高效太阳能驱动海水淡化的最新研究进展

由于淡水资源时空分布的不均一性,部分国家和地区的发展严重受制于淡水资源短缺,海水淡化已成为沿海地区应对淡水紧张问题的重要途径。受自然界水循环启发,利用太阳能驱动水蒸发,直接从海水中分离出清洁水,是一种可持续的低成本海水淡化技术。针对传统太阳能蒸发较低的能量利用率和蒸发效率,研究人员基于界面蒸发基本理论,利用光热转化材料选择性地加热空气-水界面,以提高太阳能利用率。本文结合前沿的工作介绍了实现高效太阳能驱动界面水蒸发的关键因素,概述了已报道的常用光热材料,讨论了光热蒸发器结构设计对体系能量管理和物质传输的调控,分析质能传递过程对蒸发系统性能的影响。除此之外,本文对长时间海水蒸发过程中盐析出污染问题及其应对策略进行了综述,最后探讨了目前太阳能界面蒸发面临的挑战并展望了其在海水淡化应用的发展前景。

高强度玻璃纤维对阻燃增强PET性能的影响

研究了高强度玻璃纤维对阻燃增强聚对苯二甲酸乙二酯(PET)材料性能的影响,并制备了综合性能优良的高性能阻燃增强PET材料,同时分析了高强度玻璃纤维和普通无碱玻璃纤维在PET材料中的尺寸分布。结果表明:高强度玻璃纤维的表面处理可以有效提高阻燃增强PET材料的性能;阻燃增强PET的性能随着玻璃纤维含量的增加而提高,高强度玻璃纤维比普通无碱玻璃纤维能更好地改善PET材料的综合性能。

聚乙醇酸高温降解性能研究及其调控方法

评价聚乙醇酸(PGA)在不同温度和不同pH环境下的降解性能,研究降解过程中PGA的结晶性能、热稳定性的变化,并通过液相色谱-质谱联用分析PGA的降解产物。随后,分别使用聚碳化二胺类抗水解剂HyMax@210和环氧类扩链剂ADR-6488熔融共混改性PGA,研究2种助剂对PGA的熔体流动性、热稳定性、力学性能和降解性能的影响。结果表明:PGA在高温水溶液中的降解性能远优于传统可降解材料,130℃水中10 h降解完全,降解产物主要为乙醇酸三聚体,提高pH值可促进PGA的降解。扩链剂和抗水解剂的存在提高了PGA的热稳定性和力学性能,延缓了PGA的降解速率。

高流动性聚酰胺6的热降解研究

采用热重分析法研究了高流动性聚酰胺6(PA6)在氮气(N_(2))和氧气(O_(2))氛围中的热降解动力学,确定了其热降解机理类型。结果表明:不同升温速率下,PA6在N_(2)中的热降解过程为一步反应,在O_(2)中为二步反应。高温环境中聚合物在O_(2)中的初始降解温度、最大失重速率温度和终止降解温度均低于无氧环境,并且这些特征降解温度在N_(2)和O_(2)氛围中均随升温速率的提高而升高。通过Flynn-Wall-Ozawa(FWO)、Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)和Tang 3种拟合方法确定了PA6在N_(2)和O_(2)中的平均热降解活化能分别为258.22 kJ/mol和224.36 kJ/mol,并通过与Coats-Redfern法计算得到不同机理函数时的活化能对比,确定了PA6在N_(2)和O_(2)中的热降解机理函数类型为随机成核后生长的三级减速型(F3型)。

高流动性PA 6/Al_(2)O_(3)导热复合材料的制备及其性能

以球形Al_(2)O_(3)为填料,高流动性聚酰胺(PA)6为基体,利用双螺杆挤出熔融共混技术,制备了PA 6/Al_(2)O_(3)导热复合材料,并研究了Al_(2)O_(3)含量和粒径对复合材料性能的影响。结果表明:随着亚微米Al_(2)O_(3)含量的增加,填料形成了更加发达的导热通道,当Al_(2)O_(3)质量分数为80%时,复合材料的导热系数达到1.510 W/(m·K),较纯PA 6提升了439%,同时复合材料的弯曲强度提高了60%,弯曲模量提高了367%,结晶温度提高了16.1℃;添加Al_(2)O_(3)不仅改善了复合材料的结晶性能,还提高了复合材料的导热性能和力学性能。

纳米水滑石(LDH)的有机化改性及其在高聚物中的分散

通过插层置换对水滑石(LDH)纳米粒子进行了有机化改性,并就改性纳米水滑石在PE、EVA树脂基体中的分散情况进行了研究。研究发现,经有机化改性的水滑石纳米粒子无论在极性的EVA基体中,还是在非极性的PE基体中都能达到很好的分散效果,为进一步制备高性能聚合物基纳米复合材料提供了一种新的分散方法。

分子量对PA1012及其复合材料性能的影响

以三种不同分子量及分子量分布的长碳链AABB型偶-偶尼龙1012(PA1012)为原料,探究了分子量及分布对纯PA1012以及PA1012/玻璃纤维(GF)复合材料结构与性能的影响。对不同分子量及分子量分布的PA1012的基础物理性能、热力学性能以及结晶行为进行表征和分析,结果表明,高分子量和宽分子量分布的PA1012具有更高的韧性、更小的热变形温度和更大的模塑收缩率。与GF复合后,PA1012/GF复合材料的力学性能和耐热性能相较于纯PA1012得到大幅提高,同时吸水率和收缩率明显下降。高分子量和宽分子量分布会降低PA1012/GF复合材料的结晶能力,有利于复合材料的韧性提高,使其刚性和耐热性能下降,纵向/横向收缩率差值增加。实际应用中如对材料刚性有较高要求,可选择分子量低/分子量分布窄的PA1012产品;若要求材料具有较高韧性,可选择分子量高/分子量分布宽的PA1012产品。

离子液体改性碳材料及其应用的研究进展

阐述了离子液体改性碳材料的几种主要方法,包括物理改性、化学改性等。论述了不同改性方法的特点和优缺点,以及不同改性方法制备的离子液体改性碳材料的主要用途。综述了目前离子液体改性碳材料的主要应用,展望了离子液体改性碳材料的应用前景。

食品包装高分子材料技术进步与升级

分析了常用的包装高分子材料性能及优缺点,结合新型的加工方法和材料领域最新进展,分别讨论了双向拉伸聚乙烯、流延聚乙烯、聚丙烯薄膜、LISIM法双向拉伸聚酰胺薄膜和聚酯薄膜等包装材料;综述了多层复合包装材料的研究现状,对未来食品包装技术的发展趋势进行了展望,认为包装材料将向高阻隔、低重量和绿色化方向发展,而采用复合技术和先进加工技术能够实现高性能包装材料的制备。

高性能碳纤维增强尼龙10T复合材料制备与性能

以半芳香族尼龙聚对苯二甲酰葵二胺(PA10T)为基体树脂,采用碳纤维(CF)增强改性的方式制备高性能CF增强PA10T复合材料,研究不同质量分数的CF对PA10T/CF复合材料力学性能的影响。通过扫描电子显微镜对PA10T/CF复合材料的断面形貌进行分析,结合X射线衍射分析和差式扫描量热分析对复合材料的熔融、结晶过程和晶体结构进行分析,采用热重分析测试了复合材料的热稳定性。结果表明,CF的加入显著提高了PA10T/CF复合材料力学性能,当CF质量分数为30%,PA10T/CF复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲弹性模量分别达到253,360 MPa和20.1 GPa,比纯PA10T的性能分别提高216%,323%和675%。CF在复合材料结晶过程中起到异相成核作用,为结晶过程提供大量晶核,CF诱导α晶型PA10T晶态结构发生变化;同时也对分子链的运动折叠产生阻碍,导致晶粒生长不完善出现晶粒细化现象。加入CF后,复合材料结晶温度提高,结晶度随CF含量提高呈先下降后上升的变化趋势,同时热稳定性提高,当CF质量分数为10%时,复合材料热分解起始温度及失重50%的温度分别比纯PA10T提高10.7℃和12.4℃。

马来酸酐离聚物对聚对苯二甲酸乙二醇酯荧光及非等温结晶动力学行为的影响

以马来酸酐-苯乙烯交替共聚物为原料,采用一步法制备了马来酸酐离聚物并将其用于改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),利用荧光光谱法、FTIR、DSC等方法研究了它的荧光性能及对PET荧光、非等温结晶性能及动力学的影响。实验结果表明,马来酸酐离聚物具有荧光性能,将其加入PET后,PET改性物的荧光强度增加、结晶温度升高。Jeziorny法和Mo法计算结果表明,加入马来酸酐离聚物后,PET改性物的结晶速率、晶体生长维数增加,且马来酸酐离聚物添加量越高,PET改性物的结晶改善效果越好,马来酸酐离聚物可增加PET的非等温结晶活化能。

插层结构抗氧剂对聚丙烯热氧稳定性的影响

将2种层状复合金属氢氧化物插层结构抗氧剂采用双螺杆挤出工艺,按照一定比例添加到聚丙烯(PP)中,得到无机-有机聚合物复合材料样品,然后采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)表征了抗氧剂水滑石的结构,通过氧化诱导时间(OIT)和热重(TG)分析考察新型抗氧剂对PP热氧稳定性的影响,并考察了抗氧剂耐溶剂迁移的效果。结果表明:插层结构抗氧剂的加入可以提升PP的抗热氧老化性能,其中Mg-Al抗氧剂的OIT更长,Zn-Al抗氧剂对PP热稳定性的提升作用更明显,与抗氧剂1010相比,插层结构抗氧剂经乙醇和正己烷浸泡后表现出的耐迁移性效果更好。

基于知识图谱的PET结晶研究进展分析

基于Web of Science核心数据库,借助文献分析软件CiteSpace对1953—2023年的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)结晶研究成果进行了可视化分析,分析了作者、国家、机构、关键词等合作网络,揭示了PET结晶研究的知识结构和发展演变。结果表明:PET结晶研究当前已进入相对稳定阶段,但合作网络整体比较分散,美国、中国是研究的中坚力量,中国科学院是影响力最大的研究机构;早期的研究偏向PET基础性能分析,后期的研究偏向PET的功能化制备;PET的相结构、解聚、表征方法等是PET结晶研究的主要内容。

PA 6/PA 612共混双向拉伸膜的制备及结晶行为研究

以质量比8020的尼龙6(PA 6)和尼龙612(PA 612)共混制备PA 6/612流延膜,再经纵向和横向拉伸制得PA 6/612双向拉伸膜,考察共混膜的力学性能、熔融结晶行为、微观形貌、结晶结构,并采用Jeriorny修正的Avrami方程、Ozama方程及莫志深方法分析共混膜的非等温结晶动力学。结果表明:PA 6/612双向拉伸膜的纵向、横向抗拉强度分别为249,244 MPa,透光率为92%,雾度为5%,表现出优异的透明性和力学性能;PA 6/612流延膜的结晶温度和起始结晶温度分别为182.2℃和188.1℃,相对于纯PA 6和纯PA 612向低温方向移动,结晶能力降低;PA 6/612流延膜等温结晶过程的晶体为条带状,无黑十字消光图案,晶体尺寸较PA 6、PA 612流延膜小;PA 6/612流延膜以结构不稳定的β晶为主,含有少量α晶和γ晶,有利于双向拉伸;PA 6/612流延膜的Ozama指数在3.5~4.4,表现为三维球状生长的均相成核机理。

取向聚丙烯片材熔融重结晶行为研究

采用差示扫描量热法(DSC),广角X射线衍射(WAXD)等方法研究了取向聚丙烯(PP)片材的熔融重结晶行为。结果表明:熔融过程的残余晶体、重结晶产生的新晶体晶型和取向方向均未发生变化,均为α晶且沿着机器方向(MD)取向。熔融重结晶过程中熔融峰值温度和结晶度随着停留温度(T_(s))升高先升高后逐渐降低。当T_(s)低于155.0℃时处于退火区,取向PP片材晶体整体的框架结构依然存在。当T_(s)大于169.0℃时取向PP片材完全熔化。当T_(s)在155.0~168.0℃时处于自成核区,部分未熔化的晶体碎片构成了晶核,并在冷却过程中产生了结晶,且新晶体沿着残余晶体的方向取向。

低“浮纤”高性能长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备

提出了一种通过将PP/LGF复合母粒与少量(4%)较高熔体质量流动速率PP颗粒进行复配来改善注塑制品表面“浮纤”的新策略。采用光学显微镜(OM)、热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)以及力学性能测试等方法详细表征了所得LGFR-PP复合材料制品的微观结构与性能。发现复配后制品的“浮纤”含量降低了30%以上,且其力学强度基本没有劣化。这主要是由于高熔体流动速率PP的熔体流动性更好,在注塑过程中倾向于往制品表面扩散,扩散至表面的PP对玻璃纤维外露有较好的抑制作用。

太阳能电池封装胶膜技术研究进展

阐述了太阳能电池封装胶膜的市场现状和几种常见的封装胶膜,包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚烯烃弹性体、聚乙烯醇缩丁醛胶膜等,并列举了从上游原料到下游应用领域内的主要领军企业。着重分析了各种太阳能电池封装胶膜的功能特点及工业发展进程,并介绍了常见胶膜的制备方法、生产工艺流程等。最后介绍了光伏组件和作为组件辅材的封装材料的回收方法。

注塑工艺对碳纤维增强聚酰胺10T复合材料力学性能的影响

以高温聚酰胺10T(PA10T)为基体,制备碳纤维增强聚酰胺10T复合材料(PA10T/CF),研究复合材料注射成型的工艺参数对复合材料力学性能的影响。通过对复合材料的纤维保留长度进行分析,得到最佳平均保留长度为295μm,同时得到优化的注塑工艺参数为注塑温度330℃,注塑压力50%(注射压力最大值的50%),注射速率70%(注射速率最大值的70%),保压压力50 MPa,模具温度30℃。分析扫描电子显微镜(SEM)表征结果可知,不同纤维含量的PA10T/CF复合材料采用优化工艺参数成型时,其样品断面呈韧性断裂且CF均匀良好地分散。

芬顿氧化技术在膜上的应用现状

将芬顿氧化技术应用在膜上,不仅可以解决膜分离过程中产生的膜污染问题,而且克服了芬顿试剂不易回收、难以重复利用等缺点,引起了研究学者们的广泛关注。文中综合国内外芬顿催化膜的研究现状,介绍了芬顿催化膜的制备方法及优缺点,并将其概括为“一步法”和“两步法”;详细概述了芬顿膜在含油废水、印染废水、医疗废水、焦化废水和农药废水等方面的应用现状和发展前景,最后对芬顿膜的进一步应用作出展望。

用于水处理的光热转换碳材料的制备及应用进展

太阳能光热蒸发是实现水体处理的一种高效绿色技术,近年来受到了研究者们的密切关注。碳材料因具有宽光谱吸收能力和良好的光热性能,被认为是理想的太阳能光热转换材料。首先概述了光热转换碳材料及其光热转换原理,简要阐述了基于碳材料的太阳能蒸发系统的结构设计;重点介绍了应用于水处理领域的碳材料的制备方法;总结了光热转换碳材料在海水淡化、废水处理的应用现状;对水处理用光热转换碳材料的未来研究方向及发展进行了展望。可为光热转换碳材料在水处理领域应用的研究和发展提供一定的策略支撑。