多孔碳及其复合材料在超级电容器中的研究进展

多孔碳超级电容器具有比电容高和循坏寿命长等优点,是当前研究和应用最广泛的一类超级电容器材料。综述了多孔碳材料的不同制备方法和多样化的多孔碳材料前驱体,并介绍了掺杂石墨烯、过渡金属氧化物(TMDs)、过渡金属碳化物或氮化物(MXene)及杂原子等手段来改善碳基电极的离子传输能力,对其在电容器中的应用进行了总结。

聚丙烯热裂解回收技术的研究进展

随着社会的发展,塑料使用量的不断上升,废旧塑料的回收再利用问题得到大量关注。聚丙烯(PP)由于价格低廉、综合性能优良,在日常生活中得到大量应用,成为废旧塑料的主要组成部分。其分子主链的惰性特点导致降解缓慢,回收技术相对缺少,该类废旧塑料的回收再利用问题需要得到重点解决。本文综述了PP热裂解、催化热裂解、共热解等相关机理和特点,简述了重要热解产物的回收利用现状,并对废旧PP热裂解回收利用进行展望。

振动强化对金属粉末注射成型中模腔压力的影响

介绍金属粉末振动辅助注射成型设备的原理、结构及其应用,利用自制的模腔压力传感器对振动力场强化金属粉末注射成型过程中模腔压力的变化历程进行实时采集。试验结果表明,振动力场可以改变熔体在模具内的流动方式;在试验研究的范围内,不同径向位置处的模腔最大压力随振动振幅、频率的增加而减小,从而可以在不影响制品性能的条件下降低注射成型中的压力,以拓宽金属粉末注射成型的适用范围。

超声波与可调正应力协同混合装置的研制及尼龙6/碳纤维复合材料制备

提出一种超声波与可调正应力协同作用的新型混合方法及相应装置。通过调节该装置内定子和转子轴之间的偏心距(e_(2))可以调控物料受到的压缩/拉伸应力大小以适合不同的材料体系,同时改变偏心距(e_(2))还可调节熔体厚度以匹配超声波的有效作用范围,实现了超声波与正应力协同的熔融混合。利用该装置制备了尼龙6(PA6)/碳纤维(CF)复合材料。扫描电镜和光学显微镜图像表明,在超声波和正应力的协同作用下CF(质量分数25%)均匀分散在基体中且纤维平均保留长度达到291μm;施加超声波后复合材料的拉伸强度和模量分别提高41.4%与30.4%;适当的超声作用使得复合材料电导率提升到8.76×10^(-3) S/m,且逾渗阈值下降超过5%。新设备为高性能聚合物基纤维增强复合材料的制备提供了新途径。

叶片挤出机熔体压力响应及挤出特性

利用自行研制的叶片挤出机实验研究了工艺参数对熔体压力及挤出产量的影响,分析了叶片挤出机的挤出特性、成型加工过程中熔体压力的动态特性及响应。结果表明,在叶片挤出机中熔体压力随时间周期性脉动变化,实现了脉动压力诱导的挤出成型过程;熔体压力的脉动频率为转子轴角频率的4倍;脉动幅值随转子轴转速的增加而增加,沿挤出方向逐渐减小,口模压力对脉动幅值的影响较小。与常规单螺杆挤出机相比,叶片挤出机具有正位移输送特性,口模压力、物料特性等对产量的影响小,设备挤出特性"硬"。

正应力支配下混合顺序对PA6/HDPE/CNTs体系结构及性能的影响

利用自行研制的叶片式混炼装置,实现了正应力支配下聚合物复合体系的熔融共混。实验研究了混合顺序以及混合时间对高密度聚乙烯(HDPE)/尼龙6(PA6)/碳纳米管(CNTs)共混物的微观结构、流变特性、热性能及宏观力学性能的影响。结果表明:正应力支配作用能在短混合时间内实现PA6粒子和CNTs的均匀分散,分散效率高;相比于将HDPE,PA6,CNTs三者同时共混或者是先将PA6与CNTs混炼制成母料,再与HDPE共混这两种混合顺序,先将HDPE与CNTs混炼制成母料,再与PA6共混制得的共混物中分散相PA6粒径最小,分散更均匀,共混物的热性能以及力学性能更好。

正弦脉动圆盘模腔压力测量方法的研究

根据传感器的设计原理进行模腔压力测量装置的设计,采用全桥圆形箔式应变计及相应的放大电路得到输出信号,利用自行研制的数据采集系统对信号进行检测,并利用测力计对传感器进行标定。通过试验证明该模腔压力传感器线性关系良好,响应及时。

聚合物加工成型技术创新研究进展

依据聚合物工业对加工过程节能降耗、废旧聚合物循环利用、可再生资源利用的重大需求,笔者在聚合物振动剪切形变加工成型方法和设备的基础上提出和研究了聚合物体积拉伸形变加工成型方法和技术,着重讨论了拉伸形变支配的叶片挤压系统的塑化输运过程、技术特征及混合特性.研究结果表明:这种新技术及其设备与传统螺杆塑化输运技术及其设备相比较,具有加工热机械历程缩短、加工能耗降低、混合混炼效果好、物料适应性广、制品质量高等优异的技术特点,且在聚合物多相多组分复合材料、聚合物/生物质复合材料等物料体系的加工方面具有显著优势.

3种混炼单元加工聚合物混合性能的模拟对比

采用屏障单元、混沌单元和叶片单元,应用聚合物流体动力学软件Polyflow,对这3种新型混炼单元加工聚合物的混合性能进行模拟与对比分析。结果表明,叶片单元的混合指数大于屏障单元和混沌单元,3种新型混炼单元流道内的物料均以拉伸作用为主,流道内拉伸作用强度最大的是叶片单元;混沌单元的停留时间期望值大约为4 s,屏障单元的大约为5 s,叶片单元的大约为6 s,叶片单元对物料的分布混合效果相对较好;叶片单元的拉伸作用明显高于屏障单元和混沌单元;3种新型混炼单元的瞬态混合效率从高到低依次是叶片单元、屏障单元、混沌单元,屏障单元的时均混合效率始终高于混沌单元,叶片单元随着轴向位置的增加对物料混合性能的影响越来越显著。

拉伸形变作用下PLA/PBS增韧共混物力学性能研究

通过叶片挤出机对聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯(PLA/PBS)及添加剂进行塑化共混后制备复合增韧体系,研究不同PLA/PBS配比、挤出机转速以及添加剂种类对共混物力学性能的影响。结果表明,随着PBS含量的增加,PLA/PBS共混物的拉伸强度变化不大,而韧性明显提高;当叶片挤出机转速为75 r/min,改性剂邻苯二甲酸二仲辛酯(DCP)含量为0.05%(质量分数,下同),马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)含量为1.5%时,共混物具有最佳力学性能;PLA与PBS相容性较差,但叶片挤出机提供的拉伸力场迫使分散相分散均匀,尺度较小。

注塑机双曲肘合模机构振动响应

应用机械系统动力学理论及仿真分析软件ADAMS,通过构建注塑机双曲肘合模机构的三维实体模型,把肘杆和拉杆视为柔性体,获得合模机构刚柔耦合多体系统动力学模型和振动分析系统模型;通过对合模机构进行振动响应仿真分析,获得系统的固有频率与阻尼比和幅频响应与功率谱;通过各阶模态参与和动模板在X、Y、Z方向上的位移与加速度以及振动能量分析,获得合模机构最大的共振位移和共振加速度及其模态振型,系统的振动属于弱阻尼状态,第2、7、8阶固有频率对合模机构系统振动影响最大。

长玻纤增强热塑性塑料注射成型技术

简述了长玻纤增强热塑性塑料复合材料的性质及其应用,详细介绍了用于"一步法"、"两步法"注射成型长玻纤增强热塑性塑料复合材料的原理、设备及其发展历程与最新进展。

基于拉伸流变的叶片塑化挤出PP/纳米CaCO_3复合材料的结构与性能

针对传统基于剪切流场的螺杆挤出设备对填充改性复合材料性能提升空间有限的问题,采用基于体积拉伸流变的新型叶片塑化挤出机加工制备PP/纳米CaCO3复合材料。在产量、温度、填充配比等加工参数一致的前提下,对叶片塑化挤出试样与传统双螺杆加工试样的力学性能、流变特性、结晶性能、微观形貌进行对比测试分析。研究结果表明：相对于螺杆挤出加工的PP/纳米CaCO3复合材料,相同配比的叶片挤出制品的拉伸强度能提高10%~15%,表观剪切黏度增大,结晶度提高9%~27%;SEM照片显示微观纳米粒子尺度均一,分散更均匀。基于拉伸形变作用的叶片塑化挤出加工能更充分地发挥PP/纳米CaCO3复合材料微观粒子的增强、增韧效果。

LED透镜注射成型工艺稳健性优化分析

采用稳健设计方法,以LED透镜折射率变化为实验目标,模具温度(A)、熔体温度(B)、保压压力(C)、保压时间(D)、冷却时间(E)为影响因素,设计了L16(45)正交实验矩阵,并对LED透镜的注射成型过程采用Moldflow软件进行模拟分析,获得最优工艺参数的组合为A2B4C4D3E4。结果表明,保压压力对LED透镜折射率的影响最大,保压时间次之,模具温度、熔体温度、冷却时间对折射率的影响不大,保压压力越大,信噪比越大,折射率变化越小;优化后采用较高的保压压力和较长的冷却时间,可以改善透镜内部残余应力,减小体积收缩率,折射率变化和翘曲变形量减少,透镜各个方向上光的相移明显降低,从而提高了LED透镜的光学性能和成型质量。

LED非球面透镜注射压缩成型工艺稳健性优化分析

采用稳健设计方法，以发光二极管（LED）非球面透镜折射率变化为实验目标，以压缩距离、压缩速度、压缩力、保压压力、熔体温度、冷却时间、注射速率为影响因素，设计了L27（3^7）正交试验矩阵，并对透镜的注射压缩成型过程采用Moldflow2015软件模拟分析。结果表明，最优工艺参数组合为A381C2D3E3F2G2；熔体温度对透镜折射率的影响最大，注射速率次之，压缩距离、冷却时间、保压压力影响较小，压缩速度、压缩力影响最小；优化后采用更高的熔体温度和较快的注射速率，有利于减小透镜的体积收缩，改善透镜内部残余应力，折射率变化减小了45％，翘曲变形量减小了4．3％。

聚合物熔体二维非等温脉动流场模型

基于螺杆轴向振动,建立单螺杆挤出机计量段熔体流动模型,推导聚合物熔体二维非等温幂率本构方程,计算螺杆径向熔体温度分布和沿螺槽方向熔体速度,结果表明:在螺杆计量段,熔体沿螺杆径向分布存在一定温度差且为非线性,熔体温差的存在会对熔体流场产生影响。

注射压缩成型LED透镜光学性能分析

针对注射压缩成型的发光二极管(LED)透镜,采用L_(18)(3~7)正交实验矩阵及模拟优化获得A3B2C2D2E2F3G1最佳成型工艺参数组合,并对透镜进行了光学性能测试。结果表明,工艺参数中的压缩速度增大和注射速率降低,透镜的内部残余应力和折射率变化减小而光学性能提高;采用热流道注射压缩成型的透镜与冷流道的相比,折射率变化降低,冷流道透镜的透光率和最大光强为93.1%和590.3cd,热流道透镜的的透光率和最大光强为97.5%和665.3cd,热流道透镜的透光率和光强分别比冷流道的提高4.4%和75cd,热流道注射压缩成型加工的LED透镜在光学性能方面比冷流道的优越。

成型加工过程中聚合物的连续自增强

提出了成型加工过程中聚合物连续自增强的概念.先介绍了传统加工过程中实现聚合物自增强的主要加工方法和设备,然后重点介绍了基于振动力场及拉伸力场的聚合物连续自增强加工方法和设备,阐述了聚合物在振动力场以及拉伸力场作用下连续自增强的机理、振动力场与拉伸力场对制品性能的影响.研究结果表明:振动力场和拉伸力场加工聚合物制品的自增强效果显著,制品力学性能与微观形态均明显改善;连续自增强技术具有物料适应广、适合实际生产加工等优点.

PE–HD/PE–LD振动挤出预测模型及其应用

基于BP人工神经网络,研究高密度聚乙烯(PE–HD)、低密度聚乙烯(PE–LD)材料的振动挤出加工过程,建立螺杆转速、振动及口模诸因子与挤出胀大、压力和功率等输出特性参数间精确、高效、简洁的非线性映射关系,为挤出加工参数的优化和挤出加工质量的控制提供依据。结果证明,基于BP神经网络模型能够很好地预测聚合物挤出加工特性参数,所建网络具有精确、高速、自适应等特点。

屏障混炼塑化单元加工聚合物塑化混合特征

针对叶片式挤出和注射成型加工设备中的屏障混炼塑化单元,应用流体动力学软件Polyflow对其加工聚合物的塑化混合特征进行模拟并与螺纹单元比较。结果表明:屏障混炼塑化单元熔体黏度沿单元周向转动方向逐渐降低,最大剪切速率曲线在螺纹单元的右方,混合指数以大于0.5的区域为主,分离尺度曲线与螺纹单元的相近,拉伸长度对数、拉伸速率和时均混合效率的曲线均在螺纹单元的上方。因此,屏障混炼塑化单元实现了对聚合物熔体的正位移输送,有利于聚合物塑化能力和混合效果的提高;屏障混炼塑化单元流场内物料以拉伸作用为主,对聚合物的拉伸作用要强于螺纹单元,有利于对物料分散混合效率的提高;屏障混炼塑化单元对聚合物的分布混合能力与螺纹单元相当,对聚合物的分散混合能力大于螺纹杆单元,采用屏障混炼塑化单元加工聚合物具有很好的混合质量和节能效果。