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| 莫來(lái)石纖維的表面改性工藝過(guò)程研究 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-03-11 09:54:48 瀏覽次數： |
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【作 者】 艾晶；
【導 師】 于建國；宋興福；
【機 構】 華東理工大學(xué)， 化學(xué)工程， 2013， 碩士
【摘 要】 在治理汽車(chē)尾氣排放污染方面，三元催化器發(fā)揮著(zhù)重要作用，其核心部件為負載催化劑的陶瓷塊體，襯墊包裹在陶瓷體外，起著(zhù)保護易碎的陶瓷載體、緩沖、隔熱、降低噪音以及密封防止尾氣逸出的作用。
隨著(zhù)尾氣排放標準愈加嚴格，對襯墊的要求也提出了更高要求，莫來(lái)石纖維在高溫氧化環(huán)境下具有良好的穩定性和力學(xué)性能，是制備新型襯墊的理想原料，莫來(lái)石纖維必須進(jìn)行表面改性，以適應襯墊加工成型要求。
論文運用第一性原理，構建了莫來(lái)石晶體的周期性結構，獲得最小重復單元結構包括63個(gè)原子的莫來(lái)石晶胞，符合密度泛函理論的CASTEP計算要求；通過(guò)莫來(lái)石的晶體結構優(yōu)化和表面能計算，結果表明莫來(lái)石晶體帶隙為4.537eV，呈現非導性，符合莫來(lái)石較低的介電常數(ε=6.7)。根據XRD圖譜，對部分晶面構建切面模型，并能量進(jìn)行計算，計算表明晶面(111)能量最低，顯示出較穩定狀態(tài)。選取晶面(111)考察了硅烷偶聯(lián)劑在莫來(lái)石晶體切面的作用情況，計算表明硅烷偶聯(lián)劑水解產(chǎn)物硅醇中的羥基與晶體表面的H原子結合，離開(kāi)反應物結構生成水分子，硅醇中的Si原子與晶體表面羥基中的O原子形成共價(jià)鍵，鍵長(cháng)為1.614A，驗證了硅烷偶聯(lián)劑在無(wú)機材料表面形成化學(xué)鍵的作用，為實(shí)驗提供理論基礎。
運用丙烯酸、硅烷偶聯(lián)劑、聚乙二醇單油酸酯、十二烷基硫酸鈉為原料配制浸潤劑，以冰醋酸為pH調節劑，設計正交實(shí)驗研究了不同組分配比下浸潤劑對纖維樣品表面被覆量的影響，以及處理條件對改性后纖維表面被覆量的影響，優(yōu)選了原料配方和工藝條件。實(shí)驗表明，在75℃，處理時(shí)間90min，丙烯酸質(zhì)量含量20%的條件下，經(jīng)處理纖維表面被覆量最高。采用丙烯酸作為成膜劑的浸潤劑在纖維表面的被覆量為5.5%，相同條件下用環(huán)氧樹(shù)脂作為成膜劑的浸潤劑在纖維表面的被覆量為14.3%。正交實(shí)驗結果表明，成膜劑、偶聯(lián)劑、潤滑劑的含量對纖維表面被覆量的影響大小為成膜劑>偶聯(lián)劑>潤滑劑。通過(guò)紅外光譜、熱重-差熱、掃描電鏡分析表明經(jīng)浸潤劑改性的纖維樣品表面含有偶聯(lián)劑與丙烯酸成分，硅烷偶聯(lián)劑水解后生成的硅醇與纖維表面的-OH作用形成了Si-O-Si結構，纖維間相互粘結，纖維樣品表面富有光澤，柔軟度有較大改善，改善了纖維表面性質(zhì)。
【關(guān)鍵詞】 莫來(lái)石纖維； 浸潤劑； 表面改性； 被覆量； 密度泛函理論；
莫來(lái)石
中文名：藍晶石；莫來(lái)石；富鋁紅柱石；硅線(xiàn)石
英文名：Aluminum silicate；Aluminosilicate；Ceramic fibre；Cyanite；Disthene；Kaopolite；Kyanite；Mullite；
Safe-n-dri；Silicic acid aluminum salt
化學(xué)式：3Al2O3·2SiO2。無(wú)色。含雜質(zhì)時(shí)帶玫瑰紅色或藍色。斜方晶系，成柱狀或針狀晶體。熔融溫度約1910℃。
在煅燒粘土、高鋁質(zhì)原料（如藍晶石、紅柱石、硅線(xiàn)石）和陶瓷時(shí)生成。是粘土磚、高鋁磚和瓷器等的主
要組分。產(chǎn)于蘇格蘭的莫爾島等地。也可用電熔法制得。
耐火度： 1800°C時(shí)仍很穩定，1810 °C分解為剛玉和液相。
應 用： 莫來(lái)石是一種優(yōu)質(zhì)的耐火材料，它具有膨脹均勻、熱震穩定性極好、荷重軟化點(diǎn)高、高溫蠕變值小、硬
度大、抗化學(xué)腐蝕性好等特點(diǎn)，主要有高純電熔莫來(lái)石、普通電熔莫來(lái)石、全天然鋁礬土精礦燒結莫來(lái)
石和輕燒莫來(lái)石。
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