坡縷石及其微納米材料的改性與工程應用（簡體書）

何林，1965年生，四川鹽亭人。1987年畢業于成都科技大學（現四川大學）精密機械設計與制造專業，1990年貴州工學院（現貴州大學）機械制造及其自動化專業碩士研究生畢業，2003年獲山東大學機械制造及其自動化專業博士學位。現為貴州大學教授，博士生導師，機械工程學院院長；兼任中國刀協切削先進制造研究會副理事長、貴州省機械工程學會副理事長；貴州省第三批省管專家，享受國務院津貼專家。長期從事制造技術及裝備、摩擦磨損與摩擦材料等方面的教學與研究，先后主持國家自然科學基金、國家“863”計劃、國家級教學團隊、貴州省科技重大專項等各類項目20多項，有多項研究成果通過鑒定驗收，獲得省部級科技成果獎勵3項、省部級榮譽3項，已獲國家專利16項，發表研究論文近70篇。

《坡縷石及其微納米材料的改性與工程應用》講述了自20世紀80年代初期在貴州地區發現坡縷石礦床以來，該礦物已經歷了礦物性檢測研究、礦物的初級利用的階段，進入到作為納米材料及其應用研究的新階段。《坡縷石及其微納米材料的改性與工程應用》著重圍繞貴州坡縷石礦及其微納米材料的改性和應用基礎方面的相關問題進行了探索研究。

第1章 坡縷石礦物概述
1.1 貴州坡縷石礦產的概況
1.1.1 貴州坡縷石納米礦的分布與產出形態
1.1.2 貴州坡縷石的特性及用途
1.2 坡縷石的相關研究及其應用現狀
1.2.1 關于坡縷石的研究現狀
1.2.2 納米坡縷石的研究與應用
1.3 關于坡縷石納米礦研究的意義
1.3.1 科學意義
1.3.2 經濟與社會價值
1.4 小結
參考文獻
第2章 貴州坡縷石納米礦物檢測及其特征
2.1 貴州坡縷石化學組成及其特點
2.2 坡縷石礦物檢測與晶體結構
2.2.1 坡縷石的晶體結構
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方法
2.3.2 坡縷石礦物的化學成分及特征
2.4 坡縷石的形態
2.5 坡縷石的理化特性
2.5.1 帶電性
2.5.2 陽離子交換及其容量
2.5.3 比表面積及其測定方法
2.5.4 吸附性
2.6 小結
參考文獻
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
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 熱處理分析和檢測方法
3.3.2 坡縷石在熱處理過程中的結構變化
3.3.3 坡縷石熱處理后的理化性質
3.4 坡縷石有機改性處理
3.4.1 有機活性劑處理
3.4.2 偶聯劑改性處理概述
3.4.3 改性方法及過程
3.4.4 硅烷偶聯劑與坡縷石化學鍵合的檢測與性能
3.5 無機鹽改性處理
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化
3.7 小結
參考文獻
第4章 微粉坡縷石在摩擦制動材料中的應用
4.1 摩擦材料性能特點及應用概述
4.1.1 摩擦材料的基本性能及其組分的功用
4.1.2 摩擦材料的研究現狀和發展要求
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 壓制力對摩擦試樣性能的影響
4.2.3 坡縷石含量對二元摩擦性材料性能的影響
4.2.4 坡縷石熱處理對二元摩擦材料性能的影響
4.2.5 坡縷石表面改性對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組分的二元摩擦材料的性能
4.3 改性坡縷石增強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其摩擦學性能的影響
4.4 小結
參考文獻
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
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
5.2.2 坡縷石0維納米材料的制備
5.2.3 結果分析
5.3 坡縷石納米復合材料的制備
5.3.1 坡縷石載金納米復合材料的制備
5.3.2 坡縷石載‘FiO：納米復合材料的制備
5.3.3 坡縷石載銀復合納米材料的制備
5.3.4 坡縷石／cu納米復合材料的制備
5.4 小結。
參考文獻
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合及其性能
6.1.1 納米坡縷石復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 樹脂編織型制動帶的生產及其摩擦學性能
6.2.1 編織型摩擦制動帶的生產
6.2.2 原位制備不同納米P添加量對產品摩擦性能的影響
6.2.3 原位法制備不同納米P添加量對產品力學性能的影響
6.2.4 納米P共混制備樹脂編織制動帶的性能
6.2.5 與桐油、硼酸及納米SiO2改性樹脂的編織型制動帶的
性能對比
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
參考文獻
第7章 納米坡縷石及其復合材料的減摩和自修復作用
7.1 摩擦副的抗磨自修復性和減摩性概述
7.1.1 軟修復
7.1.2 硬修復
7.1.3 減摩性
7.2 納米潤滑劑的減摩、抗磨機理及研究現狀
7.2.1 軟金屬納米材料的摩擦學性能
7.2.2 硬相納米材料的自修復和減摩作用
7.2.3 軟、硬相復合納米材料的摩擦學性能
7.3 納米坡縷石及其復合材料作為潤滑添加劑的摩擦學性能
7.3.1 單一納米坡縷石潤滑劑的減摩和自修復性能
7.3.2 坡縷石載銀納米材料的減摩和自修復性能
7.3.3 坡縷石／cu復合納米材料的減摩和自修復性能
7.4 小結
參考文獻

2.5.4 吸附性
1.坡縷石吸附的類型及其特點
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、凈化和納米復合材料制備等方面有極強的作用效應，而被相應的領域所利用。坡縷石的吸附性質可以分為物理吸附和化學吸附兩大類。
物理吸附是分子之間的范德瓦爾斯力的作用將吸附質吸于吸附劑表面，其作用來源于高的表面能。由于坡縷石具有大的內外表面積，所以物理吸附性質十分明顯，這種吸附發生在內外表面上。
化學吸附是吸附劑與吸附質通過化學鍵力作用而產生的吸附。這種化學鍵力作用在坡縷石表面形成三類吸附中心”：①結構內部硅氧四面體，不等價類質同像替代，產生負電荷，必然有等量的異號離子吸附于表面，達到平衡；②在棒晶纖維邊緣與M9一與配位的結晶水分子形成氫鍵，另一方面，由于該點帶有正電荷，可以吸附陰離子基團物質；③在硅氧四面體外層表面上的硅氧基團Si—O—Si等出現破鍵并水解形成硅醇等基團R—OH，該基團可以接受外來離子并進行離子交換，也可以與外表面物理吸附分子進行結合，還可以與有機物形成共價鍵結合。實際上三種吸附中心的吸附過程不純粹是化學吸附，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，實際上是離子交換吸附，只不過這種過程需要在溶液中進行，且離子鍵相對較弱而已。離子交換吸附占據整個吸附的比重很小。需要指出的是化學吸附的起初階段必須經歷物理吸附過程，而后轉化為化學吸附，這種轉化受溫度影響較大，溫度低有利于物理吸附，適當高的溫度有利于形成化學吸附。坡縷石的化學吸附是其吸附作用的最主要的體現。
坡縷石對物質的吸附具有選擇性，對極性分子具有較強的吸附能力，對陰離子聚合物可以在具有中性電解質（鹽類）的陽離子的橋接下對其吸附。坡縷石對極性分子物質的吸附能力隨極性減弱而減弱，如對不同物質的吸附能力表現為水>醇>醛>酮>正烯>中性脂>芳烴>環烷烴>烷烴，非極性分子如O2不能被坡縷石吸附。總而言之，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構、孔道的形狀尺寸有關。
2.坡縷石對水的吸附作用
坡縷石對不同物質的吸附能力和吸附機理是不相同的，例如除了對水外，對重金屬、色素、高聚物等吸附機理和影響因素就各有差異，坡縷石對這些物質的吸附能力和吸附機理的分析在后面有關應用的章節中均有所提及。另外，經過改性或熱處理的坡縷石的吸附能力會有較大的改變，該變化規律和影響機理等內容也將在后續的相應章節中加以介紹。此處僅對未處理坡縷石的水吸附機理作簡單分析。
坡縷石吸附水包括外表面的吸附水和內孔道的吸附水、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，該過程是一個可逆的過程，說明水分子進入坡縷石孔道并被吸附是比較容易實現的。研究坡縷石對水的吸附作用：一方面可以獲得脫水坡縷石的干燥性能；另一方面可以對某些改性劑溶液的改性作用機理做出解釋。
坡縷石的水吸附吸水率的測定常常利用吸附水和脫附水的可逆過程來進行。由于從干燥狀態到吸附飽和狀態的吸水量與吸水飽和狀態被干燥脫出的水量相等，而測定脫水量比測定吸附過程的水量相對較容易，所以吸水試驗研究常常采用脫水量測試來進行。