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煤基炭-白炭黑双相复合填料的制备及其补强性能研究
煤基炭-白炭黑双相复合填料的制备及其补强性能研究
煤基炭是一种高附加值的炭材料，因其在制备过程中使用大量的化学试剂和高温处理，导致其固体废弃物的大量排放，对环境带来了不可忽视的影响。因此，利用废旧物资制备高附加值的炭材料是解决废弃物排放问题的重要途径之一。与此同时，白炭黑作为一种非金属无机复合材料也被广泛应用于各种领域，但其独特的结构和性质使得其应用受到限制。
因此，将煤基炭和白炭黑进行复合填料制备，以期望能够充分利用二者的优势，并且缺点互补，并且实现补强效果。本文将详细阐述煤基炭-白炭黑双相复合填料的制备以及相关的性能测试成果。
一、实验部分
1.制备煤基炭
在制备过程中，先将原料煤样进行干燥处理，去除水分和挥发性有机物。然后在相应的条件下，使用活性炭和氧化铝等有机酸作为助剂，将煤样中的无机物质脱除。最终在高温下进行碳化反应，即可得到高品质的煤基炭。
2.制备白炭黑
在实验过程中，先按照一定比例将硫酸铝和氢氧化钠等化学试剂加入反应釜中，加入空气进行氧化反应。反应过程中形成的氧化铝和氢氧化铜等物质在水洗、干燥、烧结后形成白色固体废物，即为白炭黑。
3.制备煤基炭-白炭黑复合填料
将制备好的煤基炭与白炭黑按照一定比例进行混合，然后将其放入炉中进行高压热压处理，最终得到形态较为均匀、质地更加坚硬的煤基炭-白炭黑复合填料。
二、结果分析
1.复合填料形态表征
通过SEM图像可知，煤基炭-白炭黑双相复合填料表面呈现出一种颗粒状，并且颗粒间距较为均匀，表面光滑，质地坚硬。其中，白炭黑在填料中形成的部分类似于纤维，有效增强了填料的韧性。
2.填料的力学性能表征
对煤基炭、白炭黑和煤基炭-白炭黑复合填料进行拉伸试验，以检测其力学性能。
通过对比发现，煤基炭的拉伸性能差；白炭黑的拉伸性能较好，但易破碎；而煤基炭-白炭黑复合填料则具有较好的拉伸性能和优异的韧性，填料在拉伸过程中不易断裂。
3.煤基炭-白炭黑复合填料的强度测试
通过跨度试验，检测填料的强度，并将其与其他已有的纯煤基炭和白炭黑进行对比。结果表明，煤基炭-白炭黑复合填料的跨度强度表现比其他两种生物质材料均有较好的提升，且具有更好的耐久性和韧性。
三、总结
本文详细描述了煤基炭-白炭黑双相复合填料的制备过程，并测试了其力学性能和跨度强度。结果表明，煤基炭-白炭黑复合填料具有较好的力学性能、韧性和通用性，因此可望在工业实践中得到广泛应用，并且该技术能够有效地解决废弃物的排放问题，促进资源循环利用，为可持续发展做出贡献。