外场作用下聚合物滞后生热效应

为了研究振动参数对聚合物黏弹性能及塑化成型过程的影响,深入分析了振动场的作用机理,揭示了相位角与滞后生热率之间的关系,得出了振动场作用下聚合物塑化成型速率表达式,最后通过聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)动态毛细管挤出以及多维振动塑化成型设备进行实例计算和实验研究,实验结果和理论计算值符合得很好,并得出结论: PET塑化速率随振动频率的增加呈先增加后减小的趋势,当激振频率趋向于材料固有频率时(振动频率约为15 Hz时),PET塑化速率达到最大值,当振幅为6 MPa时,其值约为22 g/min,为相同振幅下,频 关键词： 振动场 滞后生热 相位角 低温成型     

低蒸发焓水凝胶用于太阳能驱动水净化

日益严重的水资源短缺和水体污染引发了人们对先进水净化技术的研究兴趣。太阳能驱动的界面蒸发利用清洁的太阳能来分离水和杂质,被认为是解决缺水和污染最环保、经济的技术。低蒸发焓水凝胶基光热转换材料由于其高蒸发速率、可加工性、可控性和多功能性,成为最有潜力的太阳能蒸发器材料。首先,本综述回顾了水凝胶的关键概念,这些概念证明了其在太阳能驱动的界面蒸发系统中的优势,如快速水传输和低蒸发焓;其次,总结了水凝胶的制备方法包括引入的光热材料以及水凝胶的设计策略,以提高水凝胶的整体性能。水凝胶蒸发器的多种功能在抗盐、光降解、杀菌和发电等方面得到了扩展。基于水凝胶的上述优势,本综述进一步提出了适用于实际使用环境的水凝胶蒸发器的设计概念和策略。     

拉伸力场主导作用下硫酸钙晶须(CSW)/PBS复合材料的制备与性能研究

利用基于拉伸力场主导作用下的叶片塑化挤出机分别制备硫酸钙晶须(CSW)含量为0、5%(wt)、10%(wt)、15%(wt)、20%(wt)的硫酸钙晶须(CSW)/PBS复合材料,并讨论了CSW的含量对复合材料力学性能、热稳定性、结晶性能的影响。测试结果表明:当CSW的添加量为PBS的15%(wt)时,复合材料的综合力学性能最优,拉伸模量,弯曲模量和弯曲强度分别提高;随着CSW含量的增加,球晶尺寸减小,成核密度增加,结晶温度也有显著提高;引入CSW对PBS的熔融行为没有影响;热失重分析表明CSW有助于提高复合材料的热稳定性。     

频率对方腔内周期性混合行为的影响

基于涡量-速度法,得到了方腔内高粘度流体上下盖振动拖动作用下瞬时速度场数值解,采用4阶Runge-Kutta方法对示踪剂的界面形变进行数值积分追踪。结果表明,当振动频率为0.1 Hz,方腔内将发生混沌混合,当频率增加到0.5 Hz时,混合过程演变为常规的层流混合过程。混合过程Poincaré截面对比揭示了频率对KAM岛尺度影响。混沌混合经过一定的时间后,不同初始位置的示踪剂界面拉伸表现出自相似和渐近特性。     

振动挤出过程中毛细管内聚合物熔体的剪切速率分析

借助自行研制的恒速型毛细管动态流变实验研究装置,对平行叠加振动条件下聚合物熔体经毛细管的挤出过程进行了分析;不依赖现有的任何本构关系,在考虑惯性项影响的前提下,建立了振动力场下毛细管壁处聚合物熔体剪切速率的计算公式;实验测量一定振动频率和振幅下毛细管瞬时入口压力、瞬时体积流量以及体积流量与入口压力波形的相位差,通过上述公式即可求得聚合物熔体在毛细管壁处的剪切速率。     

薄膜型声学超材料对低频振动的隔声特性分析*

高效共振混合机工作频率为60 Hz,且系统处于共振,产生较大低频噪声。针对振动机械产生的有害噪声,分析了高效共振混合机低频高加速度共振混合过程的特点,得到了60 Hz低频声波穿透力强特点,相比传统的以吸声材料构建的50~100 mm厚度、隔声效果小于10 dB的隔声罩,分析了薄膜型声学超材料在低频减振降噪中的隔声特性。通过多物理场仿真分析,60 Hz时隔声量为31.4 dB,确定了硅橡胶弹性薄膜的预应力和质量块的面密度;采用3D打印机快速成型技术,构建了隔声实验装置,分析了独立隔声单元、面密度、薄膜尺寸等隔声特性规律。基于人耳在实际环境中感受到的噪声强度,提出了噪声衰减量和插入损失的分析方法,在距离声源380 mm和1000 mm的位置,60 Hz时隔声量分别为27 dB和38 dB。研究成果丰富了低频隔声特性理论,为薄膜型声学超材料的工程设计和优化提供了技术支撑。     

猴耳环药渣/HDPE复合材料的制备与力学性能研究

对猴耳环药渣进行蒸汽爆破预处理得到猴耳环药渣纤维,与高密度聚乙烯复合制备复合材料,实现了猴耳环药渣废弃物资源的高值化利用。测试了复合材料的力学性能,用扫描电镜观察不同处理方式的猴耳环药渣以及所制备的复合材料拉伸断面的形貌,分析了经不同方式处理的猴耳环药渣的主要成分。结果表明,蒸汽爆破处理药渣可使纤维束解离出纤维细胞作为增强材料;蒸汽爆破次数会影响复合材料最终的力学性能。猴耳环药渣蒸汽爆破4次制备的复合材料的力学性能最优。     

叶片挤出机对PBS/木质素共混体系加工性及性能影响

采用以体积拉伸形变为主导的叶片挤出机制备聚丁二酸丁二醇酯(PBS)/木质素可降解复合材料,考察了叶片挤出机加工温度(130~145℃)、加工转速(10~40 r/min)对复合材料停留时间、表观质量、力学性能以及微观形貌的影响.结果表明,复合材料停留时间随着加工温度的提升而逐渐减小,加工转速具有类似变化趋势;复合材料表观质量随加工温度影响不显著,但随加工转速影响剧烈;复合材料力学性能随加工温度变化不明显,而随加工转速影响程度不一;复合材料断面微观形貌在不同的加工温度下有细微变化,而在不同的加工转速下变化明显.以上结果与叶片挤出机的结构和固体输送有关,物料在拉伸流场作用下发生正位移输送和塑性能量耗散,提高了传质效率,在适当加工条件下引起组分间相互作用机制加强.综合考虑产品性能与经济成本,确定叶片挤出机制备PBS/木质素复合材料各段加工温度为115、125、135、125℃,加工转速为20 r/min.     

高分子材料动态加工新技术

介绍了振动力场作用下高分子材料动态挤出成型、动态注射成型以及动态混炼成型的技术及装备,简要阐述了动态挤出中动态固体输送、动态熔融塑化、动态熔体输送过程的机理及实验研究成果,分析了脉动压力对注射过程的影响以及动态混炼过程中强制混炼、强制分散的原理,对各种动态成型技术辅以相应的制品性能测试.研究结果表明振动力场的引入在产量相同并保证甚至改善制品综合性能的同时,可有效缩短成型历程,降低功率消耗,因此高分子材料动态成型加工方法是一种新型的低能耗成型加工技术.     

聚合物熔体的非仿射网络结构模型及其数值解

假设聚合物熔体的缠结网络形变是非仿射的，运用瞬态网络结构原理。并利用Liu提出的动态速率方程以及上随体Maxwell本构方程来建立一个适合于振动剪切作用下的聚合物熔全非仿射网络结构模型。利用这一模型来研究振动剪切作用下LDPE和HDPE熔体的流变行为。研究表明，在一种合理的初始简化条件下可以获得模型的数值解。将理论预测值与实验值进行比较后得知二者具有良好的吻合性，从而简化了模型的计算过程。同时，通过比较得知所建立的非仿射网络结构本构方程比仿射网络结构本构方程的精确度要高，而且在振动力场作用下。具有长支链的LDPE熔体有少量的非仿射网络形变，而没有长支链的HDPE熔体则有较多的非仿射网络形变。因此在建立振动力场作用下聚烯烃熔体本构方程时应充分考虑聚合物熔体网络的非仿射形变。