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环氧树脂微胶囊填充型和Diels-Alder本征型自修复聚合物材料的制备及性能的研究

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环氧树脂微胶囊填充型和Diels-Alder本征型自修复聚合物材料的制...

作者：张伦亮南昌航空大学

学位级别：硕士

高分子材料在成型加工和长期使用过程中,容易受外力挤压、冲击等外部因素影响而产生微裂纹。假如裂纹未及时进行有效修复,势必导致材料使用寿命减短和力学性能下降,从而增加了材料在使用过程中的安全隐患。根据仿生原理,当生物体受伤时... 详细信息

高分子材料在成型加工和长期使用过程中,容易受外力挤压、冲击等外部因素影响而产生微裂纹。假如裂纹未及时进行有效修复,势必导致材料使用寿命减短和力学性能下降,从而增加了材料在使用过程中的安全隐患。根据仿生原理,当生物体受伤时,自主识别伤口的位置并通过物质的补给和外界刺激,将物理性能转变为能够治愈自身损伤的化学能和物理响应的能力。因此,通过在高分子材料中引入新型自修复技术,制备出具备自我诊断、识别和自主修复能力的智能高分子材料有着非常重要的研究意义。本文通过在纳米二氧化硅改性的环氧树脂基材中填充环氧树脂微胶囊,研究了不同含量微胶囊对自修复材料的力学性能和修复性能的影响。另外,通过在环氧树脂和聚氨酯等体系中引入Diels-Alder动态共价键,制备出具有多次修复能力的本征型自修复聚合物材料,并对自修复材料的再加工性能和修复次数对材料修复性能的影响做了进一步研究。具体内容如下:(1)采用一步原位聚合法制备了壁材为脲醛树脂(UF)包覆芯材为双酚A型E-51环氧树脂(EP)的微胶囊(EP-UF),制得的微胶囊平均粒径为146μm。并借助KH-550起搭桥作用,将Nano-Si O与环氧树脂通过化学键结合在一起,成功的在环氧树脂中引入了Si-O-C键,形成无机-有机骨架。将环氧树脂微胶囊和潜伏型固化剂二甲基咪唑混合物均匀填充到纳米二氧化硅改性的环氧树脂基体材料中,研究不同含量环氧树脂微胶囊和纳米二氧化硅对环氧树脂基复合材料力学性能和修复性能的影响。实验表明:当环氧树脂微胶囊含量为10 wt%,Nano-Si O含量为8 wt%时,Nano-Si O改性环氧树脂微胶囊填充型自修复复合材料的弯曲强度、弯曲模量、冲击强度和拉伸强度等力学性能分别为108.29 MPa、4780.40 MPa、5.91 KJ·m和78.67 MPa,比未改性的自修复复合材料在各项力学性能上分别提高了40.86%、37.16%、217.74%和31.53%。此外,其修复率达到94.6%。(2)采用一步法合成聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDE),通过控制变量法对每一个因素进行试验与分析,得出最佳一组合成方案,当n(ECH)/n(PEG-400)为6,反应温度为40℃,催化剂用量为1.6 g,氢氧化钠用量为9 g以及反应时间为12 h的反应条件时,合成出聚乙二醇二缩水甘油醚的环氧值和产率最佳,环氧值为0.38 mol/100 g,收率达91%。使用呋喃胺将硬段EP和软段PEGDE连接成线性大分子,将其与双马来酰亚胺反应,合成含有热可逆(Diels-Alder)DA动态共价键的本征型自修复环氧树脂EP-DA。通过调节EP和PEGDE含量,制备出力学性能较佳的软-硬-软结构聚合物。当EP-DA链段中的PEGDE和EP的含量各占50%时,其耐热性能和力学性能达到最佳,其拉伸强度可达24.26 MPa。通过DSC测试确定了DA反应和DA逆反应的最佳温度分别为60℃和122℃,同时对试样拉伸测试,结果表明,试样修复时间为4 h时,DA反应基本反应完全。另外,EP-DA具备热可逆性,从而赋予其良好的再加工性和自修复性能,并通过122℃热处理0.5 h,60℃热处理4 h后,发现深度为3 mm的划痕基本愈合,其最大修复率可达88.41%。试样经过三次修复后,其修复率仍可达68%以上。(3)将糠基缩水甘油醚(FGE)与FA反应,得到含二元呋喃基团的FGE-FA;聚四氢呋喃(PTMG)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)按照摩尔比为1:2反应制备端基为异氰酸酯基的IPDI-PTMG。将FGE-FA与IPDI-PTMG反应得到含四元呋喃基团的聚氨酯(PU),并与双马来酰亚胺(1,8-BMI)反应,制备出含有热可逆DA动态共价键的本征型自修复聚氨酯(PU-DA)。通过DSC测试确定了DA反应和DA逆反应的最佳温度分别为70℃和132℃。对PU-DA进行溶胀溶解试验,将其浸没在DMF中72 h,发现放置在30℃条件下的PU-DA几乎不溶解在DMF溶剂中,而放置在90℃条件下的试样基本溶解在溶剂中,表明PU-DA具有热可逆性,并基于此性质,对试样进行再加试验,将长条形PU-DA试样切割成若干小碎块,分别放置在132℃和70℃下模压处理30 min和4 h后,碎块加工成长条形试样,表明PU-DA具有可再加工性能。对PU-DA试样进行拉伸试验并对其修复率进行分析,PU-DA原试样的拉伸强度为4.20 MPa,断裂伸长率为305.59%,试样第一次修复率为94.76%;试样循环三次拉伸后,其断裂伸长率依然可达264.74%,其修复率仍可达到70%以上。

关键词：环氧树脂微胶囊高分子材料 Diels-Alder反应修复率聚氨酯

纳米SiO2对环氧树脂微胶囊填充型自修复材料的性能影响

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工程塑料应用 2019年第8期47卷 118-123页

作者：张伦亮万里鹰南昌航空大学材料科学与工程学院

为改善环氧树脂微胶囊填充型自修复复合材料力学性能,通过加入无机纳米粒子对其进行增韧改性。采用高剪切分散、超声分散和偶联剂偶合的方法,使Nano-SiO2与环氧树脂发生化学键合;用红外分析仪、电子万能试验机和扫描电子显微镜等手段对N... 详细信息

为改善环氧树脂微胶囊填充型自修复复合材料力学性能,通过加入无机纳米粒子对其进行增韧改性。采用高剪切分散、超声分散和偶联剂偶合的方法,使Nano-SiO2与环氧树脂发生化学键合;用红外分析仪、电子万能试验机和扫描电子显微镜等手段对Nano-SiO2改性环氧树脂的结构以及添加Nano-SiO2对自修复复合材料的力学性能、修复率和表面形貌等进行了分析。结果表明:Nano-SiO2与环氧树脂通过化学键结合在一起,形成Si—O—C键和Si—O—Si键的无机–有机骨架;Nano-SiO2含量为8%,填充微胶囊含量为10%时,环氧树脂微胶囊填充型自修复复合材料的力学性能表现为最佳,修复率达到94.6%。

关键词：微胶囊自修复复合材料纳米二氧化硅修复率增韧改性

基于Diels-Alder动态共价键的含PEGDE片段自修复环氧树脂性能研究

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化工学报 2020年第6期71卷 2871-2879页

作者：张伦亮万里鹰黄军同李喜宝冯志军陈智南昌航空大学材料学院江西南昌330063

用含双烯体结构的呋喃甲胺,将硬段为双酚A型E-51环氧树脂(EP)和软段为PEGDE连接成线性大分子,并与含亲双烯体结构的双马来酰亚胺反应,制备出含热可逆Diels-Alder(DA)反应的软-硬-软结构的本征型自修复环氧树脂(EP-DA)。通过FTIR、DSC、... 详细信息

用含双烯体结构的呋喃甲胺,将硬段为双酚A型E-51环氧树脂(EP)和软段为PEGDE连接成线性大分子,并与含亲双烯体结构的双马来酰亚胺反应,制备出含热可逆Diels-Alder(DA)反应的软-硬-软结构的本征型自修复环氧树脂(EP-DA)。通过FTIR、DSC、TGA和电子万能试验机,对EP-DA结构和性能进行了表征。结果表明:DA动态共价键成功引入EP-DA,且DA正、逆反应的温度分别是60℃、122℃。当EP-DA链段中的PEGDE和EP含量各占50%时,其耐热性和拉伸强度达到最佳。EP-DA还具有良好的再加工性能和多次自修复性能,受损试样在60℃下修复4 h后,裂纹基本愈合,且第一次修复率可达88.41%,同一试样经过三次修复后,其修复率仍可达68%以上。

关键词：修复 Diels-Alder反应回收聚合物热可逆性

环氧树脂-脲醛树脂@2-甲基咪唑微胶囊/环氧树脂复合材料的制备及自修复性能

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复合材料学报 2019年第9期36卷 2013-2022页

作者：肖春平万里鹰张崇印陈前川郝冬冬张伦亮南昌航空大学材料学院南昌330063 上海航天设备制造总厂有限公司上海200245

以一步原位聚合法制备芯材为环氧树脂(E-51),壁材为脲醛树脂(UF)的E-51-UF微胶囊。采用FTIR、SEM、TG、粒度分析仪等分别对E-51-UF微胶囊结构、表面形貌、耐热性和粒径分布进行了表征。以E-51-UF微胶囊为核,固化剂2-甲基咪唑(2-MI)为壳... 详细信息

以一步原位聚合法制备芯材为环氧树脂(E-51),壁材为脲醛树脂(UF)的E-51-UF微胶囊。采用FTIR、SEM、TG、粒度分析仪等分别对E-51-UF微胶囊结构、表面形貌、耐热性和粒径分布进行了表征。以E-51-UF微胶囊为核,固化剂2-甲基咪唑(2-MI)为壳通过共混复合,得到E-51-UF@2-MI复合微胶囊。将E-51-UF@2-MI微胶囊填充到E-51基体中,制备了E-51-UF@2-MI微胶囊/E-51复合材料拉伸试样、弯曲试样和梯形双悬臂梁(TDCB)修复试样,并采用电子万能试验机测试其性能。分析了填充E-51-UF@2-MI微胶囊质量分数对E-51-UF@2-MI微胶囊/E-51复合材料力学性能及自修复性能的影响。结果表明:制备的E-51-UF微胶囊呈现规整球形结构,平均粒径为130μm,耐热温度达364℃;E-51-UF@2-MI复合微胶囊质量分数为10wt%时,E-51-UF@2-MI微胶囊/E-51复合材料拉伸强度达到最大值,为31.17 MPa,弯曲强度为66.77 MPa,最大修复率为90.1%。

关键词：一步原位聚合法环氧树脂复合微胶囊复合材料 2-甲基咪唑梯形双悬臂梁修复率

人民主体观:铸牢中华民族共同体意识的价值依据、方法指导与实践遵循

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西南民族大学学报（人文社会科学版） 2024年第6期45卷 15-21页

作者：向晨张伦阳中央民族大学民族学与社会学学院北京100081 北京交通大学马克思主义学院北京100044

人民主体观是马克思主义唯物史观的重要组成部分。中国共产党始终坚持和发展人民主体观,将其贯穿于民族工作的全过程、各方面。新时代以来,中华民族伟大复兴进入新的历史阶段,面临的挑战和风险前所未有。这就要求我们必须坚持人民主体观... 详细信息

人民主体观是马克思主义唯物史观的重要组成部分。中国共产党始终坚持和发展人民主体观,将其贯穿于民族工作的全过程、各方面。新时代以来,中华民族伟大复兴进入新的历史阶段,面临的挑战和风险前所未有。这就要求我们必须坚持人民主体观,凝聚全体中华儿女的磅礴伟力,以铸牢中华民族共同体意识为主线推进新时代党的民族工作高质量发展。人民主体观一方面为铸牢中华民族共同体意识提供了价值依据,在维护各族人民根本利益的同时又能够满足各族人民对美好生活的向往,最终推动实现中华民族伟大复兴;另一方面提供了方法指导,党的民族工作要根植于人民,还要依靠人民的力量,最终还要接受人民的检验并造福于人民;最后还提供了实践遵循,在推动国家治理体系和治理能力现代化的同时,还要加强各民族交往交流交融,最终实现各民族走向共同富裕。

关键词：马克思主义人民主体观铸牢中华民族共同体意识

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TE-PF及其在轴承寿命预测中的应用

振动．测试与诊断 2024年第4期44卷 668-674,823页

作者：罗鹏胡茑庆沈国际张伦国防科技大学智能科学学院长沙410072 国防科技大学装备综合保障技术重点实验室长沙410072

针对构建科学的预测模型以及估计合适的模型参数是极大限制粒子滤波(particle filter,简称PF)方法计算效率与稳定性的瓶颈问题,提出了一种基于轨迹强化粒子滤波(trajectory enhanced particle filter,简称TE-PF)的滚动轴承剩余使用寿命(... 详细信息

针对构建科学的预测模型以及估计合适的模型参数是极大限制粒子滤波(particle filter,简称PF)方法计算效率与稳定性的瓶颈问题,提出了一种基于轨迹强化粒子滤波(trajectory enhanced particle filter,简称TE-PF)的滚动轴承剩余使用寿命(remaining useful life,简称RUL)预测方法。从退化速率跟踪和退化轨迹强化的角度出发,构建了一种面向PF方法的通用预测模型,利用历史样本以及粒子生成样本的退化趋势信息,有效指导通用预测模型的参数估计,最终获取多信息融合的轨迹增强预测模型。实验结果表明,相较于已有方法,TE-PF方法具有更高的计算效率与更强的趋势预测稳定性,观测样本累积情形下能够获取置信区间内较高的预测精度。

关键词：滚动轴承剩余使用寿命预测退化速率跟踪轨迹强化粒子滤波

基于EICP原理强化掺磷石膏土壤的加固性能

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应用基础与工程科学学报 2024年第5期32卷 1307-1318页

作者：肖海徐萌苒夏振尧朱志恩向瑞高峰张伦三峡库区地质灾害教育部重点实验室三峡大学土木与建筑学院三峡库区生态环境教育部工程研究中心

脲酶诱导碳酸钙沉淀技术（Enzyme Induced Carbonate Precipitation, EICP）是一种新型环保生物加固土体技术，磷石膏是一种可用于土壤加固的工业固体废弃物，而单加磷石膏土壤的加固效果有限，可以利用EICP技术对掺磷石膏土壤进行处理... 详细信息

脲酶诱导碳酸钙沉淀技术（Enzyme Induced Carbonate Precipitation, EICP）是一种新型环保生物加固土体技术，磷石膏是一种可用于土壤加固的工业固体废弃物，而单加磷石膏土壤的加固效果有限，可以利用EICP技术对掺磷石膏土壤进行处理.设置7种磷石膏掺量（磷石膏占土壤的质量百分比为0、2%、4%、8%、16%、32%和64%）和5种尿素浓度（0mol/L、0.5mol/L、1.0mol/L、1.5mol/L和2.0mol/L）,通过分析试样无侧限抗压强度、应力-应变曲线、破坏形态等来明确EICP反应对掺磷石膏土壤的加固性能的影响，并利用扫描电镜揭示其微观强化机制.研究结果表明：单加磷石膏时各试样的无侧限抗压强度为48.8～86.58kPa,而经EICP反应后，尿素浓度为0.5、1.0、1.5和2.0mol/L时试样无侧限抗压强度分别为77.94～94.86kPa、86.39～123.86kPa、114.58～134.34kPa和91.11～117.11kPa,抗压强度提升了21.83%～110.00%.此外，试样无侧限抗压强度增长量与碳酸钙生成量呈显著的指数关系（P<0.05）,表明碳酸钙胶结作用是试样抗压强度增大的主要因素.微观分析表明，EICP反应过程中可利用磷石膏中的Ca2+,在试样中生成颗粒状及球状CaCO3,包裹-填充-胶结土壤颗粒，从而提高土体强度.以期该研究结果为磷石膏资源化综合利用提供理论依据，并对磷化工产业可持续发展及保护土地资源具有现实意义.

关键词：脲酶诱导碳酸钙沉淀磷石膏土壤加固无侧限抗压强度应力-应变曲线微观强化机制

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复合表面处理工艺贾凡尼效应研究

印制电路信息 2021年第S2期29卷 154-160页

作者：王均臣张伦亮肖火亮王春雪潘晓勋江西景旺精密电路有限公司江西吉安343000 江西省高端印制电路板工程技术研究中心江西吉安028800

通过控制变量法,对沉金-有机护铜剂复合表面处理工艺进行实验分析,探讨微蚀量、铜离子含量及金铜比对贾凡尼效应产生的影响。从而获得在满足铜厚及焊盘大小前提下,最佳的微蚀量、铜离子含量、金铜比的范围以及对应的补偿参数。

关键词：表面处理选化板贾凡尼效应印制电路板

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如何通过优化悬置性能解决余振问题

汽车知识 2024年第10期 101-103+120页

作者：宋传亮白晓川张伦维吉利汽车研究院(宁波)有限公司

混动车型相对传统燃油车型载荷大，动力总成质量大，在车辆通过减速带和破损路面过程中，由于动力总成质量较大，导致车辆在行驶过程中动力总成受到单一冲击和随机激励输入时存在余振大、收敛慢的问题。本文通过对某混动SUV车型底盘调... 详细信息

混动车型相对传统燃油车型载荷大，动力总成质量大，在车辆通过减速带和破损路面过程中，由于动力总成质量较大，导致车辆在行驶过程中动力总成受到单一冲击和随机激励输入时存在余振大、收敛慢的问题。本文通过对某混动SUV车型底盘调校过程中余振问题的识别、分析和验证，优化悬置刚度和阻尼角，在保证NVH性能前提下解决该问题，为后续同类车型开发提供解决思路和经验。

关键词：余振悬置底盘调校混动SUV