碳纳米管表面原位生长SiC及其增强油井水泥力学性能研究

发布时间：2022-07-13 15:54

　　碳纳米管（CNT）具有典型的纳米结构,其表现出的高抗拉强度、高长径比、高径向弹性变形能力和高韧性使得其作为一种理想的增强材料。碳纳米管添加入基体中制得机械性能优异的复合材料而被广泛研究。本研究通过电火花等离子烧结技术成功制备了表面原位生长SiC/的碳纳米管,并通过X射线衍射法检测了碳纳米管表面的SiC存在,用扫描电镜、透射电镜观察了表面原位生长SiC/碳纳米管的表面形貌,用拉曼光谱仪检测了SiC的存在对碳纳米管结构的影响,用综合热分析仪检测了其抗氧化性能,用分光光度计,电泳光散射法检测其在水中的分散稳定性。初步研究了熔盐法处理碳纳米管,获得了分散性能优异的碳纳米管悬浮液。通过调整工艺参数和配料比,测得温度为1300°C,反应时间15min,硅粉掺入量为15wt.%时,制备的表面原位生长SiC/碳纳米管的分散性能最为优异。将表面原位生长SiC/碳纳米管添加到油井水泥中,制备出SiC/碳纳米管增强油井水泥复合材料。油井水泥在添加了原始碳纳米管和表面原位生长SiC/的碳纳米管后,抗折强度显著增加。当原始碳纳米管掺量为0.2wt.%时,油井水泥的抗折强度达到最大值,7天和28天的抗折强度分别为... 

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 水泥的分类与性能
        1.2.1 水泥的分类
        1.2.2 油井水泥的性质
    1.3 碳纳米管的性能与表面改性方法
        1.3.1 碳纳米管的性质
        1.3.2 碳纳米管的表面改性方法
    1.4 碳纳米管油井水泥复合材料的研究进展和发展趋势
        1.4.1 国内外研究进展
        1.4.2 碳纳米管增强水泥复合材料的发展趋势
    1.5 本论文研究的内容与目标
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 研究目标
第2章 试验材料及方法
    2.1 引言
    2.2 实验材料
    2.3 实验内容
        2.3.1 碳纳米管表面原位生长SiC制备
        2.3.2 SiC/碳纳米管油井水泥复合材料制备
        2.3.3 SiC/碳纳米管油井水泥复合材料流动度实验
        2.3.4 SiC/碳纳米管油井水泥复合材料抗折强度实验
        2.3.5 SiC/碳纳米管油井水泥复合材料抗压强度实验
    2.4 实验表征方法
        2.4.1 XRD分析
        2.4.2 Raman分析
        2.4.3 热分析
        2.4.4 紫外可见光吸收光谱分析
        2.4.5 FE-SEM分析
        2.4.6 TEM分析
        2.4.7 BET分析
    2.5 本章小结
第3章 碳纳米管表面原位生长SiC
    3.1 温度对碳纳米管表面原位生长SiC的影响
    3.2 SiC/碳纳米管的表面形貌
    3.3 SiC/碳纳米管的性能检测与分析
        3.3.1 SiC/碳纳米管拉曼光谱分析
        3.3.2 SiC/碳纳米管抗氧化性能分析
        3.3.3 SiC/碳纳米管分散性能分析
        3.3.4 SiC/碳纳米管分散稳定性能分析
    3.4 熔盐法处理碳纳米管
        3.4.1 原始碳纳米管与熔盐处理后碳纳米管表面形貌
        3.4.2 原始碳纳米管与熔盐处理后碳纳米管性能分析
    3.5 本章小结
第4章 碳纳米管增强油井水泥的力学性能
    4.1 碳纳米管对油井水泥浆体性能的影响
        4.1.1 碳纳米管对油井水泥净浆密度的影响
        4.1.2 碳纳米管对油井水泥砂浆流动度的影响
    4.2 碳纳米管添加对油井水泥力学性能的影响
        4.2.1 碳纳米管添加对油井水泥抗折强度的影响
        4.2.2 碳纳米管添加对油井水泥断裂韧性的影响
        4.2.3 碳纳米管添加对油井水泥抗压强度的影响
    4.3 碳纳米管增强油井水泥微观机理分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间承担的科研任务与主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米技术在高性能混凝土应用中的研究进展[J]. 李君尉.  建材发展导向. 2017(20)
[2]固井水泥石增韧材料的研究进展[J]. 俞嘉敏,李明,靳建洲,于永金,刘萌.  硅酸盐通报. 2017(09)
[3]碳纳米管复合材料的最新研究进展[J]. 尚宏周,何俊男,赵敬东,孙晓然,韩利华.  应用化工. 2017(03)
[4]聚合物对油井水泥石微观结构和抗腐蚀性能的影响[J]. 代丹,岳蕾,罗宇维,赵琥,孟佳佳,王雪山,阎培渝.  电子显微学报. 2016(03)
[5]石墨烯和碳纳米管水泥基复合材料研究进展[J]. 刘琼,许清风,李向民.  混凝土与水泥制品. 2016(03)
[6]碳纳米管的功能化及其在复合材料中的应用分析[J]. 沈梦楠.  化工设计通讯. 2016(01)
[7]国内外堵漏剂的研究进展[J]. 潘一,温峥,杨双春,付长顺.  油田化学. 2015(04)
[8]碳酸钙晶须对油井水泥增强抗收缩机理及应用[J]. 郭小阳,唐琪,黄成霞,林銮.  钻井液与完井液. 2015(05)
[9]碳酸钙晶须增强油井水泥石的力学性能[J]. 李兴奎,庄稼.  油田化学. 2015(03)
[10]水镁石纤维增强油井水泥石性能研究[J]. 李兴奎,庄稼.  油田化学. 2015(02)

博士论文
[1]碳纳米管和石墨烯的制备及应用研究[D]. 胡晓阳.郑州大学 2013

硕士论文
[1]水泥行业循环经济价值流管理研究[D]. 刘娴.中南大学 2012
[2]高温油井水泥缓凝剂的研制[D]. 董文博.西南石油大学 2012
[3]碳纳米管的功能化及其在复合材料中的应用[D]. 郑伟玲.汕头大学 2009



本文编号：3660328