沥青作为一种可广泛应用于多种领域的功能材料备受关注。然而,常规沥青往往是从非清洁且不可持续的石油或煤焦油中提炼得到。随着能源可持续发展和低碳生产的需求,寻找一种高效、无毒、低成本且可从根源上解决沥青不可持续问题的途径迫在眉睫。另一方面,硫黄作为一种大量存在的资源亟待有效消耗,这是因为其不仅在自然界中分布较广,其作为工业废料,每年还有6000万吨的产量。因此,通过高转化率反应将大量存在亟待消耗的工业废料硫黄转化为功能材料是极具发展前景的。
一、类沥青材料的设计合成思路及基础表征
图1类沥青材料Sul-Sor-Egu的合成路线及基本表征。(A)沥青铺路的场景。(B)工业废料硫大量堆积的场景。类沥青材料的(C)反应路线,(D)红外,(E)XRD及(G)XPS表征。
二、类沥青性质
图2类沥青材料与70号沥青的性质对比。(A)Sul2-Sor3-Eug5的蠕变现象。(B)复模量(C)复黏度(D)储能模量(E)损耗模量的对比。(F)40℃下不同压力下,蠕变后恢复速率的对比。(G)60℃,100Pa下的蠕变恢复曲线。(H)温敏性对比。(I)不同温度下的黏度比较。
三、剪切变硬性质和机理
图3 Sul2-Sor3-Eug5的剪切变硬行为表现及机理。(A)类固体触地反弹(B)高应变速率下呈玻璃态。(C)Sul2-Sor3-Eug5在25℃下的扫频曲线。(D)Sul2-Sor3-Eug5在不同频率下的液固行为。(E)类沥青材料的剪切变硬和自修复机理。(F)不同金属配位对软-硬转化温度的调控。
四、自修复防水密封剂
图4自修复防水密封带(A)拉伸剪切强度测试示意图。(B)拉伸剪切强度对比。(C)Sul2-Sor2-Eug6的快速自修复能力。自修复防水密封带的(D)制备过程和(E)使用示意图。(F)商用防水密封带和(G)本文制备的防水密封带的密封效果和修复效果对比。
五、冲击防护装置和非牛顿流体减速带
图5冲击防护装置和非牛顿流体减速带(A)冲击防护装置的制备过程。(B)Sul2-Sor3-Eug5浸润过海绵与空白样品的吸能效果对比。(C)钢球掉落时的吸能效果。(D)拱形装置对手部的防护。(E)半圆形结构对鸡蛋的防护效果。(F)非牛顿流体减速带的减速机制示意图。(G)非牛顿流体减速带不同速度下的减速效果。
原文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202306886
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