自然界存在包含晶須的天然礦物(如:suanite),但數(shù)量有限,工業(yè)應(yīng)用的晶須主要在人工控制條件下合成。制造晶須的材料分金屬、陶瓷和高分子材料三大類。已發(fā)現(xiàn)有100多種材料可制成晶須,主要是金屬、氧化物、碳化物、鹵化物、氮化物、石墨和高分子化合物。晶須可從過(guò)飽氣相、熔體、溶液或固體生長(zhǎng),常生長(zhǎng)成不同規(guī)格的纖維,其使用形態(tài)有原棉、松纖維、氈或紙。原棉(由藍(lán)寶石晶須構(gòu)成)具有很松散的結(jié)構(gòu),長(zhǎng)徑比為500~5000∶1,松密度為0.028g/cm。松纖維具有輕微交錯(cuò)的結(jié)構(gòu),長(zhǎng)徑比為10~200∶1。氈或紙狀的晶須,排列雜亂,長(zhǎng)徑比為250~2500∶1。
晶須分類
晶須可分為有機(jī)晶須和無(wú)機(jī)晶須兩大類。其中有機(jī)晶須主要有纖維素晶須、聚(丙烯酸丁酯-苯乙烯)晶須、聚(4-羥基苯甲酯)晶須(PHB晶須)等幾種類型,在聚合物中應(yīng)用較多。無(wú)機(jī)晶須主要包括陶瓷質(zhì)晶須(SiC,鈦酸鉀,硼酸鋁等)、無(wú)機(jī)鹽晶須(硫酸鈣,碳酸鈣等)和金屬晶須(氧化鋁,氧化鋅等)等,其中金屬晶須主要應(yīng)用于金屬基復(fù)合材料中,而陶瓷基晶須和無(wú)機(jī)鹽晶須則可應(yīng)用于陶瓷復(fù)合材料、聚合物復(fù)合材料等多個(gè)領(lǐng)域。
下表列了幾種主要晶須的性能:
晶須是指自然形成或者在人工控制條件下(主要形式)以單晶形式生長(zhǎng)成的一種纖維,其直徑非常小(微米數(shù)量級(jí)),不含有通常材料中存在的缺陷(晶界、位錯(cuò)、空穴等),其原子排列高度有序,因而其強(qiáng)度接近于完整晶體的理論值。其機(jī)械強(qiáng)度等于鄰接原子間力。晶須的高度取向結(jié)構(gòu)不僅使其具有高強(qiáng)度、高模量和高伸長(zhǎng)率,而且還具有電、光、磁、介電、導(dǎo)電、超導(dǎo)電性質(zhì)。晶須的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于其他短切纖維,主要用作復(fù)合材料的增強(qiáng)體,用于制造高強(qiáng)度復(fù)合材料。
世界上90%的咔唑是從煤焦油中得到的 ;也可由鄰氨基聯(lián)苯合成,然后用二重結(jié)晶精制。(1)合成法:以鄰氨基二苯胺為原料,經(jīng)亞硝酸處理,制得1-苯基-1,2,3-苯并,加熱后,失去氮而生成咔唑。(2)法:...
①將定量的水加入四口燒瓶中,升溫至60~0,開(kāi)動(dòng)攪拌器,然后一次性加入聚乙烯醇(1799)、聚丙烯酰胺、乳化劑、增稠劑和自來(lái)水。 2 ②繼續(xù)升溫至90~95℃,保持溫度1h以上,.直至聚乙烯醇(179...
稀土發(fā)光材料主要有三種制備方法,它們是: 1.氣相法:包括氣體冷凝法、真空蒸發(fā)法、濺射法、化學(xué)氣相沉積法(CVD)、等離子體法、化學(xué)氣相輸運(yùn)法等。 2.固相法:包括高溫固相合成法、自蔓延燃燒合成法(S...
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支撐體是陶瓷膜制備的基礎(chǔ),為陶瓷膜提供了機(jī)械強(qiáng)度.文章介紹了三種常見(jiàn)制備支撐體的方法及步驟,采用固相燒結(jié)法、凝膠注模法和冷凍干燥法制備支撐體.綜述了三種方法的制備原理和過(guò)程,以及優(yōu)缺點(diǎn).
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<正>一種涂覆氧化鋁晶須納米管增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的制備方法,先制備涂覆氧化鋁晶須納米管,然后將鎂合金粉導(dǎo)入涂覆氧化鋁晶須納米管材料懸濁液中得到混料,60~80℃真空烘干,再導(dǎo)入球磨坩堝,氬氣保護(hù)下球磨;50~100 MPa下冷壓壓制成預(yù)制塊;放入模具中,以7~10℃/min加熱速率加熱
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晶須硅(GX-Si02)
晶須硅性能特點(diǎn):
晶須硅硬度高、白度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、分散性好、熔點(diǎn)高、絕緣性好、燒失量低、抗沉淀性好,目前被應(yīng)用于涂料、油漆、塑料改性等領(lǐng)域,可顯著提高產(chǎn)品各項(xiàng)性能,降低生產(chǎn)成本。其是一種理想的新型功能性填充材料。
晶須硅物理性能:
纖維體長(zhǎng)度(µm)Particle size | 2-10 |
堆積密度(g/cm3)bulk density | 0.78 |
真實(shí)密度(g/cm3)true density | 2.3 |
色澤(白度%)color | ≥92 |
吸油率g(oil)/100g oil absorption | 28--36 |
PH值 | 6.8 |
水份(%) | ≤0.2 |
耐火度(℃)Melting point | 1700 |
莫氏硬度hardness (Mohs scale) | 7 |
燒失量Lost in ignition | ≤0.10% |
1.在工程塑料中應(yīng)用:
主要應(yīng)用于工程塑料改性。纖維狀的形體結(jié)構(gòu),較長(zhǎng)的長(zhǎng)徑比對(duì)塑料具有很好的增強(qiáng)、增韌作用,可替代玻璃纖維,大大降低生產(chǎn)成本;改善制品的外觀,降低收縮變形率、提高尺寸穩(wěn)定性;提高熱變形溫度、耐化學(xué)、防腐性能及機(jī)械加工性能;提高拉伸強(qiáng)度、抗撓曲強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐高溫和電絕緣性能。目前主要應(yīng)用于PA、PP、POM、PBT等塑料玻璃纖維改性及PE、聚脂、環(huán)氧樹(shù)脂及酚醛樹(shù)脂的填充,使的制品的力學(xué)性能及機(jī)械加工性能顯著提高。(注:用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面活性處理效果最好)
2.在涂料、油漆中應(yīng)用:
晶須硅材料,表面硬度達(dá)到莫氏7級(jí),填加于涂料、油漆中,與樹(shù)脂體系合理搭配可顯著提高產(chǎn)品的表面硬度,提高抗劃傷性和耐擦洗性能,適用于工業(yè)維護(hù)涂料。其具有的1700℃的耐高溫軟化點(diǎn)特性,可顯著提高產(chǎn)品的耐高溫、防火性能。
高純的二氧化硅成份,使其擁有極強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性,可顯著提高產(chǎn)品的耐酸堿、防腐蝕性能,特別適用于生產(chǎn)防腐涂料,用于環(huán)境較惡劣的工程施工。良好的分散性能,可提高涂料的噴涂效果,獨(dú)特的形體結(jié)構(gòu)使其能夠同樹(shù)脂體系很好的結(jié)合。
目前成功應(yīng)用于耐高溫涂料、防火涂料、不粘涂料、高檔陶瓷涂料、絕緣漆、防腐涂料、粉末涂料、卷鋼涂料等各類工業(yè)用維護(hù)涂料,大大提高應(yīng)用產(chǎn)品的性價(jià)比。
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晶須增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的性能比短纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料優(yōu)越,它具有較好的斷裂韌性、優(yōu)異的耐高溫蠕變性能、均一的強(qiáng)度以及較高的耐磨損性和耐腐蝕性。但這類材料的斷裂韌性往往低于連續(xù)纖維增強(qiáng)的陶瓷基復(fù)合材料。碳化硅晶須的加入會(huì)使氮化硅的燒結(jié)變得更困難,引入燒結(jié)助劑后可改善其燒結(jié)性能,所得復(fù)合材料具有較高強(qiáng)度。但是燒結(jié)助劑在提高燒結(jié)性能的同時(shí)也帶來(lái)了副作用,形成了玻璃相,這種玻璃相在高溫下與晶須及基體間的結(jié)合強(qiáng)度都很低,且玻璃相本身的強(qiáng)度低,對(duì)晶須還有強(qiáng)烈的腐蝕作用,從而會(huì)造成晶須強(qiáng)度下降,因此對(duì)復(fù)合材料的高溫強(qiáng)度不利。一般情況下,該復(fù)合材料的強(qiáng)度和韌性隨碳化硅晶須含量的增加而提高。
以晶須為增強(qiáng)體、陶瓷為基體,通過(guò)復(fù)合工藝制得的新型陶瓷材料。它既保留了陶瓷基體的主要特性,又通過(guò)晶須的增強(qiáng)增韌作用,改善了陶瓷基體的性能。材料可以用外加晶須與基體原料混合、成型、燒結(jié)而成(稱外加晶須補(bǔ)強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料);也可以在一定溫度下熱處理,使坯體內(nèi)部生長(zhǎng)出晶須,然后燒結(jié)而成(稱原位生長(zhǎng)晶須補(bǔ)強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料),前一種工藝容易控制晶須含量,但難以清除晶須團(tuán)聚現(xiàn)象,后者可以實(shí)現(xiàn)晶須均勻分布,但含量難以精確控制。合理的界面狀態(tài)有利于發(fā)揮晶須作用,獲得優(yōu)越性能。晶須增強(qiáng)陶瓷基材料比單一陶瓷材料性能好,但價(jià)格相對(duì)較高,主要用于國(guó)防工業(yè)航空航天以及精密機(jī)械零件等方面。