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作者：夏铭辰青岛科技大学

学位级别：硕士

反式-1,4-聚异戊二烯（TPI）有α、β、γ和δ四种晶型,但熔融结晶时仅生成α和β两种晶型。分子结构的对称性赋予TPI良好的结晶性能和高结晶度,使其在橡胶材料（轮胎、减震器材等）和医用材料领域（夹板、牙齿等）得到广泛应用,但同时... 详细信息

反式-1,4-聚异戊二烯（TPI）有α、β、γ和δ四种晶型,但熔融结晶时仅生成α和β两种晶型。分子结构的对称性赋予TPI良好的结晶性能和高结晶度,使其在橡胶材料（轮胎、减震器材等）和医用材料领域（夹板、牙齿等）得到广泛应用,但同时也存在因基础研究不足而困扰应用发展的诸多问题。譬如,因链构象和链堆砌方式不同,α晶和β晶沿链轴方向的杨氏模量、线性压缩性和体积压缩性均存在差异性。其次,本课题组研究发现纯α晶和纯β晶TPI材料的力学行为不同:α晶材料的屈服强度高于β晶,而β晶材料在拉伸过程中出现α晶材料所没有的二次细颈及其应变硬化行为,那么α晶和β晶的比例必将影响材料在使用时的微小的性能差异。因此,阐明TPI硫化胶多晶型的形成和控制以及与力学行为之间的关系对材料性能控制和使用稳定性跟踪极有必要。尽管对TPI多晶现象的基础研究始于上世纪50年代,但迄今未见关于TPI硫化胶多晶型的形成、结晶和熔融行为的研究报道。再者,作为橡胶加工的一个必要工序,硫化赋予TPI作为橡胶材料使用时所必需的强度、弹性以及低的永久形变,而不同促进剂和硫化体系以及不同硫磺用量所导致的不同交联网络的建立,必将对硫化胶多晶型的形成、结晶和熔融行为、以及与之相关联的力学行为产生显著影响。这些问题的阐明有助于在加工过程中实现对TPI结构与性能的控制。基于以上原因,本文对TPI硫化胶多晶型形成、熔融和结晶行为展开研究,详细研究了硫化胶组成（促进剂种类、硫磺用量、炭黑）、加工条件（结晶温度和冷却速率等）和交联网络性质分别对α晶和β晶的形成及其动力学、结晶度和二者比例、以及结晶形态的影响机制。研究结果表明:结晶温度对TPI硫化胶多晶型形成及其相对比例的影响:40℃等温结晶时,TPI硫化胶只生成α晶体,30℃等温结晶时,结晶生成两种晶体主要以α晶体为主,20℃等温结晶时,结晶生成两种晶体主要以β晶体为主,0℃等温结晶时,结晶几乎全部生成β晶体,硫黄份数少时会有极少量的α晶体。45℃等温结晶时,结晶时间充分的TPI硫化胶只生成α晶体,硫黄用量越多需要等温的结晶时间越长。结晶冷却速率对TPI硫化胶多晶型形成及其相对比例的影响:TPI硫化胶以1℃/min冷却速率非等温结晶时,低交联度的TPI硫化胶结晶只生成α晶体,高交联度的TPI硫化胶结晶会生成α与β两种晶体。冷却速率为2℃/min时,低交联度的TPI硫化胶结晶生成α与β两种晶体。室温冷却时,TPI硫化胶结晶均生成两种晶体结构。当通过冰水混合物淬火冷却时,TPI硫化胶结晶几乎全部生成β晶体。冷却速率越快,TPI硫化胶结晶时越有利于β晶的生成。促进剂种类、硫黄用量和炭黑对TPI硫化胶多晶型形成及其相对比例的影响:促进剂种类和硫黄用量主要通过交联作用影响TPI硫化胶的多晶型的形成。温度及其冷却速率对TPI硫化胶多晶型及其相对比例的影响起主要作用,在结晶温度确定的情况下,交联程度越大,TPI硫化胶结晶时越有利于β晶的生成。促进剂NS对TPI硫化胶的催化活性更大,硫化胶的交联密度更高,相同硫黄用量情况下与促进剂M相比,β晶的相对含量更高。硫黄用量越多,相同情况下β晶的相对含量越多,从无交联的纯TPI到有交联的硫化胶,β晶的含量突增现象最明显。炭黑是α晶体的成核剂,相同情况下,加入50 phr炭黑填充的TPI硫化胶结晶时α晶体的相对含量更多。TPI硫化胶结晶行为:TPI硫化胶等温结晶温度低于10℃时,结晶速率较快,结晶速率不受硫黄用量影响。等温结晶温度大于20℃时,结晶速率变慢,结晶速率随着温度升高而减小,随着硫黄用量增加而减小。相同硫黄用量的情况下NS体系相比于M体系结晶速率更慢,50 phr炭黑填充会降低体系的结晶度同时减缓结晶速率,对结晶过程有明显的抑制作用。TPI硫化胶非等温结晶过程中,Avrami指数n不随促进剂种类和硫黄份数的变化而变化约等于3,说明了TPI硫化胶成核方式为均相成核生长方式为二维生长,硫黄用量增加减缓了结晶速率降低了结晶速率常数,相同硫黄用量促进剂NS的结晶速率常数更小,说明促进剂NS对结晶抑制作用更强。TPI硫化胶的熔融行为:熔融时TPI硫化胶的熔点随着硫黄份数的增加而逐渐降低,结晶时α与β相对含量更高的晶体,熔融时熔点随硫黄用量增加下降越明显,炭黑会使TPI硫化胶的熔点降低2℃左右;β晶体的WAXD熔点在50-57℃,DSC熔点在47-52℃,α晶体的WAXD熔点在60-69℃,DSC熔点在54-62℃。β球晶的折射率更大,POM照片下表现的更为明亮,熔融时较亮的β球晶先消失。

关键词：反式-1,4-聚异戊二烯（TPI） TPI硫化胶结晶行为熔融行为多晶型

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动车组制动盘热仿真方法适用性研究

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中国铁道科学 2022年第5期43卷 78-86页

作者：左建勇王雪萍周苏芬夏铭辰同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804 同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804

基于目前制动盘有限元热仿真普遍采用的能量折算法、热机耦合法、热机-磨损耦合法及流固耦合传热法,研究不同动车组制动闸片压力工况下制动盘温升规律,并将仿真结果与台架试验结果进行对比,对不同热仿真方法进行适用性分析。结果表明:在... 详细信息

基于目前制动盘有限元热仿真普遍采用的能量折算法、热机耦合法、热机-磨损耦合法及流固耦合传热法,研究不同动车组制动闸片压力工况下制动盘温升规律,并将仿真结果与台架试验结果进行对比,对不同热仿真方法进行适用性分析。结果表明:在17.5 kN的制动闸片压力工况下,4种热仿真方法得到的盘面温升规律基本一致,最高温差小于10%,台架试验所得的制动盘温度场分布结果与能量折算法、热机耦合法及流固耦合传热法所得的比较相近,其中能量折算法计算效率最高,可用于制动盘材料的温升极限研究;当制动闸片压力增为22.5 kN时,4种热仿真方法中热机-磨损耦合法较其他3种方法的最高温差较大,台架试验与热机-磨损耦合法的制动盘温度场分布比较接近;由于摩擦副的接触摩擦力随制动闸片力的增大而增加,导致制动盘摩擦面快速升温,材料发生热膨胀变形,热机-磨损耦合法更能反映接触影响下的微观热现象,因此应选用热机-磨损耦合法研究制动盘热生成与热分布规律。

关键词：动车组通风式制动盘有限元法热生成适用性分析

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溶剂和结晶温度对尼龙12多晶型的影响

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工程塑料应用 2023年第1期51卷 1-5页

作者：李娜夏铭辰张景阳孙成扈健薛美玲青岛科技大学高分子科学与工程学院山东青岛266042

结晶温度和溶剂影响尼龙12晶型。将尼龙12溶于不同溶剂中,将其浇铸成膜并等温结晶,运用广角X射线衍射、差示扫描量热(DSC)法和傅里叶变换红外光谱研究了溶剂和结晶温度对尼龙12多晶型的影响。结果表明,以苯酚/甲酸(v/v=1/1)为溶剂时,室... 详细信息

结晶温度和溶剂影响尼龙12晶型。将尼龙12溶于不同溶剂中,将其浇铸成膜并等温结晶,运用广角X射线衍射、差示扫描量热(DSC)法和傅里叶变换红外光谱研究了溶剂和结晶温度对尼龙12多晶型的影响。结果表明,以苯酚/甲酸(v/v=1/1)为溶剂时,室温结晶生成α晶;80℃及以上温度得到γ晶;40~70℃时,α晶与γ晶共存,但α晶含量随着结晶温度的升高而逐渐减少。以甲酸/二氯甲烷(v/v=1/1)为溶剂时,室温结晶得到α晶白色不透明粉末,60℃时却得到γ晶半透明薄膜。DSC结果表明,结晶温度越高,形成的α晶熔点越高,且部分α晶在升温过程中Brill转变为γ晶。尼龙12从甲酸/二氯甲烷溶液结晶所得α晶和γ晶的峰值熔融温度分别高于从苯酚/甲酸溶液所得样品的峰值熔融温度。

关键词：尼龙12 溶液结晶多晶型 Brill转变

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尼龙12/γ-环糊精复合物的制备及其晶体结构与性能表征

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工程塑料应用 2023年第6期51卷 9-14页

作者：李娜夏铭辰孙成张景阳付琳扈健薛美玲青岛科技大学高分子科学与工程学院山东青岛266042

为探究可与酰胺基团发生相互作用的小分子对尼龙12(PA12)溶液结晶的影响,将γ-环糊精加入PA12的甲酸/二氯甲烷溶液中,成功制备了PA12/γ-环糊精复合物并从该复合物中提取出纯的PA12晶体。采用广角X射线衍射(WAXD)、差示扫描量热(DSC)法... 详细信息

为探究可与酰胺基团发生相互作用的小分子对尼龙12(PA12)溶液结晶的影响,将γ-环糊精加入PA12的甲酸/二氯甲烷溶液中,成功制备了PA12/γ-环糊精复合物并从该复合物中提取出纯的PA12晶体。采用广角X射线衍射(WAXD)、差示扫描量热(DSC)法和傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实了PA12/γ-环糊精复合物的形成,并对提纯PA12晶体的结构与性能进行了表征。发现该晶体具有更高的熔融温度,且在DSC升温过程中发生了Brill转变,呈现出分别高于PA12纯α晶和γ晶熔点12.3℃和12.1℃的两个熔融峰。WAXD结果表明,在该晶体中除了α晶和γ晶共存外,尚存在新的有别于α晶和γ晶的强衍射峰(2θ为22.5°)和肩峰(2θ为23.1°),表明环糊精影响PA12的结晶结构,使PA12分子链在环糊精形成的受限空间内有着更为伸展的构象和更为紧密的排列,这在物理性能上体现为更高的熔点。

关键词：尼龙12 晶体结构复合物环糊精溶液结晶

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交互式参数化轨道交通车辆制动盘热仿真系统

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城市轨道交通研究 2023年第9期26卷 244-247,258页

作者：左建勇王新伟宋仕强夏铭辰同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804

目的:制动盘是车辆制动过程中摩擦热的主要承载体,其热仿真结果是盘体设计中的重要参考部分。针对目前轨道交通车辆制动盘的热仿真效率低与仿真分析操作难度高的问题,采用VB语言与APDL语言构建了一种交互式参数化轨道交通车辆制动盘热... 详细信息

目的:制动盘是车辆制动过程中摩擦热的主要承载体,其热仿真结果是盘体设计中的重要参考部分。针对目前轨道交通车辆制动盘的热仿真效率低与仿真分析操作难度高的问题,采用VB语言与APDL语言构建了一种交互式参数化轨道交通车辆制动盘热仿真系统。方法:介绍了交互式参数化制动盘热仿真原理,并基于该原理确定了热仿真系统中交互式界面的参数需求;介绍了制动盘热仿真系统的构成;以某型车辆为例,基于制动盘热仿真系统对其制动盘进行仿真计算。结果及结论:制动盘热仿真系统分为界面操作层、算例实现层和数据操作层三部分;热仿真系统的仿真结果与文献测试结果的温度误差小于5%;制动盘热仿真系统的仿真时间为6 min,手动操作ANSYS软件仿真时间为62 min,制动盘热仿真系统能够大幅提高仿真计算效率。

关键词：轨道交通车辆交互式参数化制动盘

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PTT为分散相时MMT对PC/PTT结晶的调控作用

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工程塑料应用 2022年第6期50卷 117-121,135页

作者：王文俊张景阳李娜孙成夏铭辰王栋栋薛美玲青岛科技大学高分子科学与工程学院山东青岛266042

鉴于聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)与聚碳酸酯(PC)复合时结晶性能下降影响制品的快速生产,采用纳米蒙脱土(MMT)对PTT为分散相时PC/PTT复合材料的结晶性能进行了调控研究。差示扫描量热结果表明,MMT对PTT分散相具有显著强于PTT为连续相时的突... 详细信息

鉴于聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)与聚碳酸酯(PC)复合时结晶性能下降影响制品的快速生产,采用纳米蒙脱土(MMT)对PTT为分散相时PC/PTT复合材料的结晶性能进行了调控研究。差示扫描量热结果表明,MMT对PTT分散相具有显著强于PTT为连续相时的突出结晶促进作用,且这种促进作用依据PTT含量的不同呈现出明显的差异性。透射电子显微镜和广角X射线衍射分析表明,MMT对PTT分散相这种超强结晶促进作用的原因是其几乎全部以剥离状态分布在相界面上形成厚度为几十到上百个纳米的球状MMT层,该MMT层对PTT结晶具有超强的诱导成核能力。PTT/PC的相容剂双酚A型环氧树脂使MMT的剥离性分散程度降低,沿界面择优分布性变差,不利于其结晶促进作用。

关键词：聚对苯二甲酸丙二酯聚碳酸酯结晶纳米蒙脱土

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伊利石与炭黑并用对天然橡胶性能的影响

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弹性体 2022年第3期32卷 24-29页

作者：夏铭辰王栋栋王文俊李娜张景阳孙成薛美玲青岛科技大学高分子科学与工程学院山东青岛266042

固定炭黑与伊利石总用量为50份,研究了炭黑与伊利石用量比(CB/illite)对天然橡胶(NR)的硫化特性、动/静态力学性能、抗臭氧老化性能和屈挠疲劳性能的影响。结果表明,与50份炭黑相比,40/10 CB/illite对硫化胶的拉伸强度几乎无影响,但撕... 详细信息

固定炭黑与伊利石总用量为50份,研究了炭黑与伊利石用量比(CB/illite)对天然橡胶(NR)的硫化特性、动/静态力学性能、抗臭氧老化性能和屈挠疲劳性能的影响。结果表明,与50份炭黑相比,40/10 CB/illite对硫化胶的拉伸强度几乎无影响,但撕裂强度显著下降,且伊利石与炭黑在该配比产生协同效应使胶料抵抗动态应变破坏的能力增强,表现为Payne效应明显减弱,能量耗散更低,体系更稳定。伊利石取代炭黑使胶料的焦烧时间增加,但硫程延长。当伊利石用量达20份时,硫化胶的拉伸强度、撕裂强度、硬度和100%定伸应力均明显下降,但断裂伸长率明显上升,表明伊利石的补强能力显著逊于炭黑。相比炭黑,伊利石可显著改善NR的耐臭氧老化能力。伊利石用量达20份时依然对NR的屈挠疲劳性能几乎无影响。

关键词：伊利石天然胶炭黑硫化特性臭氧老化

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伊利石有机改性研究进展

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弹性体 2022年第1期32卷 74-79页

作者：王栋栋夏铭辰王文俊李娜张景阳孙成薛美玲青岛科技大学高分子科学与工程学院山东青岛266042

伊利石是一种资源丰富、廉价易得的天然矿物,作为补强填料在聚合物领域应用广泛;特殊的黏土结构使其可以改善聚合物的抗老化性能;独特的表面特性使其可用于离子吸附、聚合物结晶等方面。本文从伊利石的结构、物化性质及改性机理出发,按... 详细信息

伊利石是一种资源丰富、廉价易得的天然矿物,作为补强填料在聚合物领域应用广泛;特殊的黏土结构使其可以改善聚合物的抗老化性能;独特的表面特性使其可用于离子吸附、聚合物结晶等方面。本文从伊利石的结构、物化性质及改性机理出发,按不同的改性方法进行阐述,高度凝练了近年来国内外对伊利石改性方面的研究进展。同时,展望了伊利石在聚合物中的发展前景,旨在为伊利石改性和高性能聚合物纳米复合材料的研究提供借鉴。

关键词：伊利石伊利石表面处理黏土

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氯丁橡胶对NR/NBR阻尼性能的影响

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弹性体 2022年第6期32卷 29-33页

作者：夏铭辰王文俊王栋栋李娜孙成张景阳薛美玲青岛科技大学高分子科学与工程学院山东青岛266042

基于天然橡胶/丁腈橡胶(NR/NBR)存在不连续的两个高、低温阻尼温域区,给定NR/NBR的质量比为70/30,采用氯丁橡胶(CR)对其进行了阻尼改性研究。通过拉伸/压缩循环、动态力学损耗和压缩生热对改性效果进行了表征,并考察了CR用量对NR/NBR硫... 详细信息

基于天然橡胶/丁腈橡胶(NR/NBR)存在不连续的两个高、低温阻尼温域区,给定NR/NBR的质量比为70/30,采用氯丁橡胶(CR)对其进行了阻尼改性研究。通过拉伸/压缩循环、动态力学损耗和压缩生热对改性效果进行了表征,并考察了CR用量对NR/NBR硫化特性和力学性能的影响。结果表明,随着CR用量的增加,NR/NBR拉伸/压缩循环过程的滞后能量密度(HED)和滞后能量损失效率(HELE)均增加,且提高幅度在压缩循环过程中更为明显,表明体系的阻尼性能提高、且在压缩形变时更有效。30份CR使NR/NBR的波谷区域明显提升,改善了其在-43~0℃的阻尼性能,同时也使并用胶在压缩生热实验中的永久变形增大、最终温升显著提高。此外,CR使NR/NBR硫化胶的焦烧时间和硫化时间缩短、交联程度下降、拉伸和撕裂强度以及断裂伸长率下降、200%定伸应力稍增加。

关键词：天然橡胶/丁腈橡胶阻尼性能氯丁橡胶力学性能

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图像生成式人工智能Midjourney生成的故事绘本的视觉叙事研究

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包装工程 2024年

作者：刘晓杨夏铭晨韩国国立群山大学韩国朝鲜大学

目的伴随图像生成式人工智能技术的成熟，绘本中视觉图像制作的既定形式与过程正发生着改变，为故事绘本中视觉叙事的创作提供了新的方法。但利用人工智能生成的绘本图像在表象事物，与读者的互动和构成文本等方面的视觉叙事能力还不... 详细信息

目的伴随图像生成式人工智能技术的成熟，绘本中视觉图像制作的既定形式与过程正发生着改变，为故事绘本中视觉叙事的创作提供了新的方法。但利用人工智能生成的绘本图像在表象事物，与读者的互动和构成文本等方面的视觉叙事能力还不明确。因此通过对人工智能生成的绘本图像进行考察，确定其视觉叙事的优势与欠缺。方法利用图像生成式人工智能平台Midjourney制作《小年兽》绘本的部分页面。从概念功能、人际关系功能和构成功能三方面对比分析Midjourney生成的图像和绘本原图像在视觉叙事上的差异。结果Midjourney生成的绘本图像可以呈现相似的登场人物视线，表现风格，环境色彩等，较好的实现与原文一致的人际关系意义。概念意义和构成意义在登场人物为两名或以下，画面构图简单、连续性好以及叙事信息量小的情况下可以被一致的呈现。但不能准确生成登场人物数量多，画面构图复杂，场景多变的视觉叙事。结论第一，Midjourney生成的绘本图像可以极好的呈现登场人物的感情和环境的氛围，在渲染氛围方面能力强。第二，Midjourney生成的图像可以清晰的演绎简单画面，反过来说只能传递相对单一的视觉叙事。因此Midjourney在算法和大数据方面还有待进一步的优化。第三，用Midjourney生成的‘绘本’只能算是图画书，无法表现绘本中多样的图文关系。目前情况下，一本优质的绘本不能只通过Midjourney完成连续的视觉叙事。

关键词：图像生成式人工智能 Midjourney 故事绘本视觉叙事

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