧瓶(冰水浴)中加入10 g天然鳞片石墨(325目),加入5 g硝酸钠固体,搅拌下加入220 mL浓硫酸,10 min后边搅拌边加入30 g高锰酸钾,在冰水浴下搅拌120 min,再将三口烧瓶移至35 ℃水浴中搅拌180 min,然后向瓶中滴加460 mL去离子水,同时将水浴温度升至95 ℃,保持95 ℃搅拌60 min,再向瓶中快速滴加720 mL去离子水,10 min后加入80 mL双氧水,过10 min后趁热抽滤.将抽干的滤饼转移到烧杯中,加大约800 mL热水及200 mL浓盐酸,趁热抽滤,随后用大量去离子水洗涤直至中性.所得产品边搅拌边超声12 h后5 000 r/min下离心10 min,得氧化石墨烯溶液.
复合材料制备
按照一定比例将含一定量的PANIF液与一定量的 mg/mL 的GO溶液混合,使混合液总体积为30 mL, GO在混合液中的最终浓度为 mg/ mL,磁力搅拌10 min后,将混合液转移到含50 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应,在180 ℃保温3 h;待反应釜自然冷却至室温后取出,用去离子水洗涤产物直至洗液无色后,于60 ℃真空干燥24 h,待用.按照上述步骤制备的PANIF与GO的质量比分别为5,10以及15,相应命名为PAGO5,PAGO10和PAGO15,对应的PANIF质量为75 mg,150 mg和225 mg.
仪器与表征
用日本日立公司S4800场发射扫描电镜(SEM)分析样品的形貌;样品经与KBr混合压片后,用Nicolet 5700傅立叶红外光谱仪进行红外分析;用德国Siemens公司Xray衍射仪进行XRD分析;电化学性能测试使用上海辰华CHI660c电化学工作站.
电极制备和电化学性能测试:将活性物质(PANIF或PANIF/rGO)、乙炔黑以及PTFE按照质量比85∶10∶5混合形成乳液,将其均匀地涂在不锈钢集流体上,在10 MPa压力下压片,之后烘干得工作电极.在电化学性能测试过程中,使用饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极,铂片(Pt)作为对电极,在三电极测试体系中使用1 M H2SO4作为电解液进行电化学测试,电势窗为~.
比电容计算依据充放电曲线,按式(1)[15]计算:
Cs=iΔtΔVm.(1)
式中:i代表电流,A;Δt代表放电时间,s;ΔV代表电势窗,V;m代表活性物质质量,g.
2结果与讨论
形貌表征
图1为PANIF和PAGO10形貌的SEM图.低倍的SEM(图1(a))显示所制备PANIF为大面积的纳米纤维网络;高倍的图1(b)清晰地显现该3D纳米纤维网络结构含许多交联点.PANIF和PAGO10混合液经过水热反应后,从低倍的SEM(图1(c))可以看出,PAGO10复合物具有交联孔状结构;提高观察倍数(图1(d)和图1(e))后可以发现样品中rGO 与PANIF共存;而高倍的图1(d)清晰地显示出了rGO与PANIF紧密结合,且合成的褶皱rGO因层数较少而能观察到其遮盖的PANIF.从图1可知:成功合成了大面积的PANIF以及互相均匀分散的PANIF/rGO复合材料.
分析
图2为PANIF,GO以及PAGO10 3种样品的FTIR图.图2中a曲线在1 581 cm-1,1 500 cm-1,1 305 cm-1,1 144 cm-1,829 cm-1等波数处展现的尖锐峰为PANI的特征峰,它们分别对应醌式结构中C=C双键伸缩振动、苯环中C=C双键伸缩振动、C-N伸缩振动峰、共轭芳环C=N伸缩振动、对位二取代苯的C-H面外弯曲振动.图2中b曲线为GO的红外谱图,在3 390 cm-1, 1 700 cm-1的峰分别对应-COOH中的O-H,C=O键振动,1 550~1 050 cm-1范围内的吸收峰代表COH/ COC中的C-O振动[16],可以看出,GO中存在大量的含氧官能团.图2中c曲线为PAGO10复合物红外吸收谱图,与GO,PANIF谱图比较, 可以发现PAGO10中的GO特征峰不太明显而PANI的特征峰全部出现,这个结果归结于GO含量少以及GO经水热反应后形成了rGO,另外也表明水热反应对PANI品质无大的影响.
电化学性能分析
图4为样品的CV曲线,其中图4(a)为不同样品在1 mV/s扫描速率下的CV图,可以看出,4个样品均出现明显的氧化还原峰,这归因于PANI掺杂/脱掺杂转变,表明PANIF以及复合物显示出优良的法拉第赝电容特性.图4(b)为PAGO10在不同扫描速率下的CV曲线,由图可知PAGO10电极的比电容随着扫描速率减小而稳步增加,在扫描速率为1 mV/s时,PAGO10电极的比电容为 F/g.
图5为PANI,PAGO5,PAGO10和PAGO15的充放电曲线以及交流阻抗图.图5(a)为电流密度为1 A/g时样品的放电曲线图,由图可知:4种样品均有明显的氧化还原平台,这与前述CV分析中的结果相吻合.根据充放电曲线,借助式(1),计算了4种样品在不同电流密度下的比电容,结果如图5(b)所示,很明显,相同电流密度下PAGO10比电容最大,当电流密度为1 A/g时,其比电容为517 F/g,这个结果表明PAGO10的电化学性能明显优于PANI/石墨烯微球和3D PANI/石墨烯有序纳米材料(电流密度为 A/g时,比电容分别为 261和495 F/g)[18-19], 而PANIF比电容最小,仅为378 F/g;且在10 A/g电流密度下PAGO10的比电容仍保持在356 F/g 左右,这表明PAGO10电极具有优异的倍率性能.该复合材料比电容以及倍率性能得到极大提高源于rGO与PANIF两组分间的协同效应.在充放电过程中连接在PANIF间的rGO为电子转移提供了高导电路径;同时,紧密连接在rGO上的PANIF有效阻止水热还原过程中石墨烯的团聚,增加了电极/电解质接触面积,从而提高了PANIF的利用率而使得容量增加. 为了更清晰地了解所制备材料的电子转移特点以及离子扩散路径,对样品进行了交流阻抗测试,图5(c)为4个样品的Nyquist图.从图5(c)可知:在高频区、低频区均分别具有阻抗弧半圆、频响直线.在高频区,电荷转移电阻Rct大小顺序为RPAGO5
值说明rGO的加入提高了电极材料的导电性.在低频区,直线形状反映了样品电化学过程均受扩散控制,并且PAGO5所展现的直线斜率最大,说明其电容行为最接近理想电容,即频响特性最好,这也是源于rGO的加入提高了材料导电性以及复合物的独特微观结构.
氧化还原反应的发生,导致PANIF具有十分高的赝电容,但由于在大电流充放电过程中高分子链重复膨胀和收缩,导致其循环稳定性差而限制了其实际应用.为此,对ANIF和PAGO10进行循环稳定性分析.图6显示,PAGO10在5 A/g电流密度下经过1 000次充放电后,电容保持率为77%,而不含rGO的PANIF电极在2 A/g电流密度下充放电1 000次电容保持率仅为,这个结果表明PANIF循环稳定性较差;另外,rGO的加入形成的PANIF/rGO紧密的连接,降低了PANI链在充放电过程中的膨胀与收缩,使得链段不容易脱落或者断裂,从而PAGO10具有出色的循环稳定性.
3结论
采用自组装的方法,经水热反应,制备了PANIF/rGO复合电极材料.研究发现,rGO与PANIF紧密连接;而且,当PANIF与GO质量比为10∶1时,复合材料展现了最佳的电化学性能,当电流密度为1和10 A/g时,其比电容分别为517, 356 F/g.从上可知:合成的PAGO10具有高的比电容、较好的倍率性能和稳定性能,从而有望作为超级电容器电极材料在实践中应用.
浅谈水泥窑用新型环保耐火材料的研制及应用
1 概述
随着新型干法水泥生产技术在我国的迅速普及,我国水泥工业得到飞速发展,2012年,水泥总产量达亿吨,占世界总产量55%左右。在20世纪六、七十年代,镁铬质耐火材料因具有良好的挂窑皮和抗水泥熟料的化学侵蚀性能,而被广泛应用于新型干法水泥窑的烧成带[1],并取得了良好的使用效果,但由于镁铬砖在使用过程中砖内的Cr2O3组分与窑气、窑料中的碱、硫等相结合,形成有毒的Cr6+化合物[2]。再加上原燃料中所带入的硫,碱与硫共存时形成另一种水溶性Cr6+有毒性致癌物质:R2(Cr,S)O4。水泥窑在正常运转中,其窑衬中镁铬砖内的一部分Cr6+化合物随着窑气和粉尘外逸,飘落在厂区及周边环境中,造成厂区大气的污染; 另一部分则残留在拆下的废砖中,废弃的残砖一遇到水就会造成地下水的污染;更直接的危害是在水泥窑折砖和检修作业时,窑气和碎砖粉尘中的Cr+6会给现场人员造成毒害,据有关专家论证,Cr6+腐蚀皮肤,使人易患上大骨病,进而致癌。因此,镁铬质耐火材料作为水泥窑内衬会对环境和人类造成长期污染和公害。
发达工业国家在水源、环境和卫生方面有着一系列配套的规范,其中德国对水泥厂预防“铬公害”的规定最普遍,执行也是最严格的,具体内容如表1所示:
我国于1988年4月颁布国家标准GB3838-88,对地面水中Cr6+含量进行明确规定,如表2所示:
这就使得水泥企业在使用镁铬砖做水泥窑内衬投入的环保费用加大,特别是用过镁铬残砖处理费用非常昂贵,因此,水泥窑用耐火材料无铬化是必然的发展趋势。
2 水泥窑烧成带新型环保耐火材料的研制
研制思路
目前,用于水泥回转窑烧成带的无铬环保耐火材料主要有镁白云石砖和镁铝尖晶石砖。镁白云石砖对水泥熟料具有良好的化学相容性和优良的挂窑皮性,但是抗热震性差,抗水化性差;镁铝尖晶石砖具有良好的抗热震性和抗侵蚀性,但是挂窑皮性差[3,4]。镁砖中引入铁铝尖晶石制成的第二代新型环保耐火材料―新型环保耐火材料,结构韧性好,抗碱盐及水泥熟料侵蚀能力强,具有良好的挂窑皮性能,在烧成带能有效延长使用寿命,是目前适合我国国情的新一代水泥窑烧成带用无铬耐火材料。但该产品的关键是铁铝尖晶石原料的合成、加入量、加入方式及有关工艺条件对制品性能的影响。
试验与研究
铁铝尖晶石的合成。铁铝尖晶石是一种自然界少有的矿物,化学分子式为FeAl2O4,其中含和。铁铝尖晶石为立方体结构,二价阳离子占据四面体位置,三价阳离子填充在由氧离子构成的面心立方中。其理论密度为,莫氏硬度为。要形成铁铝尖晶石,必须保证氧化亚铁(FeO或FeOn)是处于其稳定存在的条件下。只有在FeO能稳定存在的区域内,才能保证与Al2O3形成的化合物是FeO? Al2O3尖晶石,而在FeO稳定存在的区域以外的条件下,铁的氧化物与Al2O3作用得到的产物很难说是FeO?Al2O3尖晶石,而可能是含有大量或主要是Fe2O3-Al2O3的固溶体[5]。FeOn- Al2O3的系相图如图1所示:
为了得到高质量的合成铁铝尖晶石,我们特聘请了欧洲知名耐材专家进行专业技术指导,经过大量试验,掌握了烧结合成铁铝尖晶石的关键技术,为生产达到国际水平的新型环保耐火材料打下了良好的基础。在生产中把FeO与Al2O3按一定比例混合均匀后压制成荒坯,在保证“FeO”稳定存在的气氛下,经高温烧成,制得FeO? Al2O3尖晶石含量为97%以上的烧结铁铝尖晶石。产品衍射如图2所示:
原料与制品的性能 ①原料的选择。根据我们的生产经验,结合水泥窑烧成带对耐火材料的要求,我们选用优质镁砂、合成尖晶石为原料,并加入特殊添加剂来强化制品的性能,研制生产出第二代无铬镁尖晶石砖―新型环保耐火材料。所用原料理化指标如表3所示。②制品的性能。将原料破碎成所需的粒度,采用四级配料,经强力混碾、高压成型、高温烧成。产品的显微结构见图3,产品理化指标与国外同类产品对比情况如表4所示。
铁铝尖晶石对制品性能的影响 ①铁铝尖晶石加入量对制品耐压强度的影响。从图4可以看出:随着铁铝尖晶石增加制品的耐压强度呈现出先升后降的趋势,这是由于铁铝尖晶石与镁砂互溶的结果,铁铝尖晶石的加入量在10%时,制品的强度达到最大值。②铁铝尖晶石加入形式对制品抗热震性能的影响。从实验结果表5可以看出:以颗粒形式加入铁铝尖晶石制品的抗热震性比以细粉形式加入铁铝尖晶石制品相对较好。
产品的性能
结构韧性好、热震稳定性优良。新型环保耐火材料在烧成及使用过程中Fe2+离子扩散进入周边的氧化镁基质中,同时部分Mg2+离子扩散进入铁铝尖晶石颗粒,与铁铝尖晶石分解残留的氧化铝反应生成镁铝尖晶石,这一活化效应使制品在烧成或使用过程中,内部形成大量的微裂纹,重要的是铁铝尖晶石的分解过程、Fe2+离子和Mg2+离子的相互扩散在高温下持续进行,使得MgO-FeAl2O4耐
火材料在整个高温使用过程中,可以形成大量的微裂纹,这些微裂纹的存在有利于缓冲热应力、提高制品的结构柔韧性和热震稳定性。
强度高。从制品显微结构可以看出:制品内部铁铝尖晶石与高纯镁砂互溶,结构非常均匀致密,晶粒发育良好,颗粒与基质间通过晶间尖晶石相连接,结合良好,明显的提高了砖的密度和高温强度。
具有良好的粘挂窑皮性能。在使用过程中,制品中的Fe2O3与Al2O3都易与水泥熟料中的CaO反应生成C2F、C4AF等低熔点矿物,该矿物具有一定的粘度,可牢固粘附在新型环保耐火材料的热面,形成稳定的窑皮。我们把新型环保耐火材料和直接结合镁铬砖分别制成40mm×40mm×60mm样块,用90%水泥生料+5%煤粉+5%K2SO4,压制成Φ30×10mm圆饼,把圆饼放在两个样块中间,放入电炉内加热,温度升到1500℃,保温3小时,冷却后测其抗折强度,二者基本相同。由此可见,新型环保耐火材料粘挂窑皮性能优良。
产品的应用
新型环保耐火材料自2012年研制成功投放市场以来,通过河北鹿泉曲寨水泥公司、宁夏瀛海天琛水泥公司、内蒙古哈达图水泥公司、陕西尧柏水泥集团、北方水泥集团、河南锦荣水泥公司、新疆天基水泥公司、安阳湖波水泥公司等二十多家大型水泥企业2500t/d、5000t/d、6500t/d水泥窑烧成带应用,寿命周期均达到12个月以上,受到用户认可。
3 结论
生物是具有动能的生命体,也是一个物体的集合,而个体生物指的是生物体,与非生物相对。如果我们写一篇生物 毕业 论文要怎样来拟定题目呢?下面我给大家带来2021生物毕业论文题目有哪些,希望能帮助到大家!
生物教学论文题目
1、本地珍稀濒危植物生存现状及保护对策
2、中学生物实验的教学策略
3、如何上好一节生物课
4、中学生生物实验能力的培养
5、激活生物课堂的教学策略
6、中学生物课堂教学中存在的问题及对策
7、中学生物教学中的创新 教育
8、本地生物入侵的现状及其防控对策
9、论生物多样性与生态系统稳定性的关系
10、室内环境对人体健康的影响
11、糖尿病研究进展研究及策略
12、心血管病研究进展研究及策略
13、 儿童 糖尿病的现状调查研究
14、结合当地遗传病例调查谈谈对遗传病的认识及如何优生
15、“3+X”理科综合高考试题分析
16、中学生物教学中的差生转化教育
17、中学生物学实验教学与学生创新能力的培养
18、在当前中学学科分配体制下谈谈如何转变学生学习生物学的观念
19、中学生物教学中学生科学素养的提高
20、直观教学在中学生物学教学中的应用
21、中学生物学实验教学的准备策略
22、编制中学生物测验试题的原则与 方法
23、浅析生态意识的产生及其培养途径
24、生物入侵的危害及防治对策
25、城镇化建设对生态环境的影响
26、生态旅游的可持续发展-以当地旅游区为例
27、城市的生态环境问题与可持续发展
28、农村的生态环境问题及其保护对策-以当地农村为例
29、全球气候变化与低碳生活
30、大学与高中生物学教育的内容与方法衔接的初步研究
31、国内、国外高中生物教材的比较研究
32、中学生物实验教学模式探索
33、河北版初中生物实验教材动态分析研究 “
34、幼师生物学教材改进思路与建议
35、中学生物学探究性学习的课堂评价体系研究及实践
36、中学生物双语教材设计编写原则探索与研究
37、信息技术应用于初中生物课研究性学习的教学模式构想
38、生物学课堂教学中学生创新能力培养的研究与实践
39、中学生物学教学中的课程创生研究初探
40、信息技术与中学生物学教学的整合
41、中学生物学情境教学研究
42、游戏活动在高中生物学教学中的实践与思考
43、合作学习在高中生物教学中的实践性研究
44、尝试教学法在高中生物教学中的应用与研究
45、生物科学探究模式的研究与实践
46、生物课堂教学引导学生探究性学习的实践与探索
47、白城市中学生物师资队伍结构现状的调查及优化对策
48、结合高中生物教学开展环境教育的研究
49、让人文回归初中生物教育
50、课程结构的变革与高中生物新课程结构的研究
微生物毕业论文题目
1、脲解型微生物诱导碳酸钙沉积研究
2、马铃薯连作对根际土壤微生物生理类群的影响
3、“食品微生物学”实验教学体系的改革与实践
4、病原微生物对人体健康的危害及检测
5、贺兰山东麓荒漠微生物结皮发育过程研究
6、原代鸡胚成纤维细胞中的污染微生物分析
7、油脂降解微生物的筛选及代谢能力影响因素研究
8、深海微生物硝化作用驱动的化能自养固碳过程与机制研究进展
9、地膜降解物对土壤微生物群落结构和多样性的影响
10、微生物酶技术在食品加工与检测中的应用
11、草莓不同生育时期根区微生物多样性及动态变化
12、台湾林檎叶片浸提液对致腐微生物的抑制效果
13、细胞、微生物及其相关培养技术
14、食品微生物学实验模块化教学体系的构建
15、有机无机缓释复合肥对土壤微生物量碳、氮和群落结构的影响
16、东北传统豆酱发酵过程中微生物的多样性
17、不同 教学方法 在微生物学教学中的比较研究
18、环境微生物实验教学体系改革和管理
19、食品微生物学课堂教学改革与实践
20、应用型大学微生物学课程教学改革
21、关于有机磷农药的微生物降解技术研究探讨
22、外源汞添加对土壤微生物区系的影响
23、论研讨式教学在《食品微生物学》课程教学中的应用
24、采煤塌陷复垦区先锋植物根际微生物数量的变化
25、微生物实验室培养基的质量控制
26、食品微生物学双语教学模式的探索与实践
27、土壤微生物总活性研究方法进展
28、浅水湖泊沉积物中水生植物残体降解过程及微生物群落变化
29、应用型本科院校微生物实验模块化教学的探索与实践
30、外源生物炭对黑土土壤微生物功能多样性的影响
31、浅谈土壤微生物对环境胁迫的响应机制
32、秸秆还田深度对土壤微生物碳氮的影响
33、水质微生物学检验实验模块的教学探索与实践
34、高师院校微生物学课程探究式教学实践与思考
35、5种江西特色盆景植物根际微生物群落特征比较研究
36、生物工程专业《微生物学》双语教学探索
37、浅谈林学专业《微生物学》课程的重要性和教学改革
38、兽医微生物学教学实习的改革与实践
39、利用微生物学原理处理城市生活垃圾
40、高级微生物学课程教学改革探索
41、案例教学在微生物学中的应用
42、淡水湖泊微生物硝化反硝化过程与影响因素研究
43、微生物法修复水污染技术研究进展
44、玉米栽培模式对暗棕壤微生物学特性及养分状况的影响
45、浅谈案例教学在微生物学教学中的应用
46、环境工程微生物学实验教学改革
47、微生物在多孔介质中的迁移机制及影响因素
48、地方性高校《动物微生物学》教学体系的优化
49、微生物技术修复水污染的发展
50、浑河底泥微生物群落的季节性变化特征
生物制药毕业论文题目
1、生物制药产业化影响因素及作用机理研究
2、现代生物技术管理的企业策略与集群发展研究
3、现代生物技术的知识产权保护及企业的相关策略研究
4、武汉华龙生物制药的营销策略研究
5、我国生物制药产业竞争力研究
6、生物制药产业创新联盟知识协同研究
7、亮菌口服液液体深层发酵工艺的研究
8、基于生命周期的生物制药企业之融资策略研究
9、B医药企业的营销策略研究
10、财务风险预警模型效果比较研究
11、基于财务视角的生物制药上市公司成长性评价研究
12、生物制药上市公司杠杆效应的实证研究
13、九阳生物人力资源战略研究
14、以生物制药为例的高新技术企业税收优惠效应的实证分析
15、我国海洋生物制药技术产业化政策研究
16、生物制药企业财务风险预警问题研究
17、中国制药产业价值链特征研究
18、医药制造业技术创新投入对产出绩效影响的实证研究
19、基于项目管理理论的高职技能型人才培养创新工程应用研究
20、我国生物制药业上市公司会计政策选择研究
21、WS生物制药公司员工培训管理研究
22、科兴公司绩效管理体系研究与设计
23、我国生物制药企业研发投入与绩效的实证分析
24、企业混合所有制模式选择与绩效研究
25、AMP生物制药公司竞争战略研究
26、基于因子分析法的生物制药企业业绩评价研究
27、DBZY公司财务能力测评及提升对策研究
28、汽车行业上市公司的盈利能力分析
29、生物制药企业专利权评估方法研究
30、专利制度对我国生物制药产业发展的影响
31、生物制药企业价值评估中的收益法探究
32、CDZZ药业有限公司知识产权管理策略研究
33、基于开放式创新的云南生物制药产业产学研合作机制与模式研究
34、基于开放式创新的云南生物制药产业吸收能力的影响因素研究
35、引入非财务指标的生物制药企业估值研究
36、私募股权融资在科技初创企业的应用
37、艺普生物制药教育公司发展战略研究
38、海王生物工程有限公司财务成长性分析
39、基于EVA的安科生物企业价值评估研究
40、基于自由现金流的上海莱士企业价值评估研究
2021生物毕业论文题目相关 文章 :
★ 优秀论文题目大全2021
★ 2021毕业论文题目怎么定
★ 生物制药毕业论文开题报告范文
★ 大学生论文题目大全2021
★ 大学生论文题目参考2021
★ 优秀论文题目2021
★ 生物类学术论文(2)
★ 生物技术论文范文
★ 毕业论文题目来源
★ 毕业论文题目怎么选
其实我觉得这种事情也算是一种巧合吧,因为很多的科学家他们在研究一些东西的时候,都是在不期而遇当中发现的。
科学家们发现了一种新型碳酸钙。碳酸钙是自然界中发现最广泛的矿物质之一。它存在于白垩、石灰石和大理石等岩石中,是动物骨骼或贝壳的主要成分。碳酸钙是许多工业过程中的重要原料,在全球碳循环中发挥着至关重要的作用。
一个多世纪以来,人们只知道CaCO3的三种结晶相——方解石、文石和球状文石,以及两种结晶相——一水碳酸钙(CaCO3·1H2O)和六水碳酸钙(CaCO3·6H2O)。除其晶体形式外,CaCO3还以各种结构和含水量不同的非晶态存在,称为非晶态碳酸钙。
武汉理工大学新材料与复合材料技术国家重点实验室副研究员邹超勇在研究镁离子在非晶态碳酸钙结晶过程中的作用时,1月25日发表在《科学》杂志上的一篇报道称,他偶然发现了一种新的水溶性碳酸钙结晶相——半水溶性碳酸钙(CaCO3·1⁄2H2O)。为碳酸钙家族迎来了第三个“家族成员”水合晶体阶段。
人们意外地发现了一种新的碳酸钙结晶相。近年来,在许多生物体内发现了热力学不稳定的无定形碳酸钙(ACC)。已有研究表明,ACC在碳酸钙生物矿物的形成中起着重要作用。例如,在海洋软体动物的外壳和珊瑚礁的形成中发现了ACC。
因此,ACC作为离子溶液晶体成核和生长机制领域的重要模型被广泛研究。然而,ACC的形成机制、稳定性及其在结晶转化中的前驱体作用尚不清楚。”邹超勇发表于《中国科学》杂志。然而,邹超勇等人在研究镁离子对ACC形成和结晶转化过程的影响时,偶然发现了一种新的碳酸钙结晶相——半水碳酸钙。
半水碳酸钙由直径约200nm、长度约5μm的针状晶体组成。其红外、拉曼和高分辨率x射线粉末衍射图与目前已知的所有碳酸钙相都不同。最显著的特征是CO3基团对称振动模式对应的拉曼峰为1102cm-1,明显高于其他碳酸钙相。
通过系统研究半水碳酸钙的形成和转化过程,研究人员发现半水碳酸钙的形成是在特定镁离子浓度条件下,由含有约1个水分子的ACC脱水结晶转化而成的。
研究人员使用自动电位滴定仪实时监测溶液中的化学变化,观察离子浓度和pH值,捕捉反应的中间状态。他们发现半水碳酸钙的形成条件具有一定的特殊性。在室温下,ACC作为反应的前驱体,溶液中镁离子与钙离子的摩尔比应达到4-6,pH值为11左右。
邹教授说,在这种条件下,会形成半水溶液碳酸钙。“有趣的是,反应条件下的Mg2+/Ca2+摩尔比与当前海水中的Mg2+/Ca2+摩尔比相似(在海水中约为)。这表明,自然界中可能存在半水碳酸钙。”
而半水碳酸钙处于亚稳态,其稳定存在取决于外界环境条件。在水溶液中,半水碳酸钙会重新吸收水分,转化为含有1个水分子的一水碳酸钙晶体;在潮湿环境下,半水碳酸钙可在两三天内转化;在干燥环境下,半水碳酸钙可稳定存在半年以上。
因此,本研究不仅拓宽了我们对碳酸钙家族的认识,而且揭示了不稳定无定形前体在新材料形成中的重要作用,对生物矿化、地质和工业生产具有重要意义。
郑水林
(中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院,北京 100083)
摘要 本文综述了中国重质碳酸钙的生产、应用现状;重点总结了重质碳酸钙粉碎、分级和表面改性技术现状和进展;并对其市场、技术发展趋势进行了展望。
关键词 重质碳酸钙;生产;应用;加工技术。
作者简介:郑水林,男,(1956—),中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院教授,博士生导师;长期从事非金属矿物选矿和深加工的教学与研究。E-mail:。
中国重质碳酸钙的规模化生产始于20世纪80年代初期,最初的生产厂家大多集中于浙江的富阳和建德地区。经过20多年的发展,生产规模已从最初的年产几万吨增大到2006年的逾500×104t。主要生产地区已从浙江建德、富阳扩展到安徽、广东、广西、四川、湖南、江苏、山东、湖北、江西、辽宁、吉林、黑龙江等地;生产企业由最初的几家增加至目前的300余家;产品品种从最初的“双飞粉”(200目)、“三飞粉”(325目)发展到400目(<38μm)、600目(d97=20μm)、800目(d97=16μm)、1250目(d97=10μm)和2500目(d97=5μm),以及d80≤2μm、d90≤2μm、d97≤2μm等产品;产品已能基本满足国内塑料、造纸、橡胶、涂料、油墨、日化、饲料等应用领域的要求。其发展速度和发展规模已超过轻质碳酸钙。
一、生产与应用
2006年国内重质碳酸钙的总产量达到约510×104t,较上年增长10%以上,其中1250目(d97=10μm)以上的超细重质碳酸钙约200×104t,约占总产量的40%。主要应用领域是塑料、造纸、橡胶、涂料、油墨、胶粘剂、日化等,其中推动重质碳酸钙产量持续快速增长的主要因素是造纸、塑料制品工业需求的显著增长。
塑料制品是重质碳酸钙第一大消费市场,2006年消费量达到约200×104t;特别值得一提的是,2006年活性碳酸钙的产量显著增长,在塑料型材、各种管道、塑料薄膜、电缆等用途中广泛使用超细活性碳酸钙[1]。造纸行业是碳酸钙需求增长最快的行业之一,该领域2006年消费非金属矿物填料和颜料约500×104t,其中重质碳酸钙约190×104t,比上年增长15%左右;其中约有90×104t左右的重质碳酸钙用作造纸填料,其余用作纸张的涂料[2]。2006年重质碳酸钙在涂料和油墨中的消费量约25×104t[3];橡胶消费量约15×104t;牙膏消费量约30×104t;其他约40×104t。2006年,国内碳酸钙出口量达到120878 t,比2005年(74281 t)增加46597 t,增长62%。
二、加工技术
(一)粉碎分级
国内重质碳酸钙的生产工艺主要有干法和湿法两种。
1.干法
干法工艺设备主要是球磨机、辊磨机(包括滚轮磨、环辊磨、雷蒙磨等)、振动磨等。其中球磨机与精细分级机组合不仅可以加工d975~10μm的超细粉体,而且可以根据用户要求在325~2500目之间进行调节。这种重质碳酸钙加工工艺的特点是连续闭路生产、多段分级、循环负荷大(300%~500%)、单机生产能力较大,是国内外大型超细重质碳酸钙生产厂的首选工艺设备。辊磨机主要用于加工200~1000目的细粉,配置精细分级机后可加工出1250目以上的超细粉产品[4]。
环辊磨是近两年在超细重质碳酸钙领域广泛应用的一种中小型超细粉碎设备。其特点是工艺简单,粉碎比大,单位产品能耗较低。给料粒度≤20mm;内设分级装置,产品细度可以在d978~20μm之间调节;单机产量600~1800 t/h;能耗(d97=10μm)≤100 kW·h/t。
滚轮磨的特点是单机生产能力大,用于方解石生产GCC产量可达5~10 t/h;而且内置分级机,产品细度可以在d978~30μm之间调节。
在重质碳酸钙的生产中,特别是在超细重质碳酸钙的生产,精细分级设备是必须的工艺设备之一。其目的是:①控制产品细度及其粒度分布。②将合格的细粒级产品及时分出,防止其过磨,提高粉碎作业的效率;后一点对于球磨机来说是至关重要的。正是因为有了精细分级机及时地将合格细粒级产品分出,显著提高了球磨机的研磨粉碎效率,才有球磨机在该领域的广泛应用。
目前我国主要的工业型分级机有QF-5A型微细分级机、FQZ型超细分级机、MSS型精细分级机、ATP单轮分级机、ATP型多轮分级机。这些分级机基本上都与粉磨机配套使用,其分级粒径可以在d973~20μm的范围内调节。依分级机规格或尺寸的不同,单机生产能力从数百千克/时到5000 kg/h。
自1985年以来,干法分级技术取得了显著进展。1985年最先进的精细分级机的产品细度d97<10μm;1992年,d97<6μm;2000年,d97<μm;2002年,d97<μm,生产能力(d97≤10μm,GCC)。1985年单机生产能力500 kg/h;1990年,1000 kg/h;1995年,2000 kg/h;2000年,4000 kg/h;2005年,7000 kg/h。国产的大型精细分级机有LHB型涡轮式精细分级机组、FJW500×6超细分级机。
2.湿法
中国重质碳酸钙湿法生产工艺1993年以后才陆续投入生产,主要用于生产d60≤2μm、d90≤2μm及d97≤2μm的造纸涂料级产品;研磨设备主要是搅拌磨、砂磨机和研磨剥片机等[5]。
在2000年之前,该领域主要使用国产80~500 L的BP型研磨剥片机及其他搅拌磨机。2002年前后随着国内造纸工业对超细碳酸钙浆料需求量的快速增长,开始在工业上应用1500 L搅拌磨;2003年采用3000 L立式搅拌磨;2005年采用3500~5000 L搅拌磨。单机生产能力(d90≤2μm折干量)由1995年的300 kg/h、2000年的500 kg/h、2003年大于等于1000 kg/h发展到2005年大于等于2000 kg/h;能耗在1995年为250 kW·h/t,2000年为180 kW·h/t,2003年为120 kW·h/t,2005年为90 kW·h/t。
目前国内超细碳酸钙浆料加工领域应用的3000 L以上大型立式搅拌磨有CYM型、LXJM型、MB-5000L。
超细碳酸钙浆料加工技术的重要进展还体现在产品细度和黏度方面:生产的高品质专用面涂级细磨碳酸钙GCC,浆料固含量75%~78%;黏度小于350MPa·s;最大粒度3~5μm,-2μm含量≥97%,1μm含量≥75%;平均粒径~μm。
(二)表面改性
重质碳酸钙是目前高聚物基复合材料中用量最大的无机填料。碳酸钙填料的主要优点是原料来源广泛、价格便宜、无毒性。据统计,塑料制品工业中约70%的无机填料是碳酸钙,包括轻质或沉淀碳酸钙(PCC)和重质或细磨碳酸钙(GCC)。由于碳酸钙填料为无机粉体,与有机高分子的相容性差,直接添加到高分子材料中难以均匀分散,还会影响材料的加工性能和力学性能,因此一般在填充高分子材料之前要对其进行表面改性处理。目前表面改性技术已成为碳酸钙(包括轻质碳酸钙和重质碳酸钙)最重要和必须的深加工技术之一,每年生产的各种不同细度的活性碳酸钙粉体达到150×104t以上[6]。
1.表面改性方法
目前碳酸钙的表面改性方法主要是化学包覆,辅之以机械力化学;使用的表面改性剂包括硬脂酸(盐),钛酸酯偶联剂,铝酸酯偶联剂等。表面改性工艺有干法和湿法两种。
硬脂酸(盐)是碳酸钙最常用的表面改性剂。其改性工艺可以采用干法或湿法。一般湿法工艺要使用硬脂酸盐,如硬脂酸钠。除了硬脂酸(盐)外、其他脂肪酸(酯)、如磷酸盐和磺酸盐等也可用于碳酸钙的表面改性。用一种特殊结构的多聚膦酸酯(ADDP)对碳酸钙进行表面改性后,碳酸钙粒子表面疏水亲油,在油中的平均团聚粒径减小;将改性的碳酸钙填充于PVC塑料体系可显著改善塑料的加工性能和力学性能。据报道,混合使用硬脂酸和十二烷基苯磺酸钠对轻质碳酸钙进行表面处理,可以提高表面改性的效果。
用钛酸酯偶联剂处理后的重质碳酸钙,与聚合物分子有较好的相容性。同时,由于钛酸酯偶联剂能在碳酸钙分子和聚合物分子之间形成分子架桥,增强了有机高聚物或树脂与碳酸钙之间的相互作用,可提高热塑料填充复合材料的力学性能,如冲击强度、拉伸强度、弯曲强度以及伸长率等。
铝酸酯偶联剂也已广泛应用于重质碳酸钙的表面处理和填充塑料制品,如PVC、PP、PE及填充母粒等制品的加工中。经铝酸酯处理后的碳酸钙可使CaCO3、液体石蜡混合体系的黏度显著下降,改性后的碳酸钙在有机介质中的分散性良好。此外,表面改性活化后的重质碳酸钙可显著提高CaCO3、PP(聚丙烯)共混体系的力学性能,如冲击强度、韧性等。
采用聚合物对重质碳酸钙进行表面改性,可以改进重质碳酸钙在有机或无机相(体系)中的稳定性。这些聚合物包括低聚物、高聚物和水溶性高分子,如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚马来酸、聚丙烯酸、烷氧基苯乙烯-苯乙烯磺酸的共聚物、聚丙烯、聚乙烯等。
聚合物表面包覆改性碳酸钙的工艺可分为两种,一是先将聚合物单体吸附在碳酸钙表面,然后引发其聚合,从而在其表面形成聚合物包覆层;二是将聚合物溶解在适当溶剂中,然后对碳酸钙进行表面改性,当聚合物逐渐吸附在碳酸钙颗粒表面上时排除溶剂形成包膜。这些聚合物定向吸附在碳酸钙颗粒表面,形成物理、化学吸附层,可阻止碳酸钙粒子团聚,改善分散性,使碳酸钙在应用中具有较好的分散稳定性。
利用超细粉碎过程的机械力化学作用也可对碳酸钙粉体进行表面改性。碳酸钙在超细粉碎过程中,由于机械力的作用,一方面粒度变细;与此同时,一部分机械能积聚在颗粒内部,引起表面结构和性质的变化,使碳酸钙表面与表面改性剂的作用增强。因此,在超细粉碎过程中添加表面改性剂和助剂可在超细粉碎过程中同时完成碳酸钙的表面化学包覆改性。
2.表面改性设备
重质碳酸钙的表面改性设备可分为干法和湿法两类。目前常用的干法表面改性设备有SLG型连续粉体表面改性机、高速加热混合机、PSC型粉体表面改性机(图1)以及涡流磨等。其中SLG型连续粉体表面改性机、PSC型粉体表面改性机、涡流磨等是连续式粉体表面改性设备;高速加热混合机是间歇式的表面改性设备。常用的湿法表面改性设备为可控温反应罐和反应釜。
目前在超细碳酸钙干法连续表面改性中,SLG型连续粉体表面改性机占主导地位,它是国内具有自主知识产权的连续式表面改性设备。目前已有100 余台设备在超细碳酸钙粉体的表面改性中应用,年生产超细轻质和重质碳酸钙粉体约80×104t[6]。
三、发展趋势
重质碳酸钙的主要原料是方解石、大理石、白垩、优质石灰石等,原料较丰富、市场价格较低;产品是应用范围较广、用量较大的非金属矿物粉体材料。相对低廉的价格、广泛的适用性,决定其在无机填料和颜料市场具有良好的发展前景。随着国内造纸、塑料、涂料、油墨、橡胶工业的快速发展,预计在“十一五”期间国内重质碳酸钙的年平均需求量将以每年10%左右的速度增长,2010年将达到850×104t左右,生产能力将达到900×104t左右,出口量将达到30×104t。
在加工技术方面,提高粉碎和分级效率、降低能耗和磨耗、优化表面改性效果和降低改性成本将是主要发展趋势。
图1 干法表面改性设备
1—给料装置;2—给药装置;3—SLG型连续粉体改性机;4—旋风集料器;5—除尘器
由于用户需求量的增加,为了供应质量稳定的产品,现有粉碎设备及其配套的精细分级设备大型化将是未来重质碳酸钙粉碎加工技术的主要发展趋势。为了降低能耗,除了设备需要大型化外,还将改进现有粉碎和分级设备,提高粉碎、分级设备的效率;为了降低磨耗,除了优化粉碎工艺,还将改进与物料接触的设备的材质。
优化表面改性效果将主要从表面改性方法、改性设备和改性剂配方三个方面着手:①根据粉体的制备工艺和表面改性剂的种类选择,改善碳酸钙粉体和表面改性剂在改性过程中的分散性及相互接触或作用机会的均等性的表面改性方法和工艺;②选择能使粉体和表面改性剂在改性过程中良好分散及相互接触或作用机会的均等的表面改性设备;③根据树脂基料种类和应用要求选择表面改性剂及改性助剂。
降低表面改性成本将主要从表面改性剂、表面改性能耗、表面改性工艺几个方面着手。表面改性剂是碳酸钙表面改性作业的主要成本构成因素之一,为了减少表面改性剂的用量,将提高表面改性剂的分散性,使其尽可能在碳酸钙颗粒表面单层包覆。表面改性大多是需要加热的作业,要消耗电能和热能。为了降低改性过程的能耗,除了简化工艺外,还将改进表面改性设备或装置。改性过程中粉体物料的损失不仅增加了改性产品的生产成本,而且污染车间环境。为此,将尽可能采用连续、密闭的表面改性设备,并尽量减少粉体物料的输送环节和缩短输送距离。
四、结语
2006年国内重质碳酸钙的产量约510×104t,较上年增长10%以上;其中1250目(d97=10μm)以上的超细重质碳酸钙约200×104t,占总产量的40%左右。
塑料制品是重质碳酸钙第一大消费市场,2006年消费量达到约200×104t;造纸行业是重质碳酸钙需求增长最快的行业之一,该领域2006年消费量约190×104t;2006年涂料、油墨、橡胶、牙膏等领域消费重质碳酸钙约110×104t;国内碳酸钙2006年出口量120878 t。
2000年以来,国内重质碳酸钙粉碎分级技术取得了显著进步。大型重质碳酸钙生产厂主要采用球磨与分级组合工艺和滚轮磨生产工艺,中小型超细重质碳酸钙生产厂主要采用辊磨机;湿法超细碳酸钙浆料主要采用3000 L以上的大型搅拌磨机。
表面改性是重质碳酸钙最主要的加工技术之一。目前主要采用表面有机包覆改性方法,主要采用硬脂酸盐、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂等表面改性剂,主要改性设备为SLG型连续粉体表面改性机、高速加热搅拌机、涡旋磨等。
在“十一五”期间,预计国内重质碳酸钙的年平均需求量将以每年10%左右的速度增长,2010年将达到850×104t左右,生产能力将达到900×104t左右,出口量将达到30×104t。
提高粉碎和分级效率、降低能耗和磨耗、优化表面改性效果和降低改性成本将是主要发展趋势。
参考文献
[1]刘英俊.碳酸钙在塑料中应用的若干问题.中国非金属矿工业导刊,2007(3),3-7
[2]宋宝祥,王妍,宋光.造纸非金属矿物材料消费现状与发展趋势.中国非金属矿工业导刊,2007(1),10-14
[3]周铭,侯翠红.碳酸钙在涂料中的研究现状与发展趋势.中国非金属矿工业导刊,2006(2),3-6
[4]郑水林,祖占良.非金属矿物粉碎加工技术现状.中国非金属矿工业导刊,2006(增),3-8
[5]郑水林.非金属矿物材料.北京:化学工业出版社,2007,92-130
[6]郑水林.碳酸钙粉体表面改性技术现状与发展趋势.中国非金属矿工业导刊,2007(2),3-6
Production and Development of Ground Calcium Carbonate in China
Zheng Shuilin
(School of Chemical and Environmental Engineering,China University of Mining and Technology(Beijing Campus),Beijing 100083,China)
Abstract:The production and application of ground calcium carbonate,especially the grinding technology and equipments,classification technology and equipment,surface-modification technology used for production of ground calcium carbonate in China have been the development trends of market and processing technology of ground calcium carbonate have been prospected.
Key word:ground calcium carbonate,production,application,processing technology.
增强与增韧是两个方向。碳纤维增韧陶瓷基复合材料在制造过程中会受到制造工艺以及加工条件的影响,形成结构缺陷和加工缺陷,由于这些缺陷的存在,使得复合材料的性能具有一定的离散性。尤其是作为商用航空发动机的核心部件材料,首要考虑的就是安全性和可靠性。因此,在目前性能考核数据比较短缺的情况下,需进行大量的基于环境的考核试验和性能评价。未来发展方向主要包括:1.通过合理的结构设计,可使复合材料获得最优的综合性能;2.通过调整超高温陶瓷的组成和含量可以实现材料在不同温度段的烧蚀、氧化防护性能;3.通过调节材料空隙结构、碳纤维预制体含量和结构以及超高温陶瓷的分布,可以实现不同密度、强度和热物理性能的材料的制备。可参考苏纯兰等的论文——《碳纤维增韧陶瓷基复合材料的研究进展》.佛山陶瓷, 2020,30(02):10-21.
行业主要上市公司:吉林化纤(000420);中复神鹰(688295);光威复材(300699);精功科技(002006);中简科技(300777);吉林碳谷(83677)等。
本文核心数据:中国碳纤维产能;中国碳纤维产量;中国碳纤维需求量
行业概况
——定义
碳纤维(CF)是指含碳量大于90%的纤维材料,可以用粘胶、聚丙烯腈以及沥青等有机纤维在高温下碳化制取。高强、高模CF主要由聚丙烯腈长丝在1000℃以上高温碳化形成,它与树脂、金属、陶瓷、碳、玻璃等复合后具有模量高、强度高、重量轻、抗疲劳、耐腐蚀等特性,广泛应用于航天、航空、军工、航海、化工、电子、建筑以及体育休闲等领域,是军民两用的高技术纤维。
当前,各国大多按照习惯对碳纤维进行分类,分类方式大致有以下三种:
(1)按照原料分类:聚丙烯腈(PAN)基;沥青基(各向同性、中间相);胶黏基。
(2)按照制造条件和方法分类:碳纤维(800-1600℃);石墨纤维(2000-3000℃);氧化纤维(预氧丝200-300℃);活性碳纤维;气相生长碳纤维。
(3)按力学性能分类:通用级(GP);高性能(HP);期中包括中强型(MT)、高强型(HT)、超高强型(UHT)、中模型(IM)、高模型(HM)、超高模型(UHM)。碳纤维在应用时多是作为增强材料而利用其优良的力学性能,因此使用中更多地是按其力学性能分类,一般认为纤维的拉伸强度低于1400MPa,拉伸模量小于140GPa,则此种属于通用级碳纤维范畴。在高性能碳纤维范畴中,对中强、中模、高强、高模、超高强、超高模等并无严格的区分指标。
——产业链剖析:产业链涉及领域广泛
碳纤维的生产工艺复杂,从碳纤维纺丝、预氧化、碳化到复合材料成型再到终端的应用需要经历复合且很长的过程。碳纤维复合材料被广泛应用于航空航天、风电叶片、汽车、体育休闲、混配模成型、电缆芯、建筑建材、压力容器、船舶、碳碳复材、电子电器等多个领域。
行业发展历程:行业处在快速发展阶段
我国的碳纤维行业起步于20世纪60年代,几乎和日美等国家同时起步,但由于相关知识储备不足、知识产权归属等问题,发展缓慢。同时,日本、美国等国家对碳纤维核心技术形成垄断,我国碳纤维生产技术和装备水平整体落后于国外,在较长的一段时间内发展止步不前,无法满足国家重大装备等高端领域的需求。
2000年以来,国家加大对于碳纤维领域自主创新的支持力度,将碳纤维列为重点研发项目。伴随着国家政策的大力扶持,国内碳纤维行业在技术上取得重大突破,产业化程度快速提升,应用领域不断扩大,地区上目前已形成以江苏、山东和吉林等地为主的碳纤维聚集地。
行业政策背景:政策加持,支持碳纤维产业的发展
国家政策作为产业发展的催化剂,近年来,国家持续发布相关政策推动碳纤维健康有序发展。从国家的政策可以看出,国家把碳纤维作为新材料进行推广和应用,持续引导国内碳纤维发展,计划形成若干家家具有国际竞争力的碳纤维大型企业集团及若干创新能力强、特色鲜明、产业链完善的碳纤维及其复合材料产业集聚区。未来随政策的支持,我国碳纤维行业相关技术将接近国际水平。
行业发展现状
——供给:中国成为全球最大产能国
我国碳纤维工业的起步可以追溯到1962年,到目前为止已发展57年,仅比世界碳纤维起步晚3年;但无论是研发成果还是制造工艺,我国同发达国家相比还存在一定差距。
2021年,中国大陆地区首次超过美国,成为全球最大产能国,产能达到万吨,占全球总产能比重超过30%。
在产量方面,2021年由于国内碳纤维产能加速扩张,同时开工率保持稳定,新装置相继投产,带动产量增长。2021年我国碳纤维产量达到万吨,同比增长。
——需求:风电叶片为最大需求领域
总体来看,早年间在全球碳纤维供应不足的情况下,美国、日本等国家对中国实行出口限制,导致中国碳纤维需求长期被抑制。近几年由于国内技术突破,刺激了对碳纤维的使用。近年来我国碳纤维需求量呈不断增长趋势,2017-2021年,我国碳纤维需求量呈不断上升趋势,2021年中国碳纤维需求量万吨,同比增长。
2021年,国内碳纤维需求量占比前三的领域依次是风电叶片、体育休闲和碳-碳复材,分别占比36%、28%、11%,其他领域的需求占比均不足10%。在海上风电叶片大尺寸的发展趋势下,预计风电叶片领域碳纤维的需求将持续增加。
行业竞争格局
——区域竞争格局:江苏省和广东省是主要碳纤维消费省份
从碳纤维市场消费金额来看,江苏省和广东省是消费大省,消费占比分别为和;其次为山东,消费占比为18%;其他省份消费占比均不超过6%。
——企业竞争格局:吉林化纤、中复神鹰为行业龙头企业
目前,我国碳纤维第一梯队企业有吉林化纤、中复神鹰,该类企业碳纤维原丝产能在万吨以上,碳纤维产能在1万吨以上;第二梯队企业有江苏恒神、光威复材,该类企业碳纤维原丝产能在1万吨以上,碳纤维产能在万吨以上;第三梯队企业有太铜铜料、兰州蓝星,该类企业碳纤维原丝以及碳纤维产能在万吨左右;第四梯队企业为行业内的其他中小制造企业。
行业发展前景及趋势预测
——市场走向良性健康发展道路
现今,碳纤维行业总体技术尚不成熟稳定,产品质量及性价比相对较低。不过,随着我国高端碳纤维技术的不断突破以及生产向规模化和稳定化发展,企业布局逐渐向高附加值的下游应用领域延伸,我国碳纤维行业将逐步实现进口替代,企业盈利能力有望逐步恢复,市场走向良性健康发展道路。
尤其是在国务院正式发布的《中国制造2025》中,对我国制造业转型升级和跨越发展作了整体部署,明确了建设制造强国的战略任务和重点,选择10大优势和战略产业作为突破点,力争到2025年达到国际领先地位或国际先进水平。
——碳纤维新产品向高稳定、高端化方向发展
前瞻产业研究院预计,碳纤维行业将出现如下发展趋势:
以上数据参考前瞻产业研究院《中国碳纤维行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。
适用于诸多领域,国内企业在技术上取得突破。1、“材料之王”碳纤维各项性能优势显著,适用于诸多领域。2、国内企业在技术上取得突破,碳纤维国产替代未来可期。3、欧美日企业很早就开始研发碳纤维技术,并将技术与产业发展相融合,具备先发优势,占据很大一部分的市场份额,对高端碳纤维的市场更是形成了垄断。
高分子材料作为一种重要的材料, 经过约半个世纪的发展巳在各个工业领域中发挥了巨大的作用。下文是我为大家整理的有关高分子材料毕业论文的范文,欢迎大家阅读参考! 有关高分子材料毕业论文篇1 浅析高分子材料成型加工技术. 【摘要】高分子材料成型加工技术在工业上取得的飞速发展,介绍高分子材料成型加工技术的发展情况,探讨其创新研究,并详细阐述高分子材料成型加工技术的发展趋势。 【关键词】高分子材料;成型加工;技术 近年来,某些特殊领域如航空工业、国防尖端工业等领域的发展对聚合物材料的性能提出了更高的要求,如高强度、高模量、轻质等,各种特定要求的高强度聚合物的开发研制越来越显迫切。 一、高分子材料成型加工技术发展概况 近50年来,高分子合成工业取得了很大的进展。例如,造粒用挤出机的结构有了很大的改进,产量有了极大的提高。20世纪60年代主要采用单螺杆挤出机造粒,产量约为3t/h;70年代至80年代中期,采用连续混炼机+单螺杆挤出机造粒,产量约为10t/h;80年代中期以来。采用双螺杆挤出机+齿轮泵造粒,产量可以达到40-45t/h,今后的发展方向是产量可高达60t/h。 在l950年,全世界塑料的年产量为200万t。20世纪90年代。塑料产量的年均增长率为,2000年增加至亿t至2010年,全世界塑料产量将达3亿t,此外。合成工业的新近避震使得易于璃确控制树脂的分子结构,加速采用大规模进行低成本的生产。随着汽车工业的发展,节能、高速、美观、环保、乘坐舒适及安全可靠等要求对汽车越来越重要.汽车规模的不断扩大和性能的提高带动了零部件及相关材料工业的发展。为降低整车成本及其自身增加汽车的有效载荷,提高塑料类材料在汽车中的使用量便成为关键。 据悉,目前汽车上100kg的塑料件可取代原先需要100-300kg的传统汽车材料(如钢铁等)。因此,汽车中越来越多的金属件由塑料件代替。此外,汽车中约90%的零部件均需依靠模具成型,例如制造一款普通轿车就需要制造1200多套模具,在美国、日本等汽车制造业发达的国家,模具产业超过50%的产品是汽车用模具。 目前,高分子材料加工的主要目标是高生产率、高性能、低成本和快捷交货。制品方面向小尺寸、薄壁、轻质方向发展;成型加工方面,从大规模向较短研发周期的多品种转变,并向低能耗、全回收、零排放等方向发展。 二、现今高分子材料成型加工技术的创新研究 (一)聚合物动态反应加工技术及设备 聚合物反应加工技术是以现双螺杆挤出机为基础发展起来的。国外的Berstart公司已开发出作为连续反应和混炼的十螺杆挤出机,可以解决其它挤出机(包括双螺杆和四螺杆挤出机)作为反应器所存在的问题。国内反应成型加工技术的研究开发还处于起步阶段,但我国的经济发展强烈要求聚合物反应成型加工技术要有大的发展。指交换法聚碳酸酯(PC)连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术是缩聚反应器的反应挤出设备,我国每年还有数以千万吨计的改性聚合物及其合金材料的生产。关键技术也是反应挤出技术及设备。 目前国内外使用的反应加工设备从原理上看都是传统混合、混炼设备的改造产品,都存在传热、传质过程、混炼过程、化学反应过程难以控制、反应产物分子量及其分布不可控等问题.另外设备投资费用大、能耗高、噪音大、密封困难等也都是传统反应加工设备的缺陷。聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同,该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程,达到控制化学反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的。 该技术首先从理论上突破了控制聚合物单体或预聚物混合混炼过程及停留时间分布不可控制的难点,解决了振动力场作用下聚合物反应加工过程中的质量、动量及能量传递及平衡问题,同时从技术上解决了设备结构集成化问题。新设备具有体积重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、适应性好、可靠性高等优点,这些优点是传统技术与设备无法比拟或是根本没有的。该项新技术使我国聚合物反应加工技术直接切人世界技术前沿,并在该领域处于技术领先地位。 (二)以动态反应加工设备为基础的新材料制备新技术 1.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术。此技术克服传统方式的中间环节多、周期长、能耗大、储运过程易受污染、成型前处理复杂等问题,将光盘级PC树脂生产、中间储运和光盘盘基成型三个过程整合为一体,结合动态连续反应成型技术,研究酯交换连续化生产技术,研制开发精密光盘注射成型装备,达到节能降耗、有效控制产品质量的目的。 2.聚合物/无机物复合材料物理场强化制备新技术。此技术在强振动剪切力场作用下对无机粒子表面特性及其功能设计(粒子设计),在设计好的连续加工环境和不加或少加其它化学改性剂的情况下,利用聚合物使无机粒子进行原位表面改性、原位包覆、强制分散,实现连续化制备聚合物/无机物复合材料。 3.热塑性弹性体动态全硫化制备技术。此技术将振动力场引入混炼挤出全过程,控制硫化反直进程,实现混炼过程中橡胶相动态全硫化.解决共混加工过程共混物相态反转问题。研制开发出拥有自主知识产权的热塑性弹性体动态硫化技术与设备,提高我国TPV技术水平。 三、高分子材料成型加工技术的发展趋势 近年来,各个新型成型装备国家工程研究中心在出色完成了国家级火炬计划预备项目和国家“八五”、“九五”重点科技计划(攻关)等项目同时,非常注重科技成果转化与产业化,完成产业化工程配套项目20多项,创办了广州华新科机械有限公司和北京华新科塑料机械有限公司,使其有自主知识产权的新技术与装备在国内外推广应用。塑料电磁动态塑化挤出设备已形成了7个规格系列,近两年在国内20多个省、市、自治区推广应用近800台(套)。销售额超过亿元,还有部分新设备销往荷兰、泰国、孟加拉等国家.产生了良好的经济效益和社会效益。 例如PE电磁动态发泡片材生产线2000年和2001年仅在广东即为国家节约外汇近1600万美元,每条生产线一年可为制品厂节约21万k的电费。塑料电磁动态注塑机已开发完善5个规格系列,投入批量生产并推向市场;塑料电磁动态混炼挤出机的中试及产业化工作已完成,目前开发完善的4个规格正在生产试用。并逐步推向市场目前新设备的市场需求情况很好,聚合物新型成型装备国家工程研究中心正在对广州华新科机械有限公司进行重组。将技术与资本结合,引入新的管理、市场等机制,争取在两三年内实现新设备年销售额超亿。我国已加入WTO,各个行业都将面临严峻挑战。 综上所述,我国必须走具有中国特色的发展高分子材料成型加工技技术与装备的道路,打破国外的技术封锁,实现由跟踪向跨越的转变;把握技术前沿,培育自主知识产权。促进科学研究与产业界的结合,加快成果转化为生产力的进程,加快我国高分子材料成型加工高新技术及其产业的发展是必由之路。 参考文献: [1]Chris Rauwendaal,Polymer Extrusion,Carl Hanser Verlag,Munich/FkG,l999. [2]瞿金平,聚合物动态塑化成型加工理论与技术[M].北京:科学出版社,2005 427435. [3]瞿金平,聚合物电磁动态塑化挤出方法及设备[J].中国专利,I990;美国专利5217302,1993. 有关高分子材料毕业论文篇2 浅论高分子材料的发展前景 摘要:随着生产和科技的发展,以及人们对知识的追求,对高分子材料的性能提出了各种各样新的要求。现代,高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同,成为科学技术、经济建设中的重要材料。本文主要分析了高分子材料的发展前景和发展趋势。 关键词:高分子材料;发展;前景 一 高分子材料的发展现状与趋势 高分子材料作为一种重要的材料, 经过约半个世纪的发展巳在各个工业领域中发挥了巨大的作用。从高分子材料与国民经济、高技术和现代生活密切相关的角度说, 人类已进人了高分子时代。高分子材料工业不仅要为工农业生产和人们的衣食住行用等不断提供许多量大面广、日新月异的新产品和新材料又要为发展高技术提供更多更有效的高性能结构材料和功能性材料。 鉴于此, 我国高分子材料应在进一步开发通用高分子材料品种、提高技术水平、扩大生产以满足市场需要的基础上重点发展五个方向:工程塑料,复合材料,液晶高分子材料,高分子分离材料,生物医用高分子材料。近年来,随着电气、电子、信息、汽车、航空、航天、海洋开发等尖端技术领域的发展和为了适应这一发展的需要并健进其进? 步的发展, 高分子材料在不断向高功能化高性能化转变方面日趋活跃,并取得了重大突破。 二 高分子材料各领域的应用 1高分子材料在机械工业中的应用 高分子材料在机械工业中的应用越来越广泛, “ 以塑代钢” ,“ 塑代铁” 成为目前材料科学研究的热门和重点。这类研究拓宽了材料选用范围,使机械产品从传统的安全笨重、高消耗向安全轻便、耐用和经济转变。如聚氨酉旨弹性体,聚氨醋弹性体的耐磨性尤为突出, 在某些有机溶剂 如煤油、砂浆混合液中, 其磨耗低于其它材料。聚氨醋弹性体可制成浮选机叶轮、盖板, 广泛使用在工况条件为磨粒磨损的浮选机械上。又如聚甲醛材料聚甲醛具有突出的耐磨性, 对金属的同比磨耗量比尼龙小, 用聚四氟乙烯、机油、二硫化钥、化学润滑等改性, 其摩擦系数和磨耗量更小, 由于其良好的机械性能和耐磨性, 聚甲醛大量用于制造各种齿轮、轴承、凸轮、螺母、各种泵体以及导轨等机械设备的结构零部件。在汽车行业大量代替锌、铜、铝等有色金属, 还能取代铸铁和钢冲压件。 2 高分子材料在燃料电池中的应用 高分子电解质膜的厚度会对电池性能产生很大的影响, 减薄膜的厚度可大幅度降低电池内阻, 获得大的功率输出。全氟磺酸质子交换 膜的大分子主链骨架结构有很好的机械强度和化学耐久性, 氟素化合物具有僧水特性, 水容易排出, 但是电池运转时保水率降低, 又要影响电解质膜的导电性, 所以要对反应气体进行增湿处理。高分子电解质膜的加湿技术, 保证了膜的优良导电性, 也带来电池尺寸变大增大左右、系统复杂化以及低温环境下水的管理等问题。现在一批新的高分子材料如增强型全氟磺酸型高分子质子交换膜耐高温芳杂环磺酸基高分子电解质膜纳米级碳纤维材料新的一导电高分子材料等等, 已经得到研究工作者的关注。 3 高分子材料在现代农业种子处理中的应用及发展 高分子材料在现代农业种子处理中的应用:新一代种子化学处理一般可分为物理包裹利用干型和湿形高分子成膜剂, 包裹种子。种子表面包膜利用高分子成膜剂将农用药物和其他成分涂膜在种子表面。种子物理造粒将种子和其他高分子材料混和造粒, 以改善种子外观和形状, 便于机械播种。高分子材料在现代农业种子处理中研究开发进展:种子处理用高分子材料已经从石油型高分子材料逐步向天然型以及功能型高分子材料的方向发展。其中较为常见和重要的高分子材料类型包括多糖类天然高分子材料, 具有在低温情况下维持较好膜性能的高分子材料, 高吸水性材料, 温敏材料, 以及综合利用天然生物资源开发的天然高分子材料等, 其中利用可持续生物资源并发的种衣剂尤为引人关注。 4 高分子材料在智能隐身技术中的应用 智能隐身材料是伴随着智能材料的发展和装备隐身需求而发展起来的一种功能材料,它是一种对外界信号具有感知功能、信息处理功能。自动调节自身电磁特性功能、自我指令并对信号作出最佳响应功能的材料/系统。区别于传统的外加式隐身和内在式雷达波隐身思路设计,为隐身材料的发展和设计提供了崭新的思路,是隐身技术发展的必然趋势 ,高分子聚合物材料以其可在微观体系即分子水平上对材料进行设计、通过化学键、氢键等组装而成具有多种智能特性而成为智能隐身领域的一个重要发展方向。 三 高分子材料的发展前景 1高性能化 进一步提高耐高温,耐磨性,耐老化,耐腐蚀性及高的机械强度等方面是高分子材料发展的重要方向,这对于航空、航天、电子信息技术、汽车工业、家用电器领域都有极其重要的作用。高分子材料高性能化的发展趋势主要有创造新的高分子聚合物,通过改变催化剂和催化体系,合成工艺及共聚,共混及交联等对高分子进行改性,通过新的加工方法改变聚合物的聚集态结构,通过微观复合方法,对高分子材料进行改性。 2高功能化 功能高分子材料是材料领域最具活力的新领域,目前已研究出了各种各样新功能的高分子材料,如可以像金属一样导热导电的高聚物,能吸收自重几千倍的高吸水性树脂,可以作为人造器官的医用高分子材料等。鉴于以上发展,高分子吸水性材料、光致抗蚀性材料、高分子分离膜、高分子催化剂等都是功能高分子的研究方向。 3复合化 复合材料可克服单一材料的缺点和不足,发挥不同材料的优点,扩大高分子材料的应用范围,提高经济效益。高性能的结构复合材料是新材料革命的一个重要方向,目前主要用于航空航天、造船、海洋工程等方面,今后复合材料的研究方向主要有高性能、高模量的纤维增强材料的研究与开发,合成具有高强度,优良成型加工性能和优良耐热性的基体树脂,界面性能,粘结性能的提高及评价技术的改进等方面。 4智能化 高分子材料的智能化是一项具有挑战性的重大课题,智能材料是使材料本身带有生物所具有的高级智能,例如预知预告性,自我诊断,自我修复,自我识别能力等特性,对环境的变化可以做出合乎要求的解答;根根据人体的状态,控制和调节药剂释放的微胶囊材料,根据生物体生长或愈合的情况或继续生长或发生分解的人造血管人工骨等医用材料。由功能材料到智能材料是材料科学的又一次飞跃,它是新材料,分子原子级工程技术、生物技术和人 工智能诸多学科相互融合的一个产物。 5绿色化 虽然高分子材料对我们的日常生活起了很大的促进作用,但是高分子材料带来的污染我们仍然不能小视。那些从生产到使用能节约能源与资源,废弃物排放少,对环境污染小,又能循环利用的高分子材料备受关注,即要求高分子材料生产的绿色化。主要有以下几个研究方向,开发原子经济的聚合反应,选用无毒无害的原料,利用可再生资源合成高分子材料,高分子材料的再循环利用。 四 结束语 高分子材料为我国的经济建设做出了重要的贡献,我国已建立了较完善的高分子材料的研究、开发和生产体系,我国虽然在高分在材料的开发和综合利用方面起步较晚,但目前来看也取得了不错的进步,我们应提高其整体技术水平,致力于创新的高分在聚合反应和方法,开发出多种绿色功能材料和智能材料,以提高人类的生活质量,并满足各项工业和新技术的需求。 参考文献: [1]金关泰.《高分子化学的理论和应用》,中国石化出版社,1997 [2]李善君 纪才圭等.《高分子光化学原理及应用》复旦大学出版社2003 6. [3]李克友, 张菊华, 向福如. 《高分子合成原理及工艺学》,科学出版社,1999 猜你喜欢: 1. 全国高分子材料学术论文报告 2. 全国高分子材料学术论文 3. 全国高分子材料学术论文 4. 全国高分子材料学术论文报告 5. 关于材料学方面论文
the synthesis of novel polycarbonateAbstract: aliphatic polycarbonate is biodegradable, it has attracted more and more attention in medical fields owing to its surface corrosible degradative mechanism and good biological compatibility as biological material. The cyclic carbonate monomer 5,5- di-methoxy carbonyl -1,3-dioxane -2- ketone is synthetised by the reaction of 2,2- dihydroxy methyl malonic acid dimethyl ester with chloroformate ethyl ester,catalysted by stannous octoate .The new polycarbonate is achieved though bulk ring-opening polymerization at different temperatures. The structure of monomer and polymer is characterizd by IR, 1H NMR and 13C NMR Spectra. The results show that the yield of ring opening polymerization reaction and molecular weight increase with temperature, but the ring-openingdecarboxylation reaction will certainly occur when temperature is higher than 100℃. It is concluded that the suitableconditions for the polymerization reaction are: reaction temperature 90 ℃, reaction time 12h, thus decarboxylation reaction hardly occurs in the the polymerizating process .Keywords: hex-cyclic carbonate; ring-opening polymerization; polycarbonate