检索结果-南通市图书馆

作者：李亮北京化工大学

学位级别：硕士

资源的回收与利用一直是可持续发展最有效的方法之一,热塑性弹性体以其优良的综合性能,更加节能高效的生产方式,以及材料的可回收性逐渐成为一种热门且实用价值与经济效益十分巨大的新型高分子材料。本文采用一种更加高效的共混方式微... 详细信息

资源的回收与利用一直是可持续发展最有效的方法之一,热塑性弹性体以其优良的综合性能,更加节能高效的生产方式,以及材料的可回收性逐渐成为一种热门且实用价值与经济效益十分巨大的新型高分子材料。本文采用一种更加高效的共混方式微纳层叠挤出技术来制备NBR/PP热塑性弹性体,与常用的密炼机共混方式相比微纳层叠挤出技术可以实现橡胶与树脂在微观尺度下的交替层叠,实现两相更加精细的强制分散,这对于制备橡胶颗粒细小且分散良好的热塑性弹性体具有很大优势。论文主要通过实验从橡塑比、硫化剂种类和用量、动态硫化温度、螺杆转速、相容剂等方面进行了探究,具体的研究内容如下:首先研究了橡塑混合物中橡胶部分的硫化效果,进行了不同橡塑比、各类硫化剂以及硫化剂用量对热塑性弹性体中NBR的硫化效果的对比实验,结果表明,在橡塑比75:25的条件下添加5份酚醛树脂作为硫化剂时,橡塑混合物中橡胶的硫化效果最好;使用硫磺作为硫化剂效果次之,效果较好的添加用量为2份。基于微纳层叠挤出技术制备了不同橡塑比且具有交替层叠结构的NBR/PP橡塑混合物,随后制备了 NBR/PP热塑性弹性体,表征了其相态结构与力学性能,与采用普通共混方法制备的样品进行了对比,结果表明,微纳层叠挤出技术能够使得橡胶相在塑料基体中得到更好的分散,且橡胶颗粒平均粒径更小;分析了橡胶树脂交替的多层结构对热塑性弹性体相态结构以及机械性能的影响。将马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)作为NBR与PP的相容剂,对NBR/PP型TPV体进行了增容,对增容后的TPV的相态结构与热性能进行了表征,与采用密炼机共混方式制备的TPV相比,微纳层叠挤出技术制备的材料断裂伸长率和PP的结晶度更高;同时探究了硫化温度和螺杆转速的变化对TPV材料性能的影响,确定了最佳的相容剂含量与工艺参数。

关键词：微纳层叠丁腈橡胶热塑性弹性体

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螺旋状叠层碳纤维原丝及其制备工艺的分子动力学模拟研究

螺旋状叠层碳纤维原丝及其制备工艺的分子动力学模拟研究

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作者：刘晗北京化工大学

学位级别：硕士

碳纤维是一类含碳量在90%以上的无机纤维材料,在军工民用领域应用广泛。碳纤维原丝缺陷被认为是碳纤维的“天敌”,原丝质量对碳纤维后处理工序以及最终碳纤维力学性能都有很大影响,消除原丝结构缺陷有望使碳纤维力学性能趋向其理论值。... 详细信息

碳纤维是一类含碳量在90%以上的无机纤维材料,在军工民用领域应用广泛。碳纤维原丝缺陷被认为是碳纤维的“天敌”,原丝质量对碳纤维后处理工序以及最终碳纤维力学性能都有很大影响,消除原丝结构缺陷有望使碳纤维力学性能趋向其理论值。目前原丝制备工艺均存在无法避免的缺陷,为此本文基于“麻绳理论”提出利用微纳层叠基础技术制备螺旋状叠层碳纤维原丝的新思路,但研究者们对其制备的理论认识严重不足。为此,本文利用分子动力学方法从微观层面模拟了螺旋状叠层原丝的拉伸行为及制备工艺过程。主要研究过程及重要结论如下:(1)本文首先从具有简单线性分子的螺旋状PE纳米纤维出发,模拟了具有不同螺旋角的螺旋状PE纳米纤维的拉伸过程,探究了螺旋作用对聚合物纳米纤维的影响。计算了不同螺旋角度聚合物纳米纤维的拉伸应力-应变曲线,分析了螺旋状PE纳米纤维的微观结构以及螺旋作用对纳米纤维抗拉强度的影响。研究结果表明:随着加捻角度的增大,纳米纤维的抗拉强度先减小后增大;纳米纤维在加捻角度为50π时相其抗拉强度相较于常规纳米纤维来说是提高的。同时发现,纳米纤维在被扭转后,在径向方向上其密度比常规纳米纤维的更加密实,且随着螺旋角度的增大,其紧实程度也更大。这些结果充分说明了螺旋结构对纳米纤维的力学性能产生了两种影响。首先,螺旋结构削弱了键拉伸对拉伸应力的贡献,从而降低了纳米纤维的抗拉强度。其次,螺旋结构却可以通过增强分子链间的摩擦作用来减少分子链的滑移,从而实现了提高纳米纤维抗拉强度的目的。总体来说,螺旋结构可以提高纳米纤维的拉伸性能。(2)上述模拟结果验证了螺旋状叠层碳纤维原丝制备的可行性,所以本文继续通过联合原子分子动力学模拟探究了不同温度的螺旋状PAN叠层碳纤维原丝的拉伸行为。研究表明:温度对于PAN纳米纤维的拉伸行为规律影响不大,螺旋角度从两个方面影响着纳米纤维的拉伸性能。一方面,随着螺旋角的增加,PAN纳米纤维内部的平均径向累加应力迅速提高,纤维内部径向应力可以提高螺旋状PAN纳米纤维的致密性,避免PAN纤维原丝产生结构缺陷,同时纤维内部径向应力增大了 PAN分子链间摩擦力,减少了拉伸过程中分子链间的滑移,最终起到了提高PAN纤维原丝抗拉伸性能的作用。另一方面,PAN纳米纤维的平均轴向应力随螺旋角的增加先减小后增大。这一结果与抗拉强度结果规律一致,当螺旋角较小时,因PAN纳米纤维的轴向应力降低,即使径向应力有所增加,但这个径向应力相较与损失的轴向应力相比作用不大,所以小角度螺旋的PAN纳米纤维抗拉强低于常规纳米纤维。综上研究结果得出结论如下:将碳纤维原丝制成螺旋状,不仅可以维持纤维内部的致密性,避免微孔缺陷和皮芯结构的形成,而且还可以提高PAN原丝的力学性能。(3)最后,基于凝胶纺丝机理,提出通过PAN/DMSO与水共挤叠层的方法实现叠层PAN薄膜的凝胶化。为探究叠层结构中PAN凝胶化机理,本文通过联合原子分子动力学模拟建立PAN/DMSO与水的多层结构模型,探究了不同温度,各种压缩及拉伸条件探究对PAN/DMSO与水共挤叠层过程中DMSO扩散速率的影响,通过对扩散后PAN多层纤维结构界面形貌及孔隙率的分析评价了微分纳米层叠薄膜的质量。研究结果表明,DMSO扩散行为受温度影响很大,通过不同温度下DMSO扩散速率对比得知,DMSO扩散速率随温度的升高先增大后减小,这是因为温度升高提高分子的运动能力,同时纤维溶胀随着温度升高而加剧,所以DMSO更加容易扩散,然而随着温度的进一步升高,DMSO扩散速率逐渐降低,因为温度过高导致纤维凝固成形,形成致密表层,从而阻碍了 DMSO的扩散。其次在PAN/DMSO溶液与水共挤叠层过程中,通过增大挤压速率或轴向拉伸速率也可以提高DMSO扩散速率,缩短平衡时间。所以通过微纳叠层原理制备PAN叠层薄膜时沿纤维膜厚度方向施加压缩条件或沿纤维膜延展方向施加拉伸变形有利于DMSO的溶出,最后通过在扩散过程纤维膜的孔隙率不断减小,进一步说明了 PAN/DMSO与水共挤叠层方案制备的PAN原丝结构均匀、缺陷少、质量高。

关键词：碳纤维原丝分子动力学模拟拉伸性能微纳层叠原丝制备工艺

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Ⅳ型储氢瓶增强增韧高阻隔内胆材料微纳叠层制备工艺研究

Ⅳ型储氢瓶增强增韧高阻隔内胆材料微纳叠层制备工艺研究

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作者：杨嘉宁北京化工大学

学位级别：硕士

由于质量轻、成本低、耐疲劳且储氢密度大等特点,Ⅳ型储氢瓶正成为未来储氢瓶行业的发展趋势。塑料内胆作为Ⅳ型储氢瓶的核心部件,承担了防止氢气泄漏及承担碳纤维缠绕等作用。高密度聚乙烯(HDPE)作为Ⅳ型储氢瓶内胆最常见的基体材料,... 详细信息

由于质量轻、成本低、耐疲劳且储氢密度大等特点,Ⅳ型储氢瓶正成为未来储氢瓶行业的发展趋势。塑料内胆作为Ⅳ型储氢瓶的核心部件,承担了防止氢气泄漏及承担碳纤维缠绕等作用。高密度聚乙烯(HDPE)作为Ⅳ型储氢瓶内胆最常见的基体材料,具有应用广泛且成本低廉的特点。然而以HDPE为基材的Ⅳ型储氢瓶内胆由于材料力学强度较低常发生屈服塌陷等现象,并且HDPE具有较高的气体渗透系数,氢气极易穿透而发生扩散,制约了Ⅳ型储氢瓶的储氢密度进一步的提升。本文通过以HDPE为基体材料,以蒙脱土(MMT)、氧化石墨烯(GO)为功能填料,制备出具有优异力学性能和气体阻隔性能的复合材料,用于Ⅳ型储氢瓶内胆成型。并且引入微纳层叠挤出技术这一新型的聚合物加工方法,用于成型Ⅳ型储氢瓶内胆复合材料,并对微纳层叠后的复合材料制品的结构与性能展开研究,最后采用滚塑成型工艺制备了高力学性能高气体阻隔性的Ⅳ型储氢瓶缩比制品。主要工作如下:1.通过采用多种相容剂改善Ⅳ型储氢瓶用HDPE/MMT复合材料的相容性,对其进行微观结构与力学性能对比,以此确定最佳相容剂为KH550,并探究MMT含量对复合材料力学性能的影响,最终确定使材料达到最佳增强增韧效果的MMT含量为2wt%—3wt%。2.对HDPE/MMT复合材料进行微纳层叠工艺模拟仿真研究。搭建了微纳层叠单元的流道模型,分析了流道内压力场,速度场和剪切速率场的分布规律,并探究了流量与黏度对层叠制品性能的影响。3.采用微纳层叠法制备增强增韧型HDPE/MMT复合材料,并与模压成型的复合材料进行了微观结构与性能对比。结果表明:微纳层叠技术能够使聚合物分子链受到拉伸和取向作用,填料更加分散而使得材料的力学强度和韧性得到明显提升,与模压成型的HDPE相比,拉伸强度提升68.75%,断裂伸长率提升62.25%。4.采用微纳层叠法制备了高阻隔性HDPE/MMT/GO三元复合材料,探究了三元复合材料下的填料分散及取向对气体阻隔性的影响规律,最终使三元微层复合材料的氦气透过率与纯HDPE相比,降低了55.19%。5.采用滚塑成型工艺制备Ⅳ型储氢瓶内胆缩比制品。通过改善工艺参数消除了滚塑制品的典型缺陷,并对微纳层叠成型的复合材料进行磨粉,与纯HDPE相比,增强型复合材料在力学性能等方面得到改善。综上所述,针对HDPE内胆力学强度低及气体阻隔性弱等缺点,本研究在内胆材料改性和制备工艺改进等方面提供了解决方案,为今后Ⅳ型储氢瓶进一步轻量化、高强度、高阻隔的制备工艺提供了参考。

关键词： Ⅳ型储氢瓶增强增韧微纳层叠气体阻隔

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中泰化学高性能PVC制备技术通过验收

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聚氯乙烯 2021年第8期49卷 32-32页

高性能PVC制备关键技术是新疆中泰化学阜康能源有限公司(以下简称阜康能源)承担的国家"十三五"重点基础材料技术提升与产业化重点专项项目研发课题。主要是通过薄膜的应用形式充分发挥PVC性能优势,借助微纳层叠技术解决薄膜制备过程中... 详细信息

高性能PVC制备关键技术是新疆中泰化学阜康能源有限公司(以下简称阜康能源)承担的国家"十三五"重点基础材料技术提升与产业化重点专项项目研发课题。主要是通过薄膜的应用形式充分发挥PVC性能优势,借助微纳层叠技术解决薄膜制备过程中增塑剂析出等问题,使PVC膜材在包装、农业等领域的应用范围更广、产品种类更丰富,推动国内PVC树脂产品向系列化、专业化水平提升。

关键词： PVC树脂增塑剂析出薄膜制备研发课题专业化水平微纳层叠高性能制备技术

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