1.气硬性 常见的胶凝材料以通用水泥代表,均是水硬性的,即在水中可以硬化。但氯氧镁水泥却与常规水泥完全不同,它是气硬性的,在水中不硬化。这是氯氧镁水泥与常规水泥相比一个比较突出的特点。2.多组分 氯氧镁水泥是多组分的,单将轻烧镁粉加水是不会硬化的。它的一个组分是轻烧镁粉或白云石灰粉,另一个组分是调和剂镁盐,其他组分包括水和改性剂。3.高放热 氯氧镁水泥在硬化时要释放出很高的热量。它的放热量为1000~13500J/gMgO,最高反应体系的中心温度可达140°C,在夏季可能会超过150°C。普通水泥的水化热仅为300~400J/g水泥,氯氧镁水泥是普通水泥水化热的3~4倍。4.对钢材的强腐蚀性 氯氧镁水泥大多以氯化镁为调和剂,含有大量的氯离子,对钢材具有极强的腐蚀性。
氯氧镁水泥是水硬性胶凝材料,在养护过程需要适当的温度和湿度;而氯氧镁水泥则是气硬性胶凝材料,而且凝结硬化快,氯氧镁水泥材料相对水泥制 品制作起来更加简便。氯氧镁制品有突出的阻燃性,可以在建筑中起到防火阻燃的效果;氯氧镁制品具有良好的隔热性,氯氧镁水泥的导热系数为 0.114~0.23W/(m·K),具有良好的保温隔热性能,是生产保温隔热制品优 良的原材料。
氯化镁加入水泥中能起作用:使镁水泥硬化体产生高强度,硬化体耐水性下降,具有优良的抗低温性,防火性能,1. 氯化镁在镁水泥中的作用镁水泥的两大部分:一个是氧化镁,另一个就是氯化镁。在某中程度上来讲,氧化镁加氯化镁溶液就是镁水泥。氯化镁是形成镁水泥硬化体的基础材料。它与氧化镁和水共同反映,形成水化生成物5 。1。8或3。1。8结晶相,赋予菱镁制品强度以及各种优良性能。在镁水泥中,氯化镁的作用可概括以下三个方面:1) 能促进氧化镁的水化进度: 由于氯化镁水解并与水化产物进行中和作用,促使氧化镁溶解和水化,并最终与氧化镁水化物MG(OH)2形成5。1。8或3。1。8结晶。2) 提高MG(OH)2胶体溶液中分散质的含量: 这里的氯化镁起到了溶剂的作用,对加速系统的凝结,硬化起着促进的作用3) 能吸附MG(OH)2胶粒间的水分,提高制品的强度: 这个细节就不给广大总厂的菱镁制品用户详细的来讲解它的化学形成原理了。因为在我以前已经和很多的厂家讲解过了。简单的阐明一下就是:氯化镁在这个反映过程中起到了吸附MG(OH)2周围的水分,从而使镁水泥硬化后,尽可能的生成5。1。8相。(只有5。1。8相和3。1。8相是镁水泥的稳定结构)2. 氯化镁对镁水泥性能的影响1) 使镁水泥硬化体产生高强度: 这是因为它与MGO和水共同形成的5。1。8结晶相网状结构。该结构具有十分坚固的塔接铰链体系,可承受极大的压力。2) 使镁水泥硬化体耐水性下降: 由于它与氧化镁共同形成的5。1。8结晶相的结晶触点极易被水所溶解,造成5。1。8晶相体不复存在。因此导致制品的耐水性下降。他的这中容易被水从5。1。8相中溶解出来的特点,给镁水泥带来了很大的负面影响。3) 使镁水泥容易反卤: 这点我就不需要给总厂的客户详细的阐明了。和我联系过的我都讲解过了,六水的氯化镁成相后会有大量游离状态的氯化镁的存在。这样必然导致氯化镁过省时反卤状况的发生。所以用无水的氯化镁降低了反卤情况的发生普遍性,同时也降低了原材料的成本。加强了菱镁制品的强度。4) 使镁水泥具有优良的抗低温性 : 氯化镁本身就是防冻剂5) 镁水泥具有优异的防火性能 这点就不需要多说了 氧化镁的熔点2270℃。氯化镁在118℃时释放氯气迅速灭火6) 对菱镁制品的变形有诱发作用 : 由于氯化镁大量吸水,导致各个部位的含水量不同,这就使制品极易因水分的不同蒸发而产生失水应力差,加剧变形。这点需要给客户详细的讲解下:在六水的氯化镁中,基本的氯化镁有效含量只能达到44%以下,其于的就是一些杂质和金属含量(氯化钾和氯化钠)。当这些金属含量高于2%时就会吸附空气中大量的水分子,再进行化学反应,这样就出现可反卤情况的发生。同时也造成了形成的菱镁制品水分分布不均匀导致变形。六水的氯化镁金属含量高于5%,所以不适合建材等菱镁制品的制造,而本厂的无水高纯氯化镁有效的含量高于99.96%,所以其他杂质以及金属含量不高于0.1%,有效的控制了其金属含量,避免了反卤,变形,强度不够,即酥又脆等菱镁制品普遍不良现象的发生。7)使制品泛霜: 在这点上 我依然要给广大总厂的客户详细讲解一下。很多菱镁制品的专家一直在和我讨论这个问题,泛霜到底是不是因为氯化镁的原因?在这点上我已经用强力的事实给予他们答复。答案是肯定的。因为泛霜是由氯化镁的吸潮特性所造成的 。霜的主要成分为MG(OH)2,而MG(OH)2向制品表面迁移是要靠水分来做媒介的,没有水的媒介作用,泛霜是不可能发生以及完成整个过程的。而氯化镁的特点就是[FS:PAGE]吸潮(六水氯化镁中的金属含量过高所导致的)将其沿毛孔带到制品的表面或外层。在干燥的环境里制品很难发生泛霜的。所以泛霜吸潮率的下降而下降。但是氯化镁绝对不是制品泛霜的唯一因素,但是却是个最主要的因素。8) 影响制品的韧性: 镁水泥的任性除了与其使用的增强纤维的量有关,也与氯化镁有关。当氯化镁在制品中含量不足时,由于5。1。8相的结晶相减少,制品就会出现明显的发脆发酥。当氯化镁的量增加时制品的脆性会得到明显的改善。以上是氯化镁在菱镁制品中所起到的作用以及一些影响。在解决所有菱镁制品出现问题前提下一定要用合格的原材料来生产菱镁制品。 氧化镁含量85以上(本厂所有85A产品镁含量都达到87以上)活性62以上(5月-9月末生产氧化镁的活性62以上因为在夏季活性在65以上,凝固过快导致有裂纹和不能生产的后果。10月-来年4月活性65以上基本活性点达到67以上,烧碱本厂会根据菱镁制品厂家的当地情况以及季节气候等影响来生产请广大生产厂家放心使用)。至于别的厂家说自己的氧化镁活性在65以上,镁含量在85以上,同时称与本厂一样的99.96%无水高纯氯化镁,本人在这不便多说。只告戒菱镁制品的生产厂家,用别的厂家生产的原材料制作菱镁产品出现任何后果本厂不再给予解决方案。相关文章:
1)代木节木:氯氧镁水泥材料在包装行业可制成包装箱代替木质包装箱,在建材行业可制成轻质瓦代替石棉瓦、窑烧瓦、琉璃瓦,或制成建材构件代替某些硅酸盐水泥制品等。2)节能低耗:氯氧镁水泥制品生产中不仅工艺简便,而且无需窑炉、干燥器等热工设备,生产能耗可大大降低。3)使用安全、无毒无味:氯氧镁水泥不含对人有害的物质,制品生产过程中无毒无味无挥发性气体,也无刺激性,使用十分安全。4)固体废弃物掺量大,利用率高:由于氯氧镁水泥强度极高,在大量掺入固体废弃物填充料后,它仍然能满足强度的使用要求,因此,氯氧镁水泥制品一般都掺入粉煤灰、锯末、秸秆粉等,掺入量可达30~60%。5)应用领域多,制品范围广:目前氯氧镁水泥制品已在包装材料、建筑材料、装饰材料、交通设施、水产养殖用品、巷道支护制品、耐火制品、音响制品、磨料磨具、代木家具制品等近二十个领域获得广泛的应用,已经研制出的制品有100多个品种,新品种仍然在不断出现。6)可加工性好,使用方便:氯氧镁水泥制品均有良好的可加工性,可锯、可刨、可钉、可钻、可雕刻、可粘贴,非常适合厂内制作和现场加工安装,使用十分方便。7)可低温成型,四季皆可生产:氯氧镁水泥由于有良好的抗低温性能,低温下可照常生产,一般不受影响,这有利于延长生产期。8)制品工艺简单,易于生产:氯氧镁水泥由于凝固快,对生产条件要求不严格,一般条件就能从事其制品加工,很多产品均不需要大型设备,手工半手工可从事生产,所以氯氧镁水泥制品很容易上马生产,门槛较低。9)制品生产成本低、利润高:氯氧镁水泥由于强度极高,可掺用大量废弃物,就使它的材料用量减少,总成本降低,生产成本低于普通硅酸盐水泥。 1)返卤:返卤就是在氯氧镁水泥制品受潮或使用环境湿度较大时,制品表面出现水珠或黏性的潮渍,这些水珠和潮渍随潮气或湿度增大而增多,当水珠或潮渍积累较多时,就会从制品上淌下来,俗称“淌潮”。2)耐水性差:材料的耐水性是其与水长期接触或在水的作用下继续保持其性能不变的能力。氯氧镁水泥耐水性很差,其硬化体在水中可逐渐失去强度,强度损失率可达60~80%。3)翘曲变形:氯氧镁水泥制品的翘曲变形表现最为明显,一般不规则形状的立体性制品,或厚度较大而幅度较小的平板制品,其变形较小或者不变开形,而大幅面薄型平板制品最容易发生翘曲变形。一般中心部位拱起,边部下翘。4)硬化体胀裂:它先是发生微裂纹,慢慢的微裂纹扩大加深,使制品慢慢碎裂,最终成为一堆碎片,完全报废。硬化胀裂的主要技术表现为:凝结时间特别快,放热量大,早期强度发展快,而后期强度低,并伴有标准温度裂缝形态,特别是遇水后胀裂为碎块体,且硬化中心为粉状,毫无强度。5)泛霜起白:氯氧镁水泥制品的泛霜起白一般比较明显。
我国氯氧镁水泥及其制品有近八十年的发展历史,早在20世纪30年代就有在建筑上使用氯氧镁水泥制作水泥地面和外墙饰面的实践,并办过氯氧镁水泥地板厂,但我国氯氧镁水泥及其制品的发展道路是不平坦的、经历了朦胧认识、初步了解和深化研究、步入规范发展几个阶段,大致情况如下: 在“七五”期间,由原国家科委组织了中科院青海盐湖研究所、青海建材研究所、中科院上海硅酸盐研究所、同济大学、中科院北京地质研究所、北京钢铁学院、西北大学、中科院沈阳金属研究所等科研和大专院校,联合攻关,历经五年,耗资千万元,对下达的“氯氧镁水泥开发研究”及其相关的“75-37-04-01,氯氧镁水泥的物化基础和特征研究”、“75-37-04-02,氯氧镁水泥的制备工艺研究”、“75-37-04-03,氯氧镁水泥制品及其应用研究”、“75-37-04-04,氯氧镁水泥中试”进行联合攻关,取得了巨大成就,如利用水氯镁石生产出了氯氧镁水泥用的活性氧化镁,研究了氯氧镁水泥体系的平衡与非平衡相图,揭示了氯氧镁水泥抗水性差的原因,初步摸清了氯氧镁水泥硬化产物在使用过程中的变化规律,发现了518结晶相有多种存在形态,采用复合外加剂技术,把气硬性氯氧镁水泥变成了抗水性氯氧镁水泥,指明了水硬性氯氧镁水泥的研究方向等。“七五”科技攻关所取得的成就使得我国氯氧镁水泥的水平处于国际领先的地位,氯氧镁水泥在建筑上的应用条件已具备,利用氯氧镁水泥可配制出氯氧镁水泥普通混凝土、轻骨料混凝土、多孔混凝土,这些混凝土已用于生产氯氧镁水泥钢筋混凝土承重构件、玻璃纤维增强氯氧镁水泥制品、氯氧镁水泥装饰材料和保温材料等。进入20世纪80年代以后,我国氯氧镁水泥的门类和产品就比较多了。在建筑建材行业有:防火板、防火装饰板、建筑模板、非承重隔墙板、活动房、建筑装饰构件及线条、门窗框、通风管道、排烟道及波形瓦等。在市政行业有:井盖、垃圾桶等。在机械行业有:包装箱、无机不燃型电缆槽等。在农业方面有:蔬菜大棚骨架、储粮仓等。氯氧镁水泥产品向门类多、功能广的更新换代类产品发展。 进入21世纪,菱镁行业又进入了一个新的发展热潮期,但是行业的规模小,人才缺乏,技术工艺落后,产品质量缺乏严格保证体系;菱镁市场秩序的治理及优化都没有得到彻底的解决。特别是“七五”科技公关的成就没有很好的深入让企业消化吸收,原料轻烧氧化镁的质量保证仍是该行业发展的瓶颈,以致在菱镁热潮中又出现了伪劣产品的上市,造成了一些不良影响。为了促进行业健康发展,中国菱镁行业协会对菱镁产业结构进行了调整,对从事菱镁行业的企业进行了整顿,实行行业准入制度,提高了行业的门槛,明确了质量管理和质量控制体系建立的重要意义。为用科学发展观指导菱镁事业的发展,中国菱镁协会狠抓人才培养,技术交流,每年必须召开一次年会,年会的中心议题就是专家学术报告和技术交流,技术答疑。与此同时,在行业内广泛地宣传贯彻菱镁材料及制品的各项标准,经过数十年的努力,我国的建材、物质、冶金、机械、化工、消防、轻工等部门从不同领域要求颁布了一系列的标准。应该说国家的重视,行业务实的工作,使我国菱镁事业步入了规范、健康的发展时期。
1、气硬性:常见的胶凝材料以通用水泥代表,均是水硬性的,即在水中可以硬化。但氯氧镁水泥却与常规水泥完全不同,它是气硬性的,在水中不硬化。这是氯氧镁水泥与常规水泥相比一个比较突出的特点。2、多组分:氯氧镁水泥是多组分的,单将轻烧镁粉加水是不会硬化的。它的一个组分是轻烧镁粉或白云石灰粉,另一个组分是调和剂镁盐,其他组分包括水和改性剂。3、高放热:氯氧镁水泥在硬化时要释放出很高的热量。它的放热量为1000~13500J/gMgO,最高反应体系的中心温度可达140°C,在夏季可能会超过150°C。普通水泥的水化热仅为300~400J/g水泥,氯氧镁水泥是普通水泥水化热的3~4倍。4、对钢材的强腐蚀性:氯氧镁水泥大多以氯化镁为调和剂,含有大量的氯离子,对钢材具有极强的腐蚀性。5、高强度:氯氧镁水泥可以轻易达到62.5MPa。一般的轻烧镁粉胶凝材料的抗压强度均可达到62.5MPa以上,大部分可达到90MPa以上。在轻烧镁粉质量可以保证、氯氧镁水泥配比合理、工艺科学的情况下,还可以达到140MPa左右。试验表明,当轻烧镁粉与无机集料之质量比为1:1时,其一天的抗压强度可达34MPa、抗折强度9MPa。28天抗压强度达142PMa,抗折强度达26MPa。6、高耐磨:他的耐磨性是普通硅酸盐水泥的三倍。我们曾用氯氧镁水泥和常规32.5级普通硅酸盐水泥各制一块地面砖,放在一起养护28天后进行耐磨试验,普通硅酸盐水泥地面砖的磨抗长度为34.7mm,而轻烧粉制成的地面砖磨抗长度只有12.1mm,相当于水泥地面砖的1/3,和国外的试验相吻合。因此氯氧镁水泥特别适合生产地面砖及其他高耐磨制品,尤其是磨料磨具如抛光砖磨块等。7、耐高温、低温:在各种无机胶凝材料中,只有氯氧镁水泥同时具备即耐高温、又耐低温的特性。轻烧粉的主要成分MgO的耐火性是2800°C,居所有耐火常用氧化镁之首。因此,氯氧镁水泥建材制品一般均有耐高温的特性,即使复合了玻璃纤维,也可耐火300°C以上。正是因为氯氧镁水泥的这种耐火性,它被广泛用于生产防火板。氯氧镁水泥不但耐高温性能优异,耐低温性能也非常优异。因为氯氧镁水泥大多以氯化镁为调和剂,而氯化镁属于抗冻剂氯盐。因此,氯氧镁水泥具有了自然的抗低温性能,所以在低温下氯氧镁水泥产品也可照常生产,不需要外加防冻剂。在一般情况下,可耐-30°C的低温。8、抗盐卤腐蚀:氯氧镁水泥由于是用盐卤作调和剂的(大多为氯化镁),也就是说它本身就是有盐卤成分,所以它就不怕盐卤腐蚀,而且遇盐卤还会增加强度。这就使它可以克服普通水泥及混凝土制品的不足,用于高盐卤地区。9、空气稳定性和耐侯性:由于氯氧镁水泥是气硬性的,在终凝后只有在空气种才能继续凝结硬化,这就使它具有良好的空气稳定性,空气越干燥,它就越稳定。试验表明,氯氧镁水泥制品在干燥空气中,其抗压和抗折度均随龄期而增长,直至两年龄期还在增长,十分稳定。也证明了,氯氧镁水泥在干燥空气中的强度是持续增长的。另外,由于氯氧镁水泥具有抗高、低温性能,在高温气候和严寒气候中均具有稳定性,不会因气候的变化而影响其稳定性。它的耐侯性也是十分优异的。10、低烧度低腐蚀性:氯氧镁水泥的碱度远低于任何品种的常规水泥。经测试,它的浆体滤液pH值波动在8~9.5之间,是很低的接近于中性。因为氯氧镁水泥的碱度极低,只呈微碱性,对玻璃纤维和木质纤维的腐蚀性是很小的。大家知道GRC制品以玻璃纤维增强,植纤制品以锯末,刨花、棉秆、蔗渣、花生壳、稻壳、玉米心粉等木质纤维下脚料增强,而玻璃纤维和木质纤维都是不耐碱的材料,极其怕碱腐蚀,在高碱腐蚀下它们都会失去强度,对胶凝材料失去增强作用。所以,常规水泥因高碱就无法用玻纤及木质纤维增强。而氯氧镁水泥却以独特的微碱性优势,在GRC领域和植纤制品领域大显身手,这也是它能成为无机玻璃钢的主要原因。11、轻质低密度:氯氧镁水泥制品的密度一般只有普通硅酸盐制品的70%,它的制品密度一般为1600~1800kg/立方米,而水泥制品的密度一般为2400~2500kg/立方米。因此它具有十分明显的低密度性。12、快凝:氯氧镁水泥具有自来的快凝性。一般在加入调和剂后,4~8h就可以达到脱模的强度。它的初凝为35~45min,终凝50~60min,相当于快硬水泥。快硬水泥的快凝是外加促凝材料形成的,生产工艺复杂,而氯氧镁水泥是材料本身自然形成的快凝性。13、良好的抗渗性:氯氧镁水泥在凝结硬化后,形成很高的密实度,毛细孔相对于常规水泥要少得多。因此,它在硬化后就具备良好的抗渗性,渗水系数很低,不掺用抗渗剂,它的硬化体也能达到S25以上的抗渗标号。正是因为它的这种良好抗渗性,才决定了它在波瓦等屋面材料领域有着广阔的应用前景。14、制品高光泽:使用相同光亮度的磨具,用氯氧镁水泥和常规水泥材料各制一个产品,再进行二者的光泽度对比,就会发现,氯氧镁水泥制品的光泽度比水泥制品要高的很多。
在传统上,混凝土是按强度进行设计的,对混凝土的质量的最终标准主要是强度。因此混凝土生产者对水泥品质的要求也是强调强度;强度越高的水泥被认为质量也越高。如此的发展,造成近年来混凝土结构出现裂缝尤其是早期开裂的现象日益普遍。其原因很复杂。单从水泥来说,比表面积、矿物组成中C3A、C3S、碱含量的增加,热水泥的出厂,都增加了开裂的敏感性,降低了流变性能,是原材料中影响混凝土质量主要原因。应当把抗裂性作为水泥品质的重要要求,并限制出厂水泥的温度。 (接上期)4水泥细度对混凝土工作性的影响目前我国混凝土尤其是中等以上强度等级的混凝土普遍使用高效减水剂和其他外加剂。当高效减水剂产品一定时,水泥的成分(主要是含碱量、C3A及其相应的SO3含量)和细度是影响水泥和高效减水剂相容性的主要因素。水泥细度的变化加剧了水泥与高效减水剂相容性问题。近两年时有发生高效减水剂的用户和厂家的纠纷。为此,天津雍阳外加剂厂丘汉用不同细度的天津P.O525水泥和拉法基P.O525水泥分别掺入不同量的UNF-5AS,进行相容性实验。采用水灰比为0.29的净浆,分别在搅拌后5分钟和60分钟后量测...还有更多关于水泥的文章,请上去看看:
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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
1.1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).
1.2PANIF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1.82 g CTAB,0.63 g 草酸以及0.9 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. 1.3GO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.
1.4PANIF/rGO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6.8 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0.5 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.
1.5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-0.2~0.8V.
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
2.1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.
2.2FTIR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.
2.4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521.2 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0.5 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54.3%,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21.8亿吨,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
2.1 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。
2.2 试验与研究
2.2.1 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58.66%A12O3和41.34%FeO。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4.39g/cm3,莫氏硬度为7.5。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:
2.2.2 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。
2.2.3 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。
2.3 产品的性能
2.3.1 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。
2.3.2 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。
2.3.3 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。
2.4 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
我看春旺的脱氧剂是这么介绍的,通过铁粉氧化原理,吸收包装容器中的氧,在0.5-2个工作日内迅速将氧的浓度降到0.01%一下。从而保障物品不被氧化变质
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脱氧剂是一种利用的是铁和氧的化学反应,以水和盐作为触媒,在促进本身反应的同时,因利用的是还原铁粉,所以能强效地吸收食品包装袋中的氧气.对铁的氧化反应具有强力的催化作用,从而大大提升了除氧效力,可达到快速、有效的除氧效果。 脱氧剂可广泛应用于烘焙食品以及坚果炒货,宠物饲料,药材等进行防霉保鲜,能抑制食品氧化变质,从而保持食品的有效营养成分及色、香、味。