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POE溶液聚合反应器内混合与反应过程的CFD研究

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化工学报 2024年第1期75卷 322-337页

作者：麻雪怡刘克勤胡激江姚臻化学工程联合国家重点实验室浙江大学浙江杭州310058 浙江大学聚合与聚合物工程研究所化学工程与生物工程学院浙江杭州310058

聚烯烃弹性体(POE)具有优异的性能而应用广泛,其工业生产通常采用溶液聚合方法。POE反应介质流变行为复杂,受温度、剪切速率、聚合物浓度等诸多因素影响。同时,反应介质的流变行为是决定混合效果的重要因素,进而影响反应进程。由于反应... 详细信息

聚烯烃弹性体(POE)具有优异的性能而应用广泛,其工业生产通常采用溶液聚合方法。POE反应介质流变行为复杂,受温度、剪切速率、聚合物浓度等诸多因素影响。同时,反应介质的流变行为是决定混合效果的重要因素,进而影响反应进程。由于反应、流变和流场的相互作用,POE溶液聚合反应器的设计和生产过程控制面临着挑战。基于实测的动力学和流变数据,针对POE溶液聚合反应器建立了一个耦合计算流体力学(CFD)模型,综合考虑了流动、混合效率、反应动力学和流变特性等方面的影响,探究了不同工艺条件(搅拌转速、停留时间、进料温度)对速度场、温度场、浓度场、流变特性等参数的影响规律,为优化实际工业过程提供参考。

关键词：聚烯烃弹性体反应器计算流体力学流变模型聚合物动力学模型

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不同分子结构偶联剂改性玄武岩对玄武岩/聚丙烯复合材料发泡行为与性能的影响

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复合材料学报 2024年第3期41卷 1281-1289页

作者：朱能贵李胜男曾祥补沈超蒋团辉龚维何力黄安荣国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心贵阳550022 贵州大学材料与冶金学院贵阳550025

以不同分子结构的偶联剂为改性剂、以玄武岩纤维(BF)为增强相、以聚丙烯(PP)为基体,采用化学发泡二次开模工艺制备了BF/PP发泡复合材料,通过DSC、SEM等表征技术,研究了不同分子结构偶联剂改性BF时,BF/PP发泡复合材料的热性能、流变性能... 详细信息

以不同分子结构的偶联剂为改性剂、以玄武岩纤维(BF)为增强相、以聚丙烯(PP)为基体,采用化学发泡二次开模工艺制备了BF/PP发泡复合材料,通过DSC、SEM等表征技术,研究了不同分子结构偶联剂改性BF时,BF/PP发泡复合材料的热性能、流变性能、发泡行为及力学性能。结果表明,通过不同分子结构偶联剂改性BF后,复合材料的结晶性能和流变性能得到改善,结晶度增加,熔体粘弹性变好。KH-550改性BF时,BF/PP发泡复合材料的发泡质量最好,此时泡孔尺寸为84.52μm,泡孔密度为2.45×10^(5) cells/cm^(3)。BF被偶联剂改性后,发泡复合材料的弯曲强度、弯曲模量和拉伸强度相对于BF未改性时均有所提高;用KH-792改性BF时,弯曲强度、弯曲模量和拉伸强度最大,最大值分别为33.4 MPa、1919 MPa和21.4 MPa。本文将为BF/PP发泡复合材料的研发和工业化应用提供一定的理论参考。

关键词：偶联剂聚丙烯玄武岩纤维发泡行为力学性能

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水乳型自消光丙烯酸酯共聚物涂层的制备

精细化工 2024年第8期41卷 1848-1856页

作者：王娟马鑫磊夏宇正陈晓农石淑先北京化工大学北京市水性聚合物合成与应用工程技术研究中心北京100029

以苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为主单体,选择同时带长亲水链段和长疏水链段的二十二烷基醇聚氧乙烯醚-25甲基丙烯酸酯(BEM)为功能单体,连同BEM混合液中含有的甲基丙烯酸(MAA)通过乳液共聚制备了丙烯酸酯共聚物乳液... 详细信息

以苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为主单体,选择同时带长亲水链段和长疏水链段的二十二烷基醇聚氧乙烯醚-25甲基丙烯酸酯(BEM)为功能单体,连同BEM混合液中含有的甲基丙烯酸(MAA)通过乳液共聚制备了丙烯酸酯共聚物乳液,并以此乳液制备了涂层。在BEM用量为15.0%(以3种主单体St、BA和MMA总质量为基准,下同)的条件下,考察了3种乳化剂复配比例、缓冲剂(Na HCO_(3))加入方式对聚合稳定性、单体转化率的影响;在固定乳化剂复配比例、Na HCO_(3)全部随引发剂溶液同时加入的条件下,考察了BEM用量(0、5.0%、10.0%、15.0%、20.0%)对涂层光泽度和透光率的影响。采用FTIR、SEM、AFM表征了涂层的结构组成和表面形貌。结果表明,利用乳化剂与功能单体BEM长烷基链之间的疏水相互作用,通过复配乳化剂及随引发剂共同滴加缓冲剂Na HCO_(3)的方式,可提高聚合稳定性(絮凝率为0.38%)和单体转化率(≥98%)。利用长链烷基自迁移构建粗糙表面可提高涂层自消光性能,在BEM用量为20.0%时可保持高透光率(≥89%)和低光泽度(35.4%),实现了涂层消光性能和透光性能的统一。

关键词：自消光二十二烷基醇聚氧乙烯醚-25甲基丙烯酸酯乳液聚合光泽度透光率丙烯酸系列化学品

考虑土-膨润土化学相容性的阻隔墙长期服役性能研究

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岩土工程学报 2024年第2期46卷 282-290页

作者：黄博曹林峰李育超浙江大学岩土工程研究所浙江杭州310000 超重力研究中心浙江杭州310000

考虑到填埋场渗滤液中较高Na^(+)和Ca^(2+)浓度会让土-膨润土的渗透系数显著增大,从而加速高危害性污染物击穿土-膨润土阻隔墙,建立了Na^(+)和Ca^(2+)作用下土-膨润土阻隔墙-含水层系统中有机物污染物运移数值模型。该模型可以考虑渗透... 详细信息

考虑到填埋场渗滤液中较高Na^(+)和Ca^(2+)浓度会让土-膨润土的渗透系数显著增大,从而加速高危害性污染物击穿土-膨润土阻隔墙,建立了Na^(+)和Ca^(2+)作用下土-膨润土阻隔墙-含水层系统中有机物污染物运移数值模型。该模型可以考虑渗透系数和水动力弥散系数等参数随Na^(+)和Ca^(2+)浓度的变化。利用有限差分法,获得了该模型的数值解。通过将所建模型的计算结果分别与已有解析解计算结果和COMSOL软件计算结果进行对比分析,验证了模型的正确性。最后基于所建数值模型,以甲苯作为代表性有机污染物分析和讨论了考虑和未考虑土-膨润土化学相容性、水头差和膨润土掺量对阻隔墙长期服役性能的影响。结果表明:考虑土-膨润土化学相容性之后,阻隔墙从不会被击穿变成了服役75 a后被击穿,服役寿命大幅缩短;降低阻隔墙两侧水头差,能够有效延缓污染物的击穿时间;阻隔墙膨润土掺量的下限值应在原先防渗要求的基础上适当提高,以应对污染物作用下墙体防污阻隔性能的削弱。

关键词：化学相容性阻隔墙污染物运移数值模型长期服役性能

丙烯酸酯嵌段共聚物胶乳赋能高端压敏胶“油改水”

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中国胶粘剂 2024年第6期33卷 41-48,60页

作者：皮俊轲范鑫赵辉陈文东曾明葛煜州吴荣生罗英武英创新材料(绍兴)有限公司浙江绍兴312000 浙江大学化工学院聚合与聚合物工程研究所浙江杭州310027

本文从压敏胶结构与性能的关系出发,总结了高端压敏胶的设计思路。基于活性乳液聚合技术,设计并制备出了可满足高端胶带要求的丙烯酸酯嵌段共聚物乳液,突破现有水性压敏胶性能不均衡、不耐湿热的困境,期待其能加速高端压敏胶的“油改水... 详细信息

本文从压敏胶结构与性能的关系出发,总结了高端压敏胶的设计思路。基于活性乳液聚合技术,设计并制备出了可满足高端胶带要求的丙烯酸酯嵌段共聚物乳液,突破现有水性压敏胶性能不均衡、不耐湿热的困境,期待其能加速高端压敏胶的“油改水”进程。

关键词：丙烯酸酯嵌段共聚物丙烯酸酯乳液水性压敏胶压敏胶性能物理交联

海藻酸钙基凝胶电解质用于纤维超级电容器的连续化制备

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高分子学报 2024年第3期55卷 287-295页

作者：张岩峰张琨王闯王兵杰彭慧胜聚合物分子工程国家重点实验室、复旦大学高分子科学系纤维电子材料与器件研究院先进材料实验室上海200438

溶液挤出法能够连续化制备纤维储能器件,设计与开发高离子电导率的凝胶电解质是实现纤维储能器件一体化挤出的关键.使用海藻酸钙作为聚合物骨架,制备出海藻酸钙/硝酸锂凝胶电解质,其离子电导率高达145.3 mS/cm,并通过溶液挤出法实现了... 详细信息

溶液挤出法能够连续化制备纤维储能器件,设计与开发高离子电导率的凝胶电解质是实现纤维储能器件一体化挤出的关键.使用海藻酸钙作为聚合物骨架,制备出海藻酸钙/硝酸锂凝胶电解质,其离子电导率高达145.3 mS/cm,并通过溶液挤出法实现了纤维超级电容器的连续制备.基于该凝胶电解质构建的纤维超级电容器,其电压窗口最高可以达到1.8 V,并在0.05~2.00A/g电流密度下均可正常工作.当纤维超级电容器的充放电电流密度由0.05A/g增加到0.50A/g,容量保持率为99.7%.经过1000圈的充放电循环后,纤维超级电容器的容量保持率为99.3%.通过优化凝胶电解质组分、纤维电极直径、凝固浴的浓度和温度,纤维超级电容器的制备速度可以达到20 m/min,最终能够连续构建长度超过3000 m的纤维超级电容器,有望应用于可穿戴电子器件领域.

关键词：纤维超级电容器凝胶电解质连续化制备智能织物

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软物质中场论模拟方法的应用及展望

高分子学报 2024年第7期55卷 856-871页

作者：熊俊棚李昶皓李剑锋复旦大学高分子科学系聚合物分子工程国家重点实验室上海200433

软物质科学是物理、化学和材料科学领域的重要分支.但软物质系统因其多尺度结构和丰富的动态行为,给研究带来了巨大挑战.而场论模拟方法在应对这些挑战中显示出独特优势,其通过引入连续的场变量,为描述和处理软物质系统中的复杂相互作... 详细信息

软物质科学是物理、化学和材料科学领域的重要分支.但软物质系统因其多尺度结构和丰富的动态行为,给研究带来了巨大挑战.而场论模拟方法在应对这些挑战中显示出独特优势,其通过引入连续的场变量,为描述和处理软物质系统中的复杂相互作用提供了一个更加高效和宏观的视角.本文首先介绍了场论模拟方法的基本原理并阐述了它们在软物质物理上的应用,如蛋白质的HP模型结构预测、高分子链的静态拓扑缠结、化学反应或光反应驱动微观相分离等,接着探讨了深度学习等现代计算技术在软物质研究中的应用.最后展望了软物质研究领域的未来发展趋势,指出场论方法在软物质物理研究领域仍具有巨大优势.

关键词：软物质场论模拟自洽场理论深度学习

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光激发诱导组装策略在大分子组装中的应用

高分子学报 2024年第7期55卷 802-813页

作者：刘谋为朱亮亮聚合物分子工程国家重点实验室复旦大学高分子科学系上海200438

在分子组装领域,光控自组装是调节分子有序性、多尺度结构和光电特性的一种智能策略.然而,传统光控自组装是通过光化学反应诱导分子结构变化的光化学过程来实施.由于副反应的存在和有限的转化率,光控自组装形成的纳米结构和形态往往难... 详细信息

在分子组装领域,光控自组装是调节分子有序性、多尺度结构和光电特性的一种智能策略.然而,传统光控自组装是通过光化学反应诱导分子结构变化的光化学过程来实施.由于副反应的存在和有限的转化率,光控自组装形成的纳米结构和形态往往难以预测.相反,仅利用分子从基态到激发态的构象变化的光物理过程实现激发态组装则能够避免以上缺点,并能够进一步促进整个材料体系的协同组装或相变.本文着重探讨了以多硫芳烃为基元的光激发诱导组装(photoexcitation-induced assembly,PEIA)策略.多硫芳烃能够产生从基态到激发态的重大分子构象转变,这种转变有利于形成分子间相互作用,进而推动分子运动、聚集和组装.系统介绍在分子水平上探索多硫芳烃的PEIA进展,进一步证明多硫芳烃的PEIA可以协同驱动聚合物体系中的分子运动和相变,并对PEIA未来发展所面临的关键问题和重要挑战进行了展望.

关键词：激发态构象多硫芳烃光诱导自组装磷光

可逆失活自由基聚合制备含氟聚合物的研究进展

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高分子学报 2024年第7期55卷 841-855页

作者：韩善涛许梦丽陈茂复旦大学高分子科学系聚合物分子工程国家重点实验室上海200433

含氟聚合物具有许多优异的理化性能,在化工、新能源、生物医药等领域取得重要应用.可逆失活自由基聚合反应(RDRP)是实现聚合物精准合成的重要手段.然而,含氟烯烃单体的RDRP报道相对较少.本综述对侧链含氟聚合物和主链含氟聚合物的可控... 详细信息

含氟聚合物具有许多优异的理化性能,在化工、新能源、生物医药等领域取得重要应用.可逆失活自由基聚合反应(RDRP)是实现聚合物精准合成的重要手段.然而,含氟烯烃单体的RDRP报道相对较少.本综述对侧链含氟聚合物和主链含氟聚合物的可控合成进展进行介绍,简述了含氟丙烯酸酯、含氟苯乙烯、三氟氯乙烯、四氟乙烯、偏氟乙烯、六氟丙烯、全氟烯基醚等单体的RDRP案例,总结了该领域面临的挑战.鉴于众多前沿领域对定制化合成含氟聚合物提出了迫切需求,发展含氟聚合物的可控合成方法将有助于拓宽含氟聚合物范围,推动开发高性能含氟聚合物材料.

关键词：含氟聚合物含氟烯烃可控失活自由基聚合活性聚合