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异氰酸酯自修复微胶囊的制备与性能研究

异氰酸酯自修复微胶囊的制备与性能研究

作者：梁丰收西安工业大学

学位级别：硕士

自修复微胶囊的制备、结构性能调控及其在自修复复合材料中的应用研究近年来受到研究者的广泛关注,是功能高分子材料领域的研究热点之一。埋入自修复微胶囊的材料可以大大增加其使用寿命,减少相关系统的维护和保养费用。目前,对应用于... 详细信息

自修复微胶囊的制备、结构性能调控及其在自修复复合材料中的应用研究近年来受到研究者的广泛关注,是功能高分子材料领域的研究热点之一。埋入自修复微胶囊的材料可以大大增加其使用寿命,减少相关系统的维护和保养费用。目前,对应用于自修复领域的微胶囊,科研人员对于壳材和芯材的选择及制备工艺有较多的研究,而对直接影响后期自修复效率的因素问题,如微胶囊芯材包封效率、稳定性等关注较少。本研究采用界面聚合和“点击”反应两种方法制备具有较高芯材稳定性,包封效率可控的自修复微胶囊。对微胶囊的性能进行了较为深入的研究并将其分散在环氧树脂样条中制备自修复材料,初步研究了自修复效果,研究结果对制备芯材可控并保持良好的芯材活性的微胶囊具有重要的意义。主要研究内容包括:首先,采用界面聚合法,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为芯材,甲苯二异氰酸酯(TDI)的预聚物拜耳L-75和1,4丁二醇(BDO)为壁材,制备出壳层为聚氨酯的异氰酸酯型微胶囊。使用傅里叶变换红外分光光度计(FT-IR)表征了微胶囊的化学结构;光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)表征了微胶囊的形貌和粒径分布;热重分析仪(TGA)表征了微胶囊的热稳定性,分别对芯材、壳材和微胶囊进行TGA热分析,并计算出微胶囊的芯材含量和包封效率。探讨了不同乳化剂、乳化剂用量、乳化转速以及BDO加入量等参数对微胶囊形貌、粒径分布、芯材含量和包封效率的影响,确定了制备微胶囊的最佳工艺条件。结果表明,IPDI作为芯材被预聚物L-75所形成的聚氨酯壳层成功包覆,制备的微胶囊外观呈球形,微胶囊壳层光滑致密。对比添加BDO扩链剂制备的微胶囊,发现阿拉伯胶(GA)用量占芯壁质量17.4%,乳化转速为600rpm,扩链剂BDO质量分数为11.7%时,所制备的异氰酸酯微胶囊囊心质量分数为55.69%,包封率达到83%,平均粒径为48.77μm。制备的微胶囊粒径分布较窄,热稳定性优良,微胶囊形貌、包封效率及芯材含量较为理想。其次,采用“点击”反应制备异氰酸酯型微胶囊,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为芯材,三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)(TMMP)和三甲基硅基乙炔(TMSA)为壁材,制备出壳层为聚硫醚网络结构的异氰酸酯型微胶囊。使用傅里叶变换红外分光光度计(FT-IR),光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等分别表征了水解PGMA颗粒和微胶囊的化学结构,形貌,粒径大小等,并计算出微胶囊的粒径分布等参数。探讨了不同硫醇、不同光引发剂、UV光固化时间、芯壁质量比及水解PGMA颗粒浓度等参数对微胶囊形貌和粒径分布的影响,确定了制备微胶囊的最佳工艺条件。结果表明,IPDI作为芯材被“点击”反应所生成的聚硫醚壳层成功包覆,制备的微胶囊外观呈球形。对比不同水解PGMA颗粒制备方法,发现使用TMMP硫醇、选取光引发剂2959、UV光固化时间为30 Min,芯壁质量比为1:1、水解PGMA颗粒浓度为1.5wt%时制备的微胶囊平均粒径为76.4μm,粒径分布较窄,微胶囊尺寸分布和外观形貌较为理想。最后,选用界面聚合法制备得到的微胶囊埋入环氧树脂样条制备自修复样条,采用材料万能试验机对样条进行力学性能测试,并研究了自修复环氧树脂样条的自修复性能。研究发现,拉伸后的环氧树脂自修复样条在潮湿环境中浸泡24小时后,再次测得的应力值为初始值的83%,基本可以完成自愈合。

关键词：微胶囊异氰酸酯界面聚合 “点击”反应自修复

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三相四桥臂逆变电源控制研究

三相四桥臂逆变电源控制研究

作者：梁丰收西南交通大学

学位级别：硕士

传统的三相逆变器采用三桥臂主电路结构,当三相负载对称时,电源输出电压三相对称;但是当三相负载不对称时,负载中性点电位将会发生漂移,输出三相电压不再对称。针对于此,有学者提出一种三相四桥臂的拓扑形式相四桥臂结构可以解决负载不... 详细信息

传统的三相逆变器采用三桥臂主电路结构,当三相负载对称时,电源输出电压三相对称;但是当三相负载不对称时,负载中性点电位将会发生漂移,输出三相电压不再对称。针对于此,有学者提出一种三相四桥臂的拓扑形式相四桥臂结构可以解决负载不对称时的中性点漂移问题,保持输出电压对称。本文以采用三相四桥臂作为逆变电源主电路拓扑,开展其控制技术研究。本文先研究了三相四桥臂逆变器在a-b-c坐标系、α-β-O坐标系和d-q-O坐标系下数学模型,并从理论和实验上分析了三相不平衡机理,建立了d-q-O和r-s-O的双同步旋转坐标系。然后,详细分析了在a-b-c坐标下,三相四桥臂逆变器的空间矢量调制理论,并将其用于所设计的系统控制中,以提高电源输出三相电压的质量,减少谐波分量。在实验仿真中,本文建立了三相四桥臂逆变电源的仿真系统。采用电容电流内环、电容电压外环的双闭环控制,在双同步旋转坐标系下,分别对三相四桥臂逆变电源输出电压的正序、负序、零序分量进行控制。针对可能出现的负载情况,如空载、满载、半载、突加负载、负载端电压波动、非线性负载和三相不对称负载等情况,分别进行了系统仿真。为了体现三相四桥臂逆变系统在带不对称负载时的优势,本文又建立了相同仿真参数的三相三桥臂逆变系统。重点对比了两者分别在带不对称负载时的情况。实验证明,所建立的采用正序、负序、零序闭环控制的三相四桥臂逆变电源具有系统响应快、精度高、THD小、抗干扰能力强、带非线性负载能力强,尤其是具有很强的带不对称负载能力,验证了整个系统的优越性。

关键词：三相四桥臂不对称负载三维空间矢量调制

码头岸坡被动桩工作特性及岸坡桩基相互作用分析

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码头岸坡被动桩工作特性及岸坡桩基相互作用分析

作者：梁丰收重庆交通大学

学位级别：硕士

三峡库区由于水位变幅大、岸坡地形和地质情况复杂等特殊的水文地质条件,码头建设采用人工回填形成高大岸坡和桩基斜坡道或栈桥复合结构的形式较多,近年来由于回填形成岸坡造成码头桩基出现较大偏位的工程案例已经出现多起。本文针对新... 详细信息

三峡库区由于水位变幅大、岸坡地形和地质情况复杂等特殊的水文地质条件,码头建设采用人工回填形成高大岸坡和桩基斜坡道或栈桥复合结构的形式较多,近年来由于回填形成岸坡造成码头桩基出现较大偏位的工程案例已经出现多起。本文针对新出现的工程问题,对码头岸坡被动桩工作特性及岸坡-桩基相互作用展开以下研究:首先,针对简化的岸坡桩基相互作用体系建立了有限元模型,利用摩擦接触来模拟桩土相互作用的接触非线性特性,计算分析了在土体推力作用下桩基的工作性状,计算结果表明即使岸坡本身安全系数高于1.25,但岸坡土体变形引起的桩基位移和内力仍不可忽视,岩土分界交界面处桩基受力最不利。运用单因素分析法对影响桩基受力的因素进行分析,结果表明:土体强度越高被动桩弯矩和位移越小,反之就越大,但桩身受力和变位对土体内摩擦角变化的影响较粘聚力更敏感;坡顶荷载对桩身弯矩和位移的影响存在一个临界值,在临界值以下影响不明显,超过临界值影响明显增大;桩土相对刚度增加桩身弯矩增加而位移减小,但桩土相对刚度减小时,桩身弯矩减小程度较小而位移则有较大程度地增加;岸坡坡度增大桩身受力和位移都增大,同时桩周土体与桩基位移差也变大,土体出现“绕流”现象。结合三峡库区某码头工程实例,通过有限元计算分析岸坡与斜坡道桩基的相互作用,讨论了岸坡土体变形对桩基的影响以及桩基的存在对岸坡稳定性的提高;对比了桩顶自由和桩顶受连续轨道梁约束两种情况的桩基受力和桩身位移,结果表明连续轨道梁与桩基形成整体框架后,桩基受力情况会有很大程度的改善,并且桩身位移明显减小;针对工程实例,提出了两种岸坡桩基减载方案,并通有限元计算分析验证了方案的有效性和合理性,可为类似工程提供参考和借鉴。

关键词：码头岸坡桩基相互作用有限元法桩土非线性接触

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界面聚合法制备异氰酸酯型微胶囊及其性能

高分子材料科学与工程 2018年第2期34卷 150-154页

作者：梁丰收陈卫星马爱洁周宏伟金洗郎西安工业大学材料与化工学院陕西西安710021

针对异氰酸酯型自修复微胶囊包封率较低、制备过程难以控制等问题,提出以聚氨酯预聚物为壁材原料,采用界面聚合法制备出微胶囊。以聚氨酯预聚物(拜尔L-75)与1,4-丁二醇(BDO)反应产物为壁材,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为芯材,油相中L-75... 详细信息

针对异氰酸酯型自修复微胶囊包封率较低、制备过程难以控制等问题,提出以聚氨酯预聚物为壁材原料,采用界面聚合法制备出微胶囊。以聚氨酯预聚物(拜尔L-75)与1,4-丁二醇(BDO)反应产物为壁材,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为芯材,油相中L-75的异氰酸酯(-NCO)官能团与水相中扩链剂BDO的羟基(-OH)在界面处发生逐步聚合反应,生成聚氨酯膜,IPDI被聚氨酯膜成功包封形成微胶囊。讨论了BDO加入量,乳化剂阿拉伯胶(GA)用量对微胶囊结构、形貌及性能的影响。采用傅里叶变换红外光谱表征了微胶囊的化学结构;采用光学显微镜研究了微胶囊形貌、大小分布;热重分析仪分析了微胶囊囊芯含量。结果表明,在50℃下,扩链剂BDO质量分数为11.7%,GA质量分数为17.4%,IPDI质量分数为67%,搅拌速度为600 r/min,所制备的异氰酸酯微胶囊囊心质量分数为55.69%,包封率达到83%。

关键词：微胶囊异氰酸酯制备界面聚合