界面阻燃化玻璃纤维协同聚磷酸铵增强阻燃聚乳酸

采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对短切玻璃纤维(GF)进行氨基化处理,得到表面富含氨基的GF-KH550,以三乙胺为缚酸剂和催化剂、POCl_(3)和4,4-二氨基二苯甲烷为反应单体,在GF-KH550表面原位聚合,获得超支化聚磷酰胺界面阻燃化玻璃纤维(GF@HBPN),采用FTIR、XPS、SEM、TGA对其进行了表征。GF-KH550、GF@HBPN单独或与聚磷酸铵(APP)作为阻燃剂用于聚乳酸(PLA)复合材料(GF-KH550/PLA、GF@HBPN/PLA、APP/GF@HBPN/PLA)的制备。对复合材料的热稳定性、力学和阻燃性能进行了测试。结果表明,与PLA相比,GF-KH550/PLA的拉伸强度明显提高,但GF的“烛芯效应”严重恶化了其燃烧性能;GF@HBPN/PLA复合材料的拉伸强度也有提高,且燃烧过程中GF表面形成的界面残炭抑制其“烛芯效应”,改善了其燃烧性能(UL-94V-2),但不足以达到理想阻燃效果。当APP质量分数10%、GF@HBPN质量分数为30%时,制备的复合材料10%APP/30%GF@HBPN/PLA的极限氧指数达到26.8%±0.2%、垂直燃烧等级为UL-94V-0级,且热释放速率峰值、总热释放量和平均有效燃烧热比PLA分别下降了31.39%、23.57%和18.80%,显示出优异的火安全性能。

氮化硼/磷杂菲三嗪化合物阻燃导热聚碳酸酯复合材料的制备及其性能研究

基于氮化硼(BN)/磷杂菲三嗪化合物(TAD)构建了阻燃导热聚碳酸酯(PC)复合材料,并对其阻燃性能和导热性能进行了研究。结果表明,BN/TAD阻燃导热复合体系能够有效提高PC复合材料的阻燃性能,当BN添加量为20%,TAD含量为3%时,PC/20BN/3TAD复合材料的垂直燃烧测试达到UL 94 V-0级,极限氧指数达到35.1%;通过锥形量热仪测试,证明了BN/TAD阻燃导热复合体系能够有效降低热释放速率峰值、总热释放量、有效燃烧热等性能参数,并且二者在凝聚相中可以发挥出色的协同成炭效果,赋予PC复合材料优异的阻燃特性;从导热性能测试方面来看,BN/TAD阻燃导热复合体系的导热系数较纯PC相比提高了320%,获得了兼具优异阻燃特性和出色导热性能的PC复合材料。

含氟阻燃透明聚碳酸酯材料的制备及性能

为了获得具有良好阻燃性、透明性及热老化稳定性的聚碳酸酯(PC)材料,将聚四氟乙烯(PTFE)和八苯基倍半硅氧烷(OPS)分别加入含全氟丁基磺酸钾(PPFBS)的PC中制备了含氟阻燃透明PC复合材料,研究了PTFE/PPFBS和OPS/PPFBS对PC阻燃和物理力学性能的影响规律及量效关系,探究了热老化处理对PC复合材料阻燃性能的影响。结果表明,PTFE和OPS的引入提高了PC材料的阻燃性能,添加质量分数0.1%PTFE和OPS的PC复合材料均可在垂直燃烧测试中达到UL 94 V-0级,添加质量分数0.2%的PTFE和OPS后,PC复合材料的极限氧指数分别达到了40.6%和42.2%。与PTFE相比,添加OPS的PC复合材料表现出更好的透明性。PTFE和OPS的引入对PC复合材料拉伸强度的影响较小;当PTFE和OPS质量分数分别为0.2%和0.1%时,PC复合材料可以保持较好的韧性。热老化处理后添加PTFE和OPS的PC复合材料在垂直燃烧测试中均可达到UL 94 V-0级;热老化处理后的锥形量热法测试结果表明OPS与PPFBS可以更好地发挥协同阻燃作用,有效抑制PC材料的热释放,提高残炭率。具有优异阻燃性和热老化稳定性的含氟透明PC复合材料在高端制造业领域具有广阔的应用前景。

三聚氰胺聚磷酸盐/焦磷酸哌嗪协同阻燃热塑性动态硫化橡胶

研究了三聚氰胺聚磷酸盐/焦磷酸哌嗪(MPP/PAPP)膨胀体系影响热塑性动态硫化橡胶(TPV)阻燃和力学性能的量效关系,揭示了MPP/PAPP的协同阻燃和增强增韧作用。结果表明,总添加质量分数恒定为30%,MPP/PAPP以质量比3∶7共混TPV时,MPP和PAPP的协同阻燃作用最佳。相比于单独添加MPP或者PAPP,9MPP/21PAPP/TPV复合材料拥有更高的极限氧指数(25.7%)、垂直燃烧级别(V-0)和最低的热释放速率峰值(149.9 kW/m^(2))。热重分析表明,9MPP/21PAPP/TPV样品中,MPP/PAPP间的协同作用能够大幅降低TPV基体在高温阶段的降解速率,提升残炭率,表现出优异的协同阻燃作用。在拉伸性能测试中,MPP/PAPP复配使用时,9MPP/21PAPP/TPV的拉伸强度和断裂伸长率均高于对照样品30MPP/TPV和30PAPP/TPV。

气凝胶在阻燃领域的研究进展

综述了近年来国内外硅系气凝胶、有机气凝胶和碳系气凝胶在阻燃领域的研究进展。概述了气凝胶的特点、在阻燃领域的相关阻燃改性技术及其对材料阻燃性能的影响。总结了各种气凝胶的优缺点及未来发展趋势。

基于ReaxFF反应力场的膨胀阻燃体系热解反应机制研究

采用ReaxFF反应分子动力学模拟添加不同膨胀阻燃体系的聚丙烯(PP)的热解过程,从分子水平探究嵌段共聚物(PAPO⁃MP)与共混(PAPP/MPP)2种状态下阻燃体系的热解反应机制。结果表明,模拟热重曲线与实验结果误差低于2.1%;加入膨胀阻燃体系后,反应活化能从200.16 kJ/mol分别降至154.64 kJ/mol(PAPO⁃MP)和159.14 kJ/mol(PAPP/MPP),说明阻燃剂优先反应从而保护基材;气体小分子数量分别减少10%(PAPO⁃MP)和17.5%(PAPP/MPP),P—O—P结构可以促进大分子团聚物生成,从而降低有毒有害气体生成及提高残炭质量;添加PAPO⁃MP比添加PAPP/MPP的体系势能平均降低11.6×10^(3)kcal/mol,因此添加嵌段共聚物材料稳定性更优。

基于SAC算法的多交叉口交通信号控制研究

针对深度Q网络(deep Q-learning network,DQN)算法在解决多交叉口交通信号配时方案由于外部环境变化和内部参数波动导致效果不佳的问题,提出了基于柔性“行动器-评判器”(soft actor-critic,SAC)的交叉口交通信号控制方法,并设计了相应的系统采样策略和回报函数.与原采样策略相比,新采样策略将相邻智能体的策略信息加入到系统状态中,使当前智能体能够得到更多的交叉口交通分布和合作策略信息.与原回报函数相比,新回报函数中引入空间折扣因子,缩小了相邻智能体的观察和回报值,使当前智能体更加关注和改善当前交通状况.随后在此基础上分别应用DQN和SAC算法设计交通信号控制方法.Webster配时法是利用相位流量数据开发的一种基于周期的固定相位长度交通信号方法,与DQN和SAC算法相比,其优化目标是降低交叉口延迟时间,不考虑交叉口排队长度.在城市交通模拟软件(simulation of urban mobility,SUMO)中构建一个时变交通流交通网络,并在其中分别对基于DQN、SAC和Webster配时法的信号配时控制方法进行仿真测试.仿真结果表明:基于SAC算法的交通信号控制方法与基于DQN算法和Webster配时法的交通信号控制方法相比,能够显著减少交叉口排队长度和平均延迟时间,具体来说,车辆平均排队长度分别减少了17.8%和28.2%,平均延迟分别减少了26.8%和36.3%,说明所提出的方法具有更好的控制效果.

多胞铝合金薄壁管耐撞性分析与区间优化设计

铝合金多胞薄壁管轴向压缩在能量吸收方面比普通方形管具有更优的力学性能,在汽车、航空、军事装备以及其他产业应用前景非常广泛。为研究挤压型材6061-T6铝合金材料各向异性特征,在板材上分别沿挤压方向0°、45°、90°取样进行单轴拉伸力学特性试验,获取相应的应力-应变曲线和各向异性特征参数,基于各向异性硬化行为的屈服准则建立材料本构模型。设计口字、日字、目字等构型截面并对管件进行准静态压溃试验,通过对比分析变形-压溃力曲线表明目字型多胞铝合金薄壁结构具有更加优越的耐撞性能。为进一步获得目字型薄壁管最优设计参数,考虑泊松比、弹性模量等材料参数波动对结构耐撞性能产生不确定性影响,建立多胞铝合金薄壁管耐撞性区间不确定性优化模型,采用区间可能度方法将其转化为确定性问题,结合人工神经网络(artificial neural networks,ANNs)模型与交错投影寻踪遗传算法(intergeneration projection genetic algorithm,IP-GA)方法对该问题进行双层嵌套优化,分析不同可能度水平对不确定性优化结果的影响,为不同可靠性优化设计的选择提供指导性意见。

基于快速随机模型预测控制的网联混合车队生态驾驶策略研究

为解决网联汽车由于驾驶员误差存在导致的速度轨迹偏移问题,本文提出一种实时的考虑驾驶员误差的网联混合车队生态驾驶策略。首先通过实车试验采集不同驾驶员的驾驶员误差数据,建立基于马尔可夫链的驾驶员误差模型,用于预测未来一段时间的驾驶员误差。然后以最小化整个车队的燃油消耗为优化目标,将车队速度轨迹优化问题描述为一个最优控制问题,采用快速随机模型预测控制(fast stochastic model predictive control,FSMPC)算法求解车队中网联汽车的最优速度轨迹。仿真和智能网联微缩车试验结果表明,相比于传统的基于快速模型预测控制(fast model predictive control,FMPC)的生态驾驶策略,本文所提出的生态驾驶策略能够有效减小车辆的速度轨迹偏移,并降低整个车队的燃油消耗,且满足实时性要求。

聚氨酯类化合物包覆聚磷酸铵及其在TPU中的应用

为得到兼具良好阻燃性能和力学性能的阻燃热塑性聚氨酯(PUR)弹性体复合材料,采用原位包覆的方式制备了三种不同的PUR类化合物包覆的聚磷酸铵(APP),并将其分别添加到热塑性聚氨酯弹性体(TPU)中。研究了不同的PUR类化合物包覆后APP的亲疏水性以及对TPU/APP复合材料阻燃性能和力学性能的影响。研究结果表明,经过二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI),PUR以及含硅PUR(SiPU)包覆后,获得的三种MDIAPP,PUAPP和SiPUAPP都从亲水性变为了疏水性,水接触角分别为128°,134°和138°,这有利于APP的储存和运输。TPU/APP复合材料的阻燃性能和力学性能测试结果表明,仅有PUAPP可以使TPU的阻燃性能和力学性能同时提高。TPU/5PUAPP的拉伸强度为27.2 MPa,较TPU/5APP提高了6.7%,而断裂伸长率为672.0%,较TPU/5APP提高了4.8%。TPU/5PUAPP的极限氧指数值从TPU/5APP的26.5%提高到了27.1%,并能通过UL 94垂直燃烧测试V-0级,没有滴落;此外,热释放速率峰值、总热释放量以及总生烟量分别较TPU/5APP降低了43.2%,22.8%和41.1%。

无卤阻燃热塑性聚烯烃弹性体的研究进展

综述了近年来热塑性聚烯烃弹性体材料无卤阻燃的研究进展,介绍了各类阻燃剂对材料阻燃和力学性能的影响。用于热塑性聚烯烃弹性体的无卤阻燃剂以金属氢氧化物阻燃剂和膨胀型阻燃剂为主,磷酸盐类膨胀型阻燃剂应用最为广泛,新型单组分膨胀型阻燃剂已成为发展趋势。

聚磷酸铵改性方式对热塑性聚氨酯弹性体性能影响

为了得到同时具有良好阻燃性能和力学性能的热塑性聚氨酯弹性体复合材料,首先通过在湿法球磨过程中引入3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)制备了改性聚磷酸铵(WMAAPP),同时将单独湿法球磨改性的聚磷酸铵(WMAPP)和溶液法引入KH550改性的聚磷酸铵(MAAPP)作为对比样品,分别将上述三种改性的聚磷酸铵以5%的含量添加到热塑性聚氨酯弹性体(TPU)中,通过极限氧指数(LOI)测试、UL 94垂直燃烧测试、锥形量热测试以及拉伸性能测试研究其在阻燃性能和力学性能方面的区别。结果表明,TPU/WMAAPP具有最高的LOI值为28.9%,并且在锥量测试中其热释放速率峰值(pk-HRR)、总热释放量和总烟释放量是所有改性聚磷酸铵(APP)样品中最低的,分别为309 kW/m^(2),68 MJ/m^(2),1393 m^(2)/m^(2)。值得注意的是,仅添加5%WMAAPP的TPU比添加7.5%APP的TPU的pk-HRR还要低。在拉伸测试中,TPU/WMAAPP的拉伸强度和断裂伸长率较TPU/APP均有所提高。研究结果表明,与其他的改性方式相比,在湿法球磨过程中引入KH550制备的改性聚磷酸铵可以使阻燃TPU复合材料具有更好的阻燃性能以及拉伸性能。

水性膨胀型钢结构防火涂料研究进展

综述了近年来水性膨胀型钢结构防火涂料的研究进展,分析了其隔热机理,介绍了经典膨胀阻燃体系、新型协同阻燃体系和耐水性改善措施,阐述了丙烯酸树脂、环氧树脂、水性聚氨酯和有机硅等常用的成膜物质及其改性技术,并对颜填料和纳米材料的阻燃增效作用进行了详细探讨。最后,对水性膨胀型钢结构防火涂料未来的研究方向进行了展望。

不同微观聚集结构的金属化合物作为阻燃协效剂的研究进展

着重介绍了具有特定微观结构的金属化合物阻燃协效剂,以层状双氢氧化物(LDHs)、金属有机骨架材料(MOFs)、核壳结构化合物以及纳米尺度的金属化合物为代表,综述了其作为阻燃协效剂在聚合物中的应用,并对构建系统的微观结构-协同效率-协同机理应用体系进行了展望。

插电式四驱混合动力汽车能量管理控制策略及其优化

为精确计算驾驶员请求转矩,克服模糊逻辑及模糊比例-积分-微分(proportion integration differentiation,PID)需要先验知识的固有缺陷,该文提出利用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络拟合转矩识别系数。考虑到动力部件的瞬态特性,建立了各动力部件及传动系统的动力学模型,制定了基于规则的控制策略并描述了各驱动模式的成立条件及其动力学方程。为减少程序运行时间,提出修正动态规划(correctional dynamic programming,CDP)算法对控制策略进行全局优化。搭建硬件在环试验台架,对控制策略进行了试验。试验结果表明,基于规则和修正动态规划的控制策略均能实现良好的控制效果。引入转矩识别后,车速误差明显减小,燃油经济性提高了4.54%。采用修正动态规划后,燃油经济性进一步提高了14.04%。该文研究方法可以为制定复杂混合动力系统控制策略提供理论依据。

基于室内道路模拟技术的整车加速耐久性试验的研究

兼顾损伤和功率谱密度,对从试验场采集的道路载荷谱进行综合编辑,以缩短试验周期。在道路模拟试验台上对编辑后的载荷谱进行迭代,求得汽车的驱动谱,并总结了迭代过程中调整增益系数等关键技术。最后在道路模拟试验台上进行加速耐久性试验,结果表明,该室内道路模拟技术能在更短的时间内准确再现试验场试验所呈现的故障。

插电式四驱混合动力汽车能量管理与转矩协调控制策略

为克服传统比例-积分-微分(proportion integration differentiation,PID)以及模糊逻辑算法的缺陷、保障汽车经济性并改善乘员的乘坐舒适性,该文采用自适应模糊PID算法,建立了驾驶员模型。使用基于发动机输出转矩最优的能量管理控制策略,简述了驱动模式判别条件及转矩分配方法。提出1种"发动机调速+离合器模糊PID控制+发动机动态转矩查表+双电机转矩补偿控制"转矩协调控制方法,简述了模式切换步骤。在dSPACE实时仿真系统上对控制策略进行了硬件在环仿真。仿真结果表明,该控制策略在能量管理方面控制效果良好,动力部件的输出与控制策略完全吻合且平均车速误差下降37.1%。引入转矩协调之后,整车最大冲击度下降47.5%。该文的研究方法可以为制定复杂混合动力系统的控制策略提供参考。

甲基八溴醚提效阻燃聚苯乙烯的性能与机理研究

为了获得基于甲基八溴醚高效率阻燃聚苯乙烯(PS)复合体系,探索了甲基八溴醚(MOBE)与联枯复配阻燃PS行为规律。结果表明:联枯的加入能使MOBE在3%的添加量下显著地提升阻燃PS复合材料的极限氧指数(LOI)值,3%MOBE/0.3%联枯/PS的LOI值达到26.1%;在垂直燃烧实验(UL94)测试中,联枯的引入能够赋予PS“离火自熄”的特性。锥形量热仪测试结果表明,3%MOBE能够在一定程度上降低PS燃烧过程中的热释放速率峰值(PHRR),在0.3%联枯加入后则进一步使PHRR值下降了37%。在对二者协同阻燃机理的研究中发现,联枯对基体主链降解的促进作用,降低了PS复合材料的热稳定性,使PS在燃烧时能够将热量以熔滴的形式带走,减少可燃性分解产物的数量,使MOBE呈现更好的阻燃效果。上述结果表明,MOBE与联枯复合体系对于PS具有良好的协同阻燃效果。

多段式自动泊车路径规划及其关键技术

为了设计一种在泊车过程中较连贯且计算量少的泊车路径,提出了泊车过程中方向盘匀速转动的策略。首先推导出车辆低速行驶时,匀速转动方向盘时后轴中心点的运动轨迹。然后将泊车过程分为5个阶段,按照避障条件求解出最优化的路径参数。设计了基于PID闭环反馈的车速控制系统,并通过试验得出实际车速对预期车速的跟踪效果良好的结论。通过泊车控制器模拟出EPS控制器需要的转矩传感器信号,设计了方向盘转速控制系统,利用系统辨识的方法得到转矩与转速的关系,并通过试验发现辨识得到的转矩与实际转矩的拟合度在96%以上。通过比较五段式泊车和两段式泊车过程中的车速、转角、油门控制量、刹车控制量随时间的变化关系,可以看出五段式泊车过程更加连贯。

具有聚集诱导发光性质的化合物

具有聚集诱导发光(AIE)性质的有机化合物能够在聚集或固态条件下,通过改变分子组成、扭曲构象、刚性结构、堆积形态等调节荧光发射强度和波长,使其在OLED、化学/生物传感器等领域具有广阔应用前景。本文介绍了到目前有关AIE的研究进展。侧重总结了silole型、取代乙烯型(主要包括亚甲基环戊二烯型和DPDSB型)、腈取代二苯乙烯型、吡喃型、联苯型等小分子化合物和少数高分子化合物的结构与AIE性质之间的关系,同时介绍了为解释AIE现象所提出的限制分子内转动、避免非辐射去活、构象扭曲避免形成excimer、J-聚集态以及形成分子间的C—H/π键等理论。