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高分子聚合物催化膜的制备及其处理有机废水研究进展

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现代化工 2022年第11期42卷 65-69,75页

作者：李新冬田婷婷朱新锋毛艳丽吴俊峰欧阳果仔江西理工大学土木与测绘工程学院江西赣州341000 河南城建学院市政与环境工程学院河南平顶山467000

总结了催化膜的制备方法,综述了高分子聚合物催化膜的种类及其在处理有机废水中的应用与不足,提出探索制备高分子聚合物催化膜的新技术;结合催化膜降解有机污染物的机理,指出增强高分子聚合物催化膜的使用寿命是未来研究的方向,为高分... 详细信息

总结了催化膜的制备方法,综述了高分子聚合物催化膜的种类及其在处理有机废水中的应用与不足,提出探索制备高分子聚合物催化膜的新技术;结合催化膜降解有机污染物的机理,指出增强高分子聚合物催化膜的使用寿命是未来研究的方向,为高分子聚合物催化膜降解新兴污染物提供理论基础。

关键词：高分子聚合物催化膜可控制备有机废水

高分子聚合物在微沟槽管路中湍流减阻特性研究

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高分子聚合物在微沟槽管路中湍流减阻特性研究

作者：李茂林山东建筑大学

学位级别：硕士

在国家经济飞速发展的同时,也面临着能源短缺、环境污染等一系列问题。为此,国家制定了“碳达峰”与“碳中和”的节能减排目标,旨在节约能源、保护环境。相关研究表明,飞机机身、船舶表面、长输管道内壁的摩擦阻力可分别占到总阻力的40%... 详细信息

在国家经济飞速发展的同时,也面临着能源短缺、环境污染等一系列问题。为此,国家制定了“碳达峰”与“碳中和”的节能减排目标,旨在节约能源、保护环境。相关研究表明,飞机机身、船舶表面、长输管道内壁的摩擦阻力可分别占到总阻力的40%、60%、与80%,若能够减小一部分摩擦阻力,则可节省大量能源,因此发展湍流减阻技术具有很高的工程价值。目前常见的减阻技术许多都是在仿生学的基础上发展而来,如学者们通过观察鲨鱼表皮结构提出了微沟槽减阻理论,通过研究小丑鱼、鲶鱼等表皮附着的粘液情况提出了添加剂减阻理论等。此前学者们对于单一减阻技术的研究较多,很少研究多种减阻方式联合减阻对减阻效果的提升情况。本文将微沟槽与高分子聚合物两种减阻方式进行联合,探究了单一微沟槽减阻效果以及联合减阻对于单一减阻效果的提升情况。经过对大量文献进行阅读总结,确定微沟槽结构为h=s=0.2mm的三角形微沟槽,高分子聚合物选择浓度分别为15mg/L、30mg/L与60mg/L的聚丙烯酰胺(PAM)溶液。在数学模型的选择上,对微沟槽管路中的流动使用RNG k-ε湍流模型进行描述,对具有粘性的非牛顿流体PAM溶液使用Cross模型进行描述。本文首先模拟了单一微沟槽减阻方式(流质为水时)的减阻情况,研究了雷诺数对于沟槽减阻效果的影响规律,并分析对比了微沟槽面与光滑面附近的速度场、湍动能、壁面应力等变化特征。结果表明:(1)在一定雷诺数范围内,本文所设计的微沟槽达到了较好的减阻效果,最大减阻率达到了10.23%。(2)微沟槽的减阻率随雷诺数的增加先增大后减小,符合“雷诺数效应”所描述规律。(3)观察流向速度分布云图可以看到,微沟槽槽谷内都存在一条条的低流速带,增加了粘性底层厚度,相当于在高速流体与壁面之间增加了缓冲层,减少了能量的耗散;观察展向速度分布分析得出微沟槽的形状限制了展向流的发展,使展向流动都限制在各自微沟槽内部,不会扩散到其他区域。(4)微沟槽槽峰处出现了高湍动能区域,但槽谷内部湍动能较小,整体微沟槽处的平均湍动能要低于光滑壁面处。(5)微沟槽斜面上的壁面切应力由槽底向槽峰处逐渐增加超过光滑壁面,但斜面整体的平均壁面切应力比光滑壁面小,这是产生减阻的直接原因。减阻率越高的工况所对应的相对壁面切应力越小,说明高减阻率时槽峰处对减阻的负面影响与槽谷内部对减阻正面影响达到了更好的协调。为了探究两种减阻方式联合对减阻效果的影响情况,保持微沟槽管路模型不变,将流质水替换为高分子聚合物PAM溶液进行模拟,并将模拟结果同水进行对比,分析流动特性。结果表明:(1)PAM溶液与微沟槽联合取得了较单一微沟槽更好的减阻效果,减阻率最高达到了30.48%。(2)在一定来流速度范围内,联合减阻率随来流速度的增加先增大后减小,在所研究的几种PAM溶液浓度内,减阻率随浓度的增大而增大。(3)流向速度均是由壁面处至管路中心处逐步增大,减阻率越高的溶液在管路中心处的流向速度也越大,浓度越高的PAM溶液在壁面上的起始流向速度越小。(4)PAM溶液近壁处的湍流强度总是低于水,而在管路中间区域则略高于水,说明高分子聚合物发挥作用的区域主要在近壁处且占主导作用,使得整体流动空间的湍流强度低于水。(5)相比于水来说,PAM溶液产生的壁面切应力都有了大幅减小,且浓度越高的溶液壁面切应力越小。(6)减阻率高的溶液近壁处涡量变化相对平稳且平均涡量小,使得湍流剧烈程度小,流动更加稳定。

关键词：湍流微沟槽高分子聚合物减阻率流动特性

高分子聚合物微观动力学性质的分子动力学模拟研究

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高分子聚合物微观动力学性质的分子动力学模拟研究

作者：刘俊红长春工业大学

学位级别：硕士

高分子聚合物内部链的行为是极其复杂的,能跨越几个数量级的空间和时间尺度,对其动态特性及构象参数的研究有重要意义。目前对于较大体系的全原子模型的模拟时间尺度很短,并且人们普遍认为玻璃转变属于动力学,将高分子聚合物的温度降至... 详细信息

高分子聚合物内部链的行为是极其复杂的,能跨越几个数量级的空间和时间尺度,对其动态特性及构象参数的研究有重要意义。目前对于较大体系的全原子模型的模拟时间尺度很短,并且人们普遍认为玻璃转变属于动力学,将高分子聚合物的温度降至接近模态耦合临界温度的过冷状态很困难,同时基于分子模拟的聚合物纠缠动力学定量预测也是当代计算材料科学的一大挑战,因此本文通过分子动力学模拟技术研究粗粒化高分子聚合物的微观动力学来探索高分子聚合物内部构象以及动力学特性的变化。高分子聚合物体系的对分布函数结果表明粒子具有短程有序、长程无序的特征。且对分布函数的山峰产生劈裂,说明高分子聚合物粒子分布成很复杂的团簇,且温度越低,粒子的关联性越大。高分子聚合物粒子的自中间散射函数和均方根位移曲线在中期阶段出现的平台持续的时间随温度的降低变得越来越长。四点关联函数表明高分子聚合物粒子在高温区域协同运动的粒子比较少,协同运动的粒子数目随温度的降低变得越来越多,表现为动力学不均匀性。模拟结果表明,低温会造成高分子聚合物的动力学迟缓,导致玻璃转变的发生。针对密度对高分子聚合物结构特性和动力学特性的影响,本文研究了不同密度下的高分子聚合物的微观动力学特性,模拟结果表明密度低的高分子聚合物的短程相关性要比密度高的短程相关性复杂。范霍夫函数表明密度的增加会导致粒子的流动性减弱。自中间散射函数和均方根位移表明高分子聚合物发生玻璃转变的温度随着密度的增加而增大。为了探究不同链长对高分子聚合物微观动力学性质的影响,本文研究了不同链长的高分子聚合物的微观动力学特性,对分布函数结果表明不同链长的高分子聚合物都具备短程有序、长程无序的特征,且都生成了结构复杂的粒子团簇。静态结构因子结果表明不同链长的高分子聚合物粒子的变换过程都随着温度的增大而加快,表明不同链长对高分子聚合物的静态特性无显著影响。自范霍夫函数曲线表明不同链长的高分子聚合物粒子的运动能力随着时间的增加逐渐减小。均方根位移和自中间散射函数模拟结果表明不同链长的高分子聚合物粒子的运动能力都随着温度的降低而减小,上述结果表明不同链长的高分子聚合物的动力学性质无显著差异。

关键词：高分子聚合物粗粒化模型分子动力学动力学不均匀玻璃转变

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高分子聚合物调控膨润土造浆性能及机理研究

硅酸盐通报 2021年第7期40卷 2256-2263页

作者：李鑫吴雪兰龙红明王为奎余正伟李祥安徽工业大学冶金工程学院马鞍山243032 冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室马鞍山243002 句容康泰膨润土有限公司镇江212441

基于江苏某蒙脱石含量为43%的钠化膨润土,对其进行造浆性能检测,发现该膨润土Φ600为5 mPa·s,滤失量为27 mL,造浆性能指标无法满足国标用土的要求,进而提出添加不同高分子聚合物来改善其造浆性能的方案。本文通过单因素试验研究了高分... 详细信息

基于江苏某蒙脱石含量为43%的钠化膨润土,对其进行造浆性能检测,发现该膨润土Φ600为5 mPa·s,滤失量为27 mL,造浆性能指标无法满足国标用土的要求,进而提出添加不同高分子聚合物来改善其造浆性能的方案。本文通过单因素试验研究了高分子聚合物对膨润土造浆性能的影响,并采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射以及Zeta电位等分析手段探究不同高分子聚合物影响膨润土造浆性能的机理,再通过正交试验及优化试验,得到最优的高分子聚合物组合及用量。结果表明:高分子聚合物可吸附在膨润土颗粒表面,这不仅有利于晶格表面氢键的形成,还可形成网状结构,使得泥浆黏度增大,滤失量降低。当添加高分子聚合物为0.1%(质量分数)的聚丙烯酸钠+0.4%(质量分数)的羧甲基淀粉时,膨润土的Φ600为60.5 mPa·s,滤失量为14.5 mL,其他性能也均满足国标对泥浆土的要求。

关键词：蒙脱石膨润土造浆性能高分子聚合物泥浆

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高分子聚合物凝胶的性能研究与应用

钻井液与完井液 2017年第5期34卷 33-38页

作者：李圆于培志安玉秀于铁峰赵宇光中国地质大学(北京) 北京100083 中国石油集团长城钻探工程有限公司北京100101

传统的修井作业井筒内流体容易进入地层,造成储层的污染。针对储层的污染问题,以天然大分子纤维素为骨架分子,接枝共聚水溶性丙烯酰胺单体,研制出一种高分子聚合物凝胶,并对该聚合物凝胶进行机理分析和性能评价。结果表明,该聚合物凝胶... 详细信息

传统的修井作业井筒内流体容易进入地层,造成储层的污染。针对储层的污染问题,以天然大分子纤维素为骨架分子,接枝共聚水溶性丙烯酰胺单体,研制出一种高分子聚合物凝胶,并对该聚合物凝胶进行机理分析和性能评价。结果表明,该聚合物凝胶的成胶时间在30~600 min可控,破胶时间在1~30 d;在160℃下表观黏度仅为100 mPa·s,便于现场施工注入。通过加入交联剂和催化剂控制合理的成胶时间,成胶后的聚合物凝胶完全失去流动性,能够形成高强度的凝胶塞,具有较高的承压强度。聚合物凝胶具有较好的抗污性能,对强酸、强碱、高矿化度盐水以及原油污染能保持较强的稳定性。聚合物凝胶在施工结束后能够破胶为低黏度的流体,通过连续油管或者泥浆泵循环出井筒。该聚合物凝胶在威远区块204H7-3页岩气井的修井作业中进行了应用,在120℃、45 MPa下,80 m聚合物胶塞,最高承压达72.82 MPa。聚合物凝胶较传统机械封堵,及水泥塞封堵有比较明显的优势,在修井作业、恶性漏失、封堵出水层等方面具有较好的应用前景。

关键词：高分子聚合物修井作业破胶时间承压强度纤维素丙烯酰胺

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高分子聚合物热输运调控的研究进展

物理学进展 2018年第2期38卷 69-81页

作者：董岚张颖徐象繁同济大学物理科学与工程学院声子学与热能科学中心上海同济大学中欧纳米声子学联合实验室上海

高分子聚合物基热界面材料对高密度集成电路的散热起到至关重要的作用。本文主要阐述高分子聚合物热导率的理论及实验研究进展，重点介绍近年来关于调控高分子聚合物热导率的相关工作。此外，本文还对高分子聚合物热输运调控的发展趋势... 详细信息

高分子聚合物基热界面材料对高密度集成电路的散热起到至关重要的作用。本文主要阐述高分子聚合物热导率的理论及实验研究进展，重点介绍近年来关于调控高分子聚合物热导率的相关工作。此外，本文还对高分子聚合物热输运调控的发展趋势进行了展望，讨论目前研究中尚未解决的问题及瓶颈。

关键词：高分子聚合物聚合物基热界面材料高热导率聚合物复合材料

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高分子聚合物在混凝土表面修复中的应用研究

高分子聚合物在混凝土表面修复中的应用研究

作者：秦昊北京建筑大学

学位级别：硕士

随着我国城镇化进程的高速发展,混凝土已经成为国内消耗量最大的建筑材料之一。混凝土表面强度低及存在裂缝的问题亟待解决。国内外研究学者就高分子聚合物在混凝土表面修复中的应用做了大量研究,主要通过对某一种聚合物的改性来解决表... 详细信息

随着我国城镇化进程的高速发展,混凝土已经成为国内消耗量最大的建筑材料之一。混凝土表面强度低及存在裂缝的问题亟待解决。国内外研究学者就高分子聚合物在混凝土表面修复中的应用做了大量研究,主要通过对某一种聚合物的改性来解决表面强度不足或表面裂缝的问题。但是,关于以多种高分子聚合物为基础进行表面强度提高与裂缝修复的综合性研究相对较少。本课题以锂基渗透液、有机硅树脂乳液及环氧树脂乳液为基础,外掺硫酸钠、乳胶粉、滑石粉、成膜助剂和消泡剂,通过混凝土回弹强度试验研究添料的最佳掺量,确定高分子聚合物表面增强剂的配比,进一步研究该配比下高分子聚合物表面增强剂的增强效果及对混凝土孔结构、微观形貌以及耐久性的影响;以锂基渗透液、有机硅树脂乳液及环氧树脂乳液为基础,通过工作性能试验及力学性能试验确定高分子聚合物裂缝修复砂浆的配比。主要结论如下:（1）以三种高分子聚合物乳液为基础,外掺硫酸钠、乳胶粉、滑石粉、成膜助剂和消泡剂,可以提高混凝土的表面强度;通过混凝土表面回弹值确定高分子聚合物表面增强剂的最优配比;最优配比下锂基渗透液组、有机硅树脂乳液组和环氧树脂乳液组涂抹C30混凝土56天的表面强度增长率分别接近14.0%、15.5%和18.0%。（2）高分子聚合物表面增强剂渗入混凝土内部的最大深度为6±0.5mm;在混凝土表面涂抹高分子聚合物表面增强剂可以改善混凝土的孔结构,使混凝土表面的微观结构更加致密;涂抹高分子聚合物表面增强剂可以提高混凝土的耐久性。（3）高分子聚合物裂缝修复砂浆对于宽度为0.3~2.5mm的混凝土裂缝具有修复作用;通过力学性能研究和相容性研究确定高分子聚合物裂缝修复砂浆的最优配比;最优配比下锂基渗透液组、有机硅树脂乳液组和环氧树脂乳液组28天修复龄期混凝土的强度修复率分别为16.7%、18.2%和22.2%,修复后的强度保证率分别为84%、91%和99%。高分子聚合物表面增强剂和高分子聚合物裂缝修复砂浆可以解决实际工程中混凝土表面强度低和混凝土表面存在裂缝的问题。

关键词：高分子聚合物混凝土表面增强剂耐久性裂缝修复砂浆

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基于高分子聚合物的柔性传感器研究进展

传感器与微系统 2022年第3期41卷 7-11页

作者：吴杰王旭刘英朱银龙南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037

对基于高分子聚合物的柔性传感器的研究进展进行了概述。从传感器的种类、材料、结构设计、制备工艺、传感原理等多个角度进行分析,并对这些传感器的主要性能(灵敏度、稳定性与重复性、响应时间、迟滞性等)进行评估。重点讨论基于高聚... 详细信息

对基于高分子聚合物的柔性传感器的研究进展进行了概述。从传感器的种类、材料、结构设计、制备工艺、传感原理等多个角度进行分析,并对这些传感器的主要性能(灵敏度、稳定性与重复性、响应时间、迟滞性等)进行评估。重点讨论基于高聚物的柔性传感器在可穿戴设备、柔性驱动以及疾病预防等领域内的应用,总结了当前国内外传感器技术研究所面临的问题,并对未来柔性传感器的发展进行展望。

关键词：高分子聚合物柔性传感器可穿戴设备柔性驱动

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高分子聚合物中溶剂扩散系数的预测

化工学报 2006年第1期57卷 6-12页

作者：吕宏凌王保国清华大学化学工程系北京100084

溶剂分子在高分子聚合物中的扩散现象广泛存在于日常生活和工业生产中,对其研究具有普遍意义.Vrentas-Duda模型以自由体积理论为基础,所有参数不需扩散实验测量,由溶剂和高分子的分子性质独立确定,可用于预测高分子聚合物中低相对分子... 详细信息

溶剂分子在高分子聚合物中的扩散现象广泛存在于日常生活和工业生产中,对其研究具有普遍意义.Vrentas-Duda模型以自由体积理论为基础,所有参数不需扩散实验测量,由溶剂和高分子的分子性质独立确定,可用于预测高分子聚合物中低相对分子质量溶剂扩散系数.研究Vrentas-Duda模型对典型高分子/溶剂体系中溶剂扩散系数的预测准确性,通过将预测值与实验值比较,评价该模型在不同高分子体系中的适用情况.对处于橡胶态的各向同性高分子聚合物体系,Vrentas-Duda模型能够准确计算除存在氢键以外多数体系的溶剂扩散系数;相对于溶剂互扩散系数而言,溶剂自扩散系数的预测精度更高.

关键词：高分子聚合物有机溶剂自由体积理论扩散系数