坡縷石及其微納米材料的改性與工程應(yīng)用

內(nèi)容概要

自20世紀(jì)80年代初期在貴州地區(qū)發(fā)現(xiàn)坡縷石礦床以來(lái)，該礦物已經(jīng)歷了礦物性檢測(cè)研究、礦物的初級(jí)利用的階段，進(jìn)入到作為納米材料及其應(yīng)用研究的新階段。何林編著的《坡縷石及其微納米材料的改性與工程應(yīng)用》著重圍繞貴州坡縷石礦及其微納米材料的改性和應(yīng)用基礎(chǔ)方面的相關(guān)問題進(jìn)行了探索研究。

作者簡(jiǎn)介

　　何林：1965年生，四川鹽亭人。1987年畢業(yè)于成都科技大學(xué)（現(xiàn)四川大學(xué)）精密機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)，1990年貴州工學(xué)院（現(xiàn)貴州大學(xué)）機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)碩士研究生畢業(yè)，2003年獲山東大學(xué)機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)博士學(xué)位?，F(xiàn)為貴州大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，機(jī)械工程學(xué)院院長(zhǎng)；兼任中國(guó)刀協(xié)切削先進(jìn)制造研究會(huì)副理事長(zhǎng)、貴州省機(jī)械工程學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)；貴州省第三批省管專家，享受國(guó)務(wù)院津貼專家。長(zhǎng)期從事制造技術(shù)及裝備、摩擦磨損與摩擦材料等方面的教學(xué)與研究，先后主持國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家“863”計(jì)劃、國(guó)家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)、貴州省科技重大專項(xiàng)等各類項(xiàng)目20多項(xiàng)，有多項(xiàng)研究成果通過鑒定驗(yàn)收，獲得省部級(jí)科技成果獎(jiǎng)勵(lì)3項(xiàng)、省部級(jí)榮譽(yù)3項(xiàng)，已獲國(guó)家專利16項(xiàng)，發(fā)表研究論文近70篇。

書籍目錄

第1章  坡縷石礦物概述
  1．1  貴州坡縷石礦產(chǎn)的概況
  1．1．1  貴州坡縷石納米礦的分布與產(chǎn)出形態(tài)
  1．1．2  貴州坡縷石的特性及用途
  1．2  坡縷石的相關(guān)研究及其應(yīng)用現(xiàn)狀
  1．2．1  關(guān)于坡縷石的研究現(xiàn)狀
  1．2．2  納米坡縷石的研究與應(yīng)用
  1．3  關(guān)于坡縷石納米礦研究的意義
  1．3．1  科學(xué)意義
  1．3．2  經(jīng)濟(jì)與社會(huì)價(jià)值
  1．4  小結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第2章  貴州坡縷石納米礦物檢測(cè)及其特征
  2．1  貴州坡縷石化學(xué)組成及其特點(diǎn)
  2．2  坡縷石礦物檢測(cè)與晶體結(jié)構(gòu)
  2．2．1  坡縷石的晶體結(jié)構(gòu)  
  2．2．2  坡縷石的x射線衍射特征
  2．2．3  坡縷石的紅外光譜特征
  2．3  坡縷石的成分分析
  2．3．1  坡縷石礦物成分的檢測(cè)方法
  2．3．2  坡縷石礦物的化學(xué)成分及特征
  2．4  坡縷石的形態(tài)
  2．5  坡縷石的理化特性
  2．5．1  帶電性
  2．5．2  陽(yáng)離子交換及其容量
  2．5．3  比表面積及其測(cè)定方法
  2．5．4  吸附性
  2．6  小結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第3章  坡縷石礦物的改性處理
  3．1  坡縷石的酸處理
  3．1．1  酸處理后的形態(tài)
  3．1．2  坡縷石的耐酸性和酸腐蝕后的成分變化
  3．1．3  酸處理后的物化性質(zhì)的變化
  3．2  坡縷石的堿處理
  3．3  坡縷石的熱處理
  3．3．1  熱處理分析和檢測(cè)方法
  3．3．2  坡縷石在熱處理過程中的結(jié)構(gòu)變化
  3．3．3  坡縷石熱處理后的理化性質(zhì)
  3．4  坡縷石有機(jī)改性處理
  3．4．1  有機(jī)活性劑處理
  3．4．2  偶聯(lián)劑改性處理概述
  3．4．3  改性方法及過程
  3．4．4  硅烷偶聯(lián)劑與坡縷石化學(xué)鍵合的檢測(cè)與性能
  3．5  無(wú)機(jī)鹽改性處理
  3．6  坡縷石的提純處理
  3．6．1  坡縷石的提純工藝
  3．6．2  坡縷石提純工藝的優(yōu)化
  3．7  小結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第4章  微粉坡縷石在摩擦制動(dòng)材料中的應(yīng)用
  4．1  摩擦材料性能特點(diǎn)及應(yīng)用概述
  4．1．1  摩擦材料的基本性能及其組分的功用
  4．1．2  摩擦材料的研究現(xiàn)狀和發(fā)展要求
  4．2  坡縷石粉體／樹脂二元摩擦材料的性能
  4．2．1  熱壓干混二元摩擦材料樣品的制備
  4．2．2  壓制力對(duì)摩擦試樣性能的影響
  4．2．3  坡縷石含量對(duì)二元摩擦性材料性能的影響
  4．2．4  坡縷石熱處理對(duì)二元摩擦材料性能的影響
  4．2．5  坡縷石表面改性對(duì)摩擦材料性能的影響
  4．2．6  石棉、海泡石、硅灰石和坡縷石纖維為增強(qiáng)組分的
  二元摩擦材料的性能
  4．3  改性坡縷石增強(qiáng)纖維的多元摩擦材料性能
  4．3．1  多元摩擦材料的基本組成
  4．3．2  多元摩擦材料中坡縷石不同含量對(duì)其摩擦學(xué)性能的影響
  4．4  小結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第5章  納米坡縷石的制備
  5．1  一維納米坡縷石的制備
  5．1．1  坡縷石集聚體的原始狀態(tài)
  5．1．2  坡縷石一維納米材料的制備方法
  5．1．3  坡縷石酸化反應(yīng)制備納米棒狀活性氧化硅
  5．2  坡縷石0維納米材料的制備
  5．2．1  一般0維納米材料的制備方法及其特點(diǎn)
  5．2．2  坡縷石0維納米材料的制備
  5．2．3  結(jié)果分析
  5．3  坡縷石納米復(fù)合材料的制備
  5．3．1  坡縷石載金納米復(fù)合材料的制備
  5．3．2  坡縷石載‘FiO：納米復(fù)合材料的制備
  5．3．3  坡縷石載銀復(fù)合納米材料的制備
  5．3．4  坡縷石／cu納米復(fù)合材料的制備
  5．4  小結(jié)。      參考文獻(xiàn)
第6章  納米坡縷石基體樹脂的制備及其摩擦材料的性能
  6．1  摩擦材料基體樹脂的納米坡縷石復(fù)合及其性能
  6．1．1  納米坡縷石復(fù)合熱固性酚醛樹脂的制備
  6．1．2  納米坡縷石改性的熱塑性PF(s—P／PPF)的制備
  6．2  樹脂編織型制動(dòng)帶的生產(chǎn)及其摩擦學(xué)性能
  6．2．1  編織型摩擦制動(dòng)帶的生產(chǎn)
  6．2．2  原位制備不同納米P添加量對(duì)產(chǎn)品摩擦性能的影響
  6．2．3  原位法制備不同納米P添加量對(duì)產(chǎn)品力學(xué)性能的影響
  6．2．4  納米P共混制備樹脂編織制動(dòng)帶的性能
  6．2．5  與桐油、硼酸及納米SiO2改性樹脂的編織型制動(dòng)帶的
  性能對(duì)比
  6．3  用S-P／TPF-1．0和s-P／PPF制備的半金屬摩擦片
  及其性能
  6．3．1  用S—P／TPF-1．0濕法制備半金屬摩擦材料及其性能
  6．3．2  用s—P／PPF干法制備半金屬摩擦材料及其性能
  6．4  小結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第7章  納米坡縷石及其復(fù)合材料的減摩和自修復(fù)作用
  7．1  摩擦副的抗磨自修復(fù)性和減摩性概述
  7．1．1  軟修復(fù)
  7．1．2  硬修復(fù)
  7．1．3  減摩性
  7．2  納米潤(rùn)滑劑的減摩、抗磨機(jī)理及研究現(xiàn)狀
  7．2．1  軟金屬納米材料的摩擦學(xué)性能
  7．2．2  硬相納米材料的自修復(fù)和減摩作用
  7．2．3  軟、硬相復(fù)合納米材料的摩擦學(xué)性能
  7．3  納米坡縷石及其復(fù)合材料作為潤(rùn)滑添加劑的摩擦學(xué)性能
  7．3．1  單一納米坡縷石潤(rùn)滑劑的減摩和自修復(fù)性能
  7．3．2  坡縷石載銀納米材料的減摩和自修復(fù)性能
  7．3．3  坡縷石／cu復(fù)合納米材料的減摩和自修復(fù)性能
  7．4  小結(jié)
  參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　2.5.4 吸附性　　1.坡縷石吸附的類型及其特點(diǎn)　　由于坡縷石具有很大的比表面積，決定了其吸附性能十分突出，使之在催化、脫色、凈化和納米復(fù)合材料制備等方面有極強(qiáng)的作用效應(yīng)，而被相應(yīng)的領(lǐng)域所利用。坡縷石的吸附性質(zhì)可以分為物理吸附和化學(xué)吸附兩大類?！　∥锢砦绞欠肿又g的范德瓦爾斯力的作用將吸附質(zhì)吸于吸附劑表面，其作用來(lái)源于高的表面能。由于坡縷石具有大的內(nèi)外表面積，所以物理吸附性質(zhì)十分明顯，這種吸附發(fā)生在內(nèi)外表面上。　　化學(xué)吸附是吸附劑與吸附質(zhì)通過化學(xué)鍵力作用而產(chǎn)生的吸附。這種化學(xué)鍵力作用在坡縷石表面形成三類吸附中心“：①結(jié)構(gòu)內(nèi)部硅氧四面體，不等價(jià)類質(zhì)同像替代，產(chǎn)生負(fù)電荷，必然有等量的異號(hào)離子吸附于表面，達(dá)到平衡；②在棒晶纖維邊緣與M9一與配位的結(jié)晶水分子形成氫鍵，另一方面，由于該點(diǎn)帶有正電荷，可以吸附陰離子基團(tuán)物質(zhì)；③在硅氧四面體外層表面上的硅氧基團(tuán)Si-O-Si等出現(xiàn)破鍵并水解形成硅醇等基團(tuán)R-OH，該基團(tuán)可以接受外來(lái)離子并進(jìn)行離子交換，也可以與外表面物理吸附分子進(jìn)行結(jié)合，還可以與有機(jī)物形成共價(jià)鍵結(jié)合。實(shí)際上三種吸附中心的吸附過程不純粹是化學(xué)吸附，它包含了物理吸附和離子交換吸附，例如第二種吸附中心含有氫鍵吸附就屬于物理性質(zhì)的。第一、第三種吸附中心含有電荷吸引離子和離子交換形成的吸附，實(shí)際上是離子交換吸附，只不過這種過程需要在溶液中進(jìn)行，且離子鍵相對(duì)較弱而已。離子交換吸附占據(jù)整個(gè)吸附的比重很小。需要指出的是化學(xué)吸附的起初階段必須經(jīng)歷物理吸附過程，而后轉(zhuǎn)化為化學(xué)吸附，這種轉(zhuǎn)化受溫度影響較大，溫度低有利于物理吸附，適當(dāng)高的溫度有利于形成化學(xué)吸附。坡縷石的化學(xué)吸附是其吸附作用的最主要的體現(xiàn)?！　∑驴|石對(duì)物質(zhì)的吸附具有選擇性，對(duì)極性分子具有較強(qiáng)的吸附能力，對(duì)陰離子聚合物可以在具有中性電解質(zhì)（鹽類）的陽(yáng)離子的橋接下對(duì)其吸附。坡縷石對(duì)極性分子物質(zhì)的吸附能力隨極性減弱而減弱，如對(duì)不同物質(zhì)的吸附能力表現(xiàn)為水〉醇〉醛〉酮〉正烯〉中性脂〉芳烴〉環(huán)烷烴〉烷烴，非極性分子如O2不能被坡縷石吸附?？偠灾?，坡縷石吸附能力取決于比表面積，而吸附能力的選擇性與礦物結(jié)構(gòu)、孔道的形狀尺寸有關(guān)?！　?.坡縷石對(duì)水的吸附作用　　坡縷石對(duì)不同物質(zhì)的吸附能力和吸附機(jī)理是不相同的，例如除了對(duì)水外，對(duì)重金屬、色素、高聚物等吸附機(jī)理和影響因素就各有差異，坡縷石對(duì)這些物質(zhì)的吸附能力和吸附機(jī)理的分析在后面有關(guān)應(yīng)用的章節(jié)中均有所提及。另外，經(jīng)過改性或熱處理的坡縷石的吸附能力會(huì)有較大的改變，該變化規(guī)律和影響機(jī)理等內(nèi)容也將在后續(xù)的相應(yīng)章節(jié)中加以介紹。此處僅對(duì)未處理坡縷石的水吸附機(jī)理作簡(jiǎn)單分析。　　坡縷石吸附水包括外表面的吸附水和內(nèi)孔道的吸附水、沸石水。該吸附水在一定溫度條件和一定干燥真空條件下可以作為脫附水排出，該過程是一個(gè)可逆的過程，說明水分子進(jìn)入坡縷石孔道并被吸附是比較容易實(shí)現(xiàn)的。研究坡縷石對(duì)水的吸附作用：一方面可以獲得脫水坡縷石的干燥性能；另一方面可以對(duì)某些改性劑溶液的改性作用機(jī)理做出解釋?！　∑驴|石的水吸附吸水率的測(cè)定常常利用吸附水和脫附水的可逆過程來(lái)進(jìn)行。由于從干燥狀態(tài)到吸附飽和狀態(tài)的吸水量與吸水飽和狀態(tài)被干燥脫出的水量相等，而測(cè)定脫水量比測(cè)定吸附過程的水量相對(duì)較容易，所以吸水試驗(yàn)研究常常采用脫水量測(cè)試來(lái)進(jìn)行?！　　?/pre>








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