瀝青作為一種可廣泛應用于多種領域的功能材料備受關注。然而,常規瀝青往往是從非清潔且不可持續的石油或煤焦油中提煉得到。隨著能源可持續發展和低碳生產的需求,尋找一種高效、無毒、低成本且可從根源上解決瀝青不可持續問題的途徑迫在眉睫。另一方面,硫黃作為一種大量存在的資源亟待有效消耗,這是因為其不僅在自然界中分布較廣,其作為工業廢料,每年還有6000萬噸的產量。因此,通過高轉化率反應將大量存在亟待消耗的工業廢料硫黃轉化為功能材料是極具發展前景的。
一、類瀝青材料的設計合成思路及基礎表征
圖1類瀝青材料Sul-Sor-Egu的合成路線及基本表征。(A)瀝青鋪路的場景。(B)工業廢料硫大量堆積的場景。類瀝青材料的(C)反應路線,(D)紅外,(E)XRD及(G)XPS表征。
二、類瀝青性質
圖2類瀝青材料與70號瀝青的性質對比。(A)Sul2-Sor3-Eug5的蠕變現象。(B)復模量(C)復黏度(D)儲能模量(E)損耗模量的對比。(F)40℃下不同壓力下,蠕變后恢復速率的對比。(G)60℃,100Pa下的蠕變恢復曲線。(H)溫敏性對比。(I)不同溫度下的黏度比較。
三、剪切變硬性質和機理
圖3 Sul2-Sor3-Eug5的剪切變硬行為表現及機理。(A)類固體觸地反彈(B)高應變速率下呈玻璃態。(C)Sul2-Sor3-Eug5在25℃下的掃頻曲線。(D)Sul2-Sor3-Eug5在不同頻率下的液固行為。(E)類瀝青材料的剪切變硬和自修復機理。(F)不同金屬配位對軟-硬轉化溫度的調控。
四、自修復防水密封劑
圖4自修復防水密封帶(A)拉伸剪切強度測試示意圖。(B)拉伸剪切強度對比。(C)Sul2-Sor2-Eug6的快速自修復能力。自修復防水密封帶的(D)制備過程和(E)使用示意圖。(F)商用防水密封帶和(G)本文制備的防水密封帶的密封效果和修復效果對比。
五、沖擊防護裝置和非牛頓流體減速帶
圖5沖擊防護裝置和非牛頓流體減速帶(A)沖擊防護裝置的制備過程。(B)Sul2-Sor3-Eug5浸潤過海綿與空白樣品的吸能效果對比。(C)鋼球掉落時的吸能效果。(D)拱形裝置對手部的防護。(E)半圓形結構對雞蛋的防護效果。(F)非牛頓流體減速帶的減速機制示意圖。(G)非牛頓流體減速帶不同速度下的減速效果。
原文鏈接:https://doi.org/10.1002/adfm.202306886
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