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无机填料改性小麦蛋白/单宁复合胶粘剂的制备及性能研究

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中国胶粘剂 2024年第2期33卷 43-48,56页

作者：程增会王基夫张代晖王春鹏储富祥中国林业科学研究院林产化学工业研究所江苏省生物质能源与材料重点实验室国家林业和草原局林产化学工程重点实验室林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210042

以小麦蛋白(WG)和缩合单宁(CTs)为原料,制备了无甲醛的生物基木材胶粘剂。利用蒙脱土、高岭土、重质碳酸钙、轻质碳酸钙和羟基磷灰石为填料进行改性,采用共混的方式制备填料改性复合胶粘剂。考察了无机填料种类对WG/CTs复合胶粘剂性能... 详细信息

以小麦蛋白(WG)和缩合单宁(CTs)为原料,制备了无甲醛的生物基木材胶粘剂。利用蒙脱土、高岭土、重质碳酸钙、轻质碳酸钙和羟基磷灰石为填料进行改性,采用共混的方式制备填料改性复合胶粘剂。考察了无机填料种类对WG/CTs复合胶粘剂性能的影响,并进行耐水胶合强度、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪、沸水煮不溶率、黏度等测试分析。研究结果表明:加入填料后,WG/CTs复合胶粘剂的黏度均有不同程度的增大,胶粘剂的热稳定性也比对照组胶粘剂有所提高;不同无机填料改性胶粘剂的耐水性存在显著差异,但胶合板的湿态强度均超过0.7 MPa,达到国家II类胶合板标准的要求;沸水煮不溶率测试结果显示,轻质碳酸钙改善了胶粘剂的耐水性;SEM图和胶层裂纹评估显示,重质碳酸钙、轻质碳酸钙与胶粘剂具有良好的相容性,表明碳酸钙填料对胶层的韧性没有影响,是较好的填料选择。

关键词：小麦蛋白缩合单宁无机填料胶粘剂胶合强度

高强度纤维素双网络导电水凝胶制备及其应变感应特性研究

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林产化学与工业 2023年第3期43卷 25-33页

作者：蹇均宇谢宜彤高士帅张代晖储富祥中国林业科学研究院林产化学工业研究所江苏省生物质能源与材料重点实验室国家林业和草原局林产化学工程重点实验室林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心江苏南京210042 南京林业大学江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210037

将微晶纤维素(MCC)-氢氧化钠/尿素溶液通过乙醇蒸气诱导形成纤维素一级网络,以丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为原料,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂,过硫酸铵(APS)为引发剂构建二级网络,随后采用浸泡法引入氯化铁,构筑了多交联的纤维... 详细信息

将微晶纤维素(MCC)-氢氧化钠/尿素溶液通过乙醇蒸气诱导形成纤维素一级网络,以丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为原料,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂,过硫酸铵(APS)为引发剂构建二级网络,随后采用浸泡法引入氯化铁,构筑了多交联的纤维素/聚丙烯酰胺-聚丙烯酸/铁离子(C/PAMAA/Fe^(3+))水凝胶,并对水凝胶的力学性能及电化学性能进行了探究。研究结果表明:Fe^(3+)与—COO^(-)形成的配位键在形变时作为牺牲键断裂,这有助于C/PAMAA/Fe^(3+)机械性能的提升,水凝胶的韧性和抗拉强度分别达到17.13 MJ/m^(3)和4.59 MPa。循环拉伸测试的结果显示:随着Fe^(3+)浓度的增加,C/PAMAA/Fe^(3+)水凝胶的能量耗散效率增加,从56.86%增加到75.17%,且第二次循环后弹性恢复率接近85.0%。随着Fe^(3+)用量的增加,离子电导率增大,Fe^(3+)浓度为0.2 mol/L的C/PAMAA/Fe^(3+)水凝胶电导率为1.03 S/m。将C/PAMAA/Fe^(3+)水凝胶组装为应变感应器,感应器的灵敏度为4.0,其拉伸递增和拉伸循环的电阻变化结果表明该应变感应器具有较好的稳定性;实时监测关节活动的结果表明该感应器具有稳定的应变响应性。

关键词：离子配位纤维素水凝胶双网络应变感应器

环氧化木质素增强三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂研究

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林产化学与工业 2023年第6期43卷 51-56页

作者：高士帅谢宜彤陈秀兰王春鹏储富祥张代晖中国林业科学研究院林产化学工业研究所、江苏省生物质能源与材料重点实验室、国家林业和草原局林产化学工程重点实验室、林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心、江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210042 大亚人造板集团有限公司江苏镇江201600

利用环氧氯丙烷与木质素分子中的羟基和羧基环氧化反应制备环氧化木质素(EL),并将EL用作三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂(MUF)的无醛交联剂,提高树脂胶合强度,同时EL与MUF树脂中的游离甲醛反应,有助于降低树脂的甲醛释放量。采用红外光谱... 详细信息

利用环氧氯丙烷与木质素分子中的羟基和羧基环氧化反应制备环氧化木质素(EL),并将EL用作三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂(MUF)的无醛交联剂,提高树脂胶合强度,同时EL与MUF树脂中的游离甲醛反应,有助于降低树脂的甲醛释放量。采用红外光谱和化学滴定法分析发现:随着木质素与环氧氯丙烷开环反应温度升高,EL环氧基团含量呈先增多后减少的趋势,开环温度100℃时制得的EL(EL-100)环氧指数达到最高为2.6 mol/kg。与未添加EL的MUF树脂相比,添加5%EL-100的MUF树脂固化后的弹性模量(5.94 MPa)提高了117%,胶合强度(1.11 MPa)提高了33.7%,甲醛释放量(0.206 mg/L)降低了27.0%。

关键词：木质素环氧化脲醛树脂胶合板

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腈水解酶的制备、固定化及其应用研究

腈水解酶的制备、固定化及其应用研究

作者：张代晖华东理工大学

学位级别：硕士

腈水解酶是一类重要的水解酶,它能够在相对温和的条件下催化腈类化合物生成相对应的羧酸或者酰胺类物质。与传统的有机化学合成方法的苛刻条件相比,如高压、高温、有毒重金属催化剂或者强碱,酶法催化合成由于其温和的反应条件和较高的... 详细信息

腈水解酶是一类重要的水解酶,它能够在相对温和的条件下催化腈类化合物生成相对应的羧酸或者酰胺类物质。与传统的有机化学合成方法的苛刻条件相比,如高压、高温、有毒重金属催化剂或者强碱,酶法催化合成由于其温和的反应条件和较高的转化率而在工业应用上受到关注。本论文以苯甘氨腈为底物,考察了腈水解酶的制备、氨基载体或者环氧载体的固定化以及固定化酶的潜在应用,分为以下三部分： 1、底物苯甘氨腈的合成以及腈水解酶的制备。通过化学方法实现了底物苯甘氨腈的合成,同时底物稳定性的研究为后续的催化反应条件的确定提供了基础。通过对酶库中重组菌株产生的腈水解酶的研究,确定了以铜绿假单胞杆菌产生的腈水解酶为研究对象。同时通过试验确定了最佳的腈水解酶纯化工艺：采用Ni-NTA亲和层析纯化技术,最终得到了纯化的酶液。纯度检测：纯化后的腈水解酶在SDS-PAGE中显示为单一条带,从而确定了酶的纯度。 2、纯化得到的腈水解酶酶学性质的考察：确定了纯化的腈水解酶的最适反应温度（40℃）和最适pH （pH=10.0）,同时研究了腈水解酶的各种有机溶剂耐受性,为将来两相中催化底物反应以及减少底物降解建立理论基础。考虑到反应过程中需要添加助溶剂甲醇辅助底物溶解,实验同时确定了纯化的酶的最适的甲醇反应浓度（10%,v/v）。 3、腈水解酶的固定化以及固定化酶的相关性质研究。以氨基和环氧两种载体作为固定化的材料,通过对固定化过程各种条件的优化,从而确定了腈水解酶以氨基和环氧为载体的最优的固定化参数。通过对两种不同载体的固定化酶的酶学性质研究表明：最适反应温度和pH以及热稳定性和pH稳定性都优于游离酶,此外,腈水解酶经过环氧载体固定化后,在pH=11.0的条件下具有较高的催化活性,而在此条件下,底物苯甘氨腈能够发生自消旋,结合第二章中结论（pH=11.0条件下,腈水解酶具有较高的立体选择性）,酶经过环氧载体固定化后基本可以满足工业催化要求,固定化酶可以发挥较高的催化效率,生产构型单一产物。

关键词：苯甘氨腈腈水解酶固定化酶学性质

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风冷燃料电池热管理系统建模及温度跟踪控制

风冷燃料电池热管理系统建模及温度跟踪控制

作者：张代鑫重庆理工大学

学位级别：硕士

氢燃料电池技术被认为是一种高效、清洁的能源转化方式。在推动燃料电池技术发展的过程中,燃料电池热管理成为一个不可忽视的关键问题。一方面,燃料电池工作时产生的热量可能会导致系统过热,从而降低效率并缩短系统寿命。另一方面,低温... 详细信息

氢燃料电池技术被认为是一种高效、清洁的能源转化方式。在推动燃料电池技术发展的过程中,燃料电池热管理成为一个不可忽视的关键问题。一方面,燃料电池工作时产生的热量可能会导致系统过热,从而降低效率并缩短系统寿命。另一方面,低温下燃料电池的反应速率可能下降,影响系统输出功率。因此,本研究以小功率风冷型燃料电池为研究对象,开展其热管理系统建模、温度跟踪控制,以及相应的仿真和实验研究,主要内容如下:(1)搭建风冷燃料电池热管理系统的数学模型。分析燃料电池的输出特性以及产热和散热的原理,介绍实验使用的燃料电池参数,建立电压模型和温度模型,选取三种仿真工况对模型进行稳态分析,并通过硬件测试验证模型温度动态和输出特性的准确性。(2)设计线性模型预测控制器。首先,介绍模型预测控制算法的原理和特点。然后选取平衡点工况将温度动态方程在平衡点处进行线性化处理,并验证线性模型在平衡点工况下的动态特性和模型精度,同时将线性模型进行离散化处理。最后,设计温度跟踪算法,以温度跟踪精度和抑制冷却风扇PWM波动为目标,并对温度跟踪权重Q和PWM波动权重R进行优化。(3)对模型和算法进行硬件在环测试。将设计的控制器算法进行代码生成,转换成C语言代码并烧录进STM32单片机中作为控制器,使用所搭建的仿真模型作为测试对象进行硬件在环测试。(4)搭建实验平台对算法进行验证。通过改变参考温度和负载电流设计七种不同的工况,在七种不同的工况下运行燃料电池,通过控制器进行温度跟踪控制,结果表明在平衡点附近工况下温度跟踪控制效果较好,平均误差仅为0.33℃,而在远离平衡点的工况下跟踪误差随着偏离平衡点的程度逐渐增大,主要体现于工况三和工况六,平均误差分别为3.46℃和3.34℃,一方面原因是线性模型与非线性模型失配,另一方面原因是电堆产热功率过大,风扇满负荷工作情况下依旧无法满足温度跟踪需求。实验结果说明本文所建风冷燃料电池热管理模型是准确的,控制算法是有效的。

关键词：风冷质子交换膜燃料电池热管理系统模型预测控制

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分散聚合法制备单分散松香基聚合物微球

林产化学与工业 2019年第2期39卷 39-45页

作者：程增会张代晖王基夫王春鹏储富祥许凤中国林业科学研究院林产化学工业研究所生物质化学利用国家工程实验室国家林业局林产化学工程重点开放性实验室江苏省生物质能源与材料重点实验室江苏南京210042 北京林业大学材料科学与技术学院北京100083

以新型的脱氢枞酸(2-甲基丙烯酰氧基异丙醇基)酯(DAGMA)为单体,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散稳定剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,异丙醇/水为反应分散介质,采用分散聚合法制备了单分散的聚脱氢枞酸(甲基丙烯酰氧基-β-羟基丙基)酯(PDAGMA... 详细信息

以新型的脱氢枞酸(2-甲基丙烯酰氧基异丙醇基)酯(DAGMA)为单体,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散稳定剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,异丙醇/水为反应分散介质,采用分散聚合法制备了单分散的聚脱氢枞酸(甲基丙烯酰氧基-β-羟基丙基)酯(PDAGMA)微球。研究了分散剂用量、单体质量分数、反应温度对PDAGMA聚合物微球粒径大小及分布的影响,并用交联剂进行交联,初步探索了其吸附性能。采用FT-IR、~1H NMR、GPC、SEM和TGA对聚合物微球的结构及微球的形貌和尺寸进行表征。研究结果表明:DAGMA单体在醇/水介质中能够发生聚合反应,且GPC测得聚合物的相对分子质量约为55 000;聚合物微球粒径随着PVP用量的增大而减小,随着单体质量分数增大聚合物微球平均粒径先减小后增大,并且反应温度升高粒径增大,分散聚合得到的聚合物微球PDI最低为1.014,粒径为1.37μm;交联后松香基聚合物热稳定性提高,并且对芦丁的吸附量为12.3 mg/g。

关键词：分散聚合松香聚合物微球

基于熵产理论的高负荷离心叶轮流动损失分析研究

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工程热物理学报 2024年第5期45卷 1350-1358页

作者：李童希王志恒王震飞张代男西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

高负荷离心叶轮被广泛应用于小型航空发动机中,了解其内部流动损失特性对进一步提升离心压气机性能有着至关重要的作用。本文采用熵产理论,对高负荷离心叶轮内的损失来源和分布特性进行分析。研究结果表明,湍流黏性耗散引起的熵产是总... 详细信息

高负荷离心叶轮被广泛应用于小型航空发动机中,了解其内部流动损失特性对进一步提升离心压气机性能有着至关重要的作用。本文采用熵产理论,对高负荷离心叶轮内的损失来源和分布特性进行分析。研究结果表明,湍流黏性耗散引起的熵产是总熵产的主要组成部分,叶顶泄漏、流动分离为叶轮内流动损失的主要来源。随着质量流量和转速的增加,流动分离逐渐加剧,总熵产增大,但各熵产来源的占比基本保持不变。当质量流量增加时,叶顶泄漏流强度增大,分流叶片吸力面上的流动分离位置逐渐向叶顶方向迁移。当转速增加时,叶顶泄漏流影响范围扩大,分流叶片上的分离位置向上游叶根迁移。

关键词：高负荷离心叶轮熵产理论流动损失

接枝改性CNF增强聚丙烯酸酯复合膜制备及性能

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工程塑料应用 2020年第10期48卷 7-12,28页

作者：程增会张代晖王基夫王春鹏储富祥中国林业科学研究院林产化学工业研究所生物质化学利用国家工程实验室国家林业局林产化学工程重点开放性实验室江苏省生物质能源与材料重点实验室南京210042

采用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)氧化法结合均质处理制备得到纤维素纳米纤维(CNF),然后以丙烯酸对CNF进行接枝改性,将接枝改性的CNF用于增强聚丙烯酸酯膜。测试表征了接枝前后CNF的结构和性能,并利用动态热机械分析、热重分... 详细信息

采用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)氧化法结合均质处理制备得到纤维素纳米纤维(CNF),然后以丙烯酸对CNF进行接枝改性,将接枝改性的CNF用于增强聚丙烯酸酯膜。测试表征了接枝前后CNF的结构和性能,并利用动态热机械分析、热重分析、吸水率和拉伸性能测试研究了不同改性CNF含量的聚丙烯酸酯复合膜性能。结果表明,CNF表面成功接枝了丙烯酸,在聚丙烯酸酯中添加改性CNF后,复合膜的热稳定性和强度提高,随着改性CNF质量分数从0%增大到5%,拉伸强度从3.5 MPa增大到9.2 MPa,断裂伸长率在改性CNF质量分数为0.1%时达到最大,为783%。此外,复合膜的光透过率随着改性CNF含量增加而下降,改性CNF的加入导致复合膜吸水率升高。当改性CNF质量分数为0.1%时,复合膜既具有良好的力学性能,又具有较高的光透过率和较低的吸水率。

关键词：改性纤维素纳米纤维聚丙烯酸酯复合膜力学性能

基于3种新型群体智能算法优化正则化极限学习机的三峡水库入库日径流预测

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长江科学院院报 2024年第7期41卷 16-24页

作者：张代凤崔东文云南省文山州水利电力勘察设计院云南文山663000 云南省文山州水务局云南文山663000

准确预测的入库日径流在水库优化调度中发挥着重要作用。为提高预测精度,提出一种基于小波包变换(WPT)和蜣螂优化(DBO)算法、珍鲹优化(GTO)算法、泥环算法(MRA)优化正则化极限学习机(RELM)的预测模型,并将其应用于三峡水库入库日径流预... 详细信息

准确预测的入库日径流在水库优化调度中发挥着重要作用。为提高预测精度,提出一种基于小波包变换(WPT)和蜣螂优化(DBO)算法、珍鲹优化(GTO)算法、泥环算法(MRA)优化正则化极限学习机(RELM)的预测模型,并将其应用于三峡水库入库日径流预测研究。首先,利用WPT将三峡水库入库日径流时间序列分解为1个周期项分量和1个波动项分量;其次,利用DBO、GTO、MRA分别优化RELM输入层权值和隐含层偏差,建立WPT-DBO-RELM、WPT-GTO-RELM、WPT-MRA-RELM模型;最后,利用所建立的3种模型分别对入库日径流周期项分量和波动项分量进行预测和重构,并构建基于极限学习机(ELM)的WPT-DBO-ELM、WPT-GTO-ELM、WPT-MRA-ELM模型、基于BP神经网络的WPT-DBO-BP、WPT-GTO-BP、WPT-MRA-BP模型、未经优化的WPT-RELM、WPT-ELM、WPT-BP模型和未经分解的DBO-RELM、GTO-RELM、MRA-RELM模型作对比分析模型。结果表明:①WPT-DBO-RELM、WPT-GTO-RELM、WPT-MRA-RELM模型对三峡水库入库日径流预测的平均绝对百分比误差MAPE分别为0.512%、0.519%、0.762%,平均绝对误差MAE分别为54.05、55.97、86.76 m^(3)/s,均方根误差RMSE分别为84.99、84.81、128.18 m^(3)/s,决定系数DC≥0.9994,希尔不等系数TIC≤0.00517,预测效果优于其他12种模型,具有更高的预测精度和更好的泛化能力。②DBO、GTO、MRA能有效优化RELM网络参数,显著提高RELM预测性能。③引入正则化项的RELM可有效防止预测模型过拟合,提高模型的泛化能力,预测性能优于ELM、BP网络。④所构建的3种模型预测精度高、计算规模小,是一种有效的入库日径流时间序列预测模型。

关键词：日径流预测正则化极限学习机蜣螂优化算法珍鲹优化算法泥环算法小波包变换三峡水库

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