铜尾矿/树脂空心建筑模板的界面-结构协同设计策略

《Polymer Composites》：Interface-Structure Synergistic Design Strategy for Copper Tailings/Resin Hollow Building Templates

铜尾矿经钛酸酯偶联剂改性后显著提升与聚丙烯/EVA复合材料的界面相容性，晶型增加9.6%，热稳定性达458℃，力学性能提升59.8%-25.5%。通过ABAQUS有限元模拟优化空心模板结构，实现性能与成本的平衡。

　　

摘要

目前，大量的铜尾矿（CTs）主要被用于低价值的应用领域，如水泥掺合料和陶瓷原料，而关于其在聚合物复合材料中高价值应用的研究却非常有限。在本研究中，铜尾矿通过硅烷偶联剂（KH570）和钛酸盐偶联剂（HY105）进行改性，制备得到了S-CT和T-CT两种改性材料，并将其引入聚丙烯（PP）/乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）基体中。研究人员采用了多种表征技术，包括X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、机械性能测试（拉伸、弯曲、冲击）、动态力学分析（DMA）、热重分析和差示扫描量热法，来研究这些改性材料对复合材料性能的影响。同时，还利用ABAQUS有限元软件对空心建筑模板的结构进行了优化，并进行了成本效益分析。结果表明，T-CT材料的接触角为64.5°，具有显著提高的疏水性和优异的与PP/EVA基体的相容性。T-CT/PP/EVA复合材料的结晶度提高了9.6%，热稳定性增强（最高降解温度达到458°C），机械性能也得到了显著改善（拉伸强度提高了59.8%，弯曲强度提高了12.0%，弯曲模量提高了37.3%，冲击强度提高了25.5%）。为了优化空心建筑模板的设计和成本效益，研究人员使用ABAQUS/Explicit软件对多种模板结构进行了有限元模拟。通过2D等高线图表示的成本效益分析结果表明，这种分析方法为平衡材料性能和成本提供了有效途径。本研究为铜尾矿在建筑行业中的高价值利用提供了理论基础和实践指导。

利益冲突

作者声明不存在任何利益冲突。