木糖合成纳米木聚糖在抗菌材料中的应用研究

以木糖为原料,加入适量的山梨醇与柠檬酸,以高温聚合法制备低聚木糖;随后将其与氢氧化钠溶液混合反应制备纳米木聚糖。结果表明:当木糖、山梨醇、柠檬酸的物料比为18∶6∶1,处理温度为170℃,处理时间为1 h时,低聚木糖的产率最高;当碱液浓度3.5%,处理温度为60℃,处理时间为2 h时,制得的纳米木聚糖粒径较小。抗菌试验表明:纳米木聚糖在金黄色葡萄球菌和大肠杆菌中的抑菌圈直径分别为11 mm和12 mm,显示出良好的抗菌效果。

聚合釜用高压水射流三维旋转清洗喷头的结构设计与研究

为了提高高压水射流清洗技术在聚合釜清釜中的除黏效果,对其关键核心部件—高压水射流用三维旋转喷头进行了研究设计及运动学仿真分析。首先结合行星轮系传动原理对其传动方式进行了设计并形成了总体方案及具体结构,然后结合机械端面动密封技术对其密封方式进行了设计及功耗计算,采用磁力限速方式实现了喷头的转速控制,并结合电势平衡原理构建了喷头自旋转转速的稳态计算方程,得到了调整喷头转速的理论方法,最后采用ADAMS软件完成喷头的动力学仿真,验证了设计可行性。研究结果表明:该设计能够满足在设定条件下实现既定转速下的三维旋转动作完成清洗,其为三维旋转喷头的工业化方案实施提供了可靠的理论支撑。

抗菌型高吸水树脂的制备

本文以壳聚糖、丙烯酸为主要原料,先在壳聚糖分子上引入季铵盐侧链,再与丙烯酸钠采用反相悬浮聚合法合成抗菌型高吸水性树脂。并探索了原料的最佳配比,并对吸水性、保水性、抗菌性的影响条件进行了讨论。

含生活垃圾焚烧炉渣的碱矿渣水泥耐高温机理

为探究生活垃圾焚烧炉渣(MSWI-BA)对碱矿渣净浆耐高温性能的影响机理,将6%的矿渣等质量替换为MSWI-BA,制备碱矿渣水泥净浆(AASBp),研究不同温度对AASBp的质量损失率、干燥收缩率和强度的影响.以普通硅酸盐水泥净浆作为对照组,结合多种微观手段,揭示AASBp的耐高温机理,并与未掺MSWI-BA的碱矿渣水泥(AASp)进行对比.结果表明:随着温度的升高,AASBp中水化硅铝酸钙的钙硅比(C/S)先降低后升高;在400℃时,水化硅铝酸钙的聚合度最高,C/S最低;Al—O键在600℃断裂,而Si—O键在1000℃断裂;MSWI-BA可提高基体孔隙的连通性,高温处理后孔隙压力得到释放,因此AASBp比AASp具有更高的归一化抗压强度和耐高温性能.

高能量密度氮的研究进展

氮在常压下是非常稳定的元素,以氮气分子形式存在。研究发现,氮在高温高压下能够形成聚合结构,这种结构具有极高的能量密度,而且分解产物为无污染的氮气,从应用角度上看,它能够作为新型环保高能量密度材料。随后,人们对其进行了大量的研究,得到了氮在高压条件下的相图,并且合成出立方偏转氮、层状聚合氮等结构。然而,纯氮聚合结构的合成条件比较严苛,在常压下很难保存。人们又转向分子结构氮和惰性气体氮化物等,希望能够得到常压下稳定的高能量密度氮结构。为此,针对目前高能量密度氮的理论和实验进展进行了简要的介绍,并对未来高能量密度氮的发展方向进行了探讨。

高压法LDPE管式反应器的结构优化方法

高压管式反应器是生产低密度聚乙烯(LDPE)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)等产品的重要装备。高压聚合反应条件苛刻,高压管式反应器的设计不仅要满足聚合反应工艺要求,还要满足装备的机械强度和疲劳寿命要求。以高压法LDPE管式反应器为研究对象提出了管式反应器结构的两步法优化策略,首先根据超高压容器标准确定反应器的管径比要求,并基于管式反应器的详细模型计算引发剂配方对管式反应器升温速率的影响规律,然后以单位转化率下的年度总费用作为目标函数,采用遗传算法优化得到反应器的管径、分区长度等结构参数。所提出的管式反应器的结构优化方法具有较高的准确性,可为高压法LDPE管式反应器的优化设计和技术改造提供理论指导。

限域条件下氮分子的高温高压诱导聚合

聚合氮被认为是一种极具潜力的新型高能量密度材料,但是高温高压条件下合成的聚合氮结构往往具有较低热力学稳定性.限域策略有助于聚合氮高压结构的稳定,为氮聚合提供了新的调控途径.本文在氮化硼纳米管中限域分子氮,利用高压原位拉曼散射光谱表征技术研究不同含氮量限域体系的高压诱导氮聚合及聚合氮结构的卸压稳定性.研究表明,在高含氮量的体系中,限域到氮化硼纳米管内的N_(2)与非限域的N_(2)的拉曼特征振动峰表现出不同的拉曼光谱压力响应行为.在123 GPa压力下,利用激光加热诱导氮分子间聚合,生成cg-N聚合氮结构.卸压过程中,未被限域的cg-N在40 GPa左右发生爆炸性分解,分解产生的能量影响了限域cg-N的稳定性,使其同样发生分解.环境压力下限域N_(2)可能以液态形式稳定存在.在低含氮量限域体系中,高温高压下限域N2结晶生成了含有N=N双键的晶体结构,其中的N=N双键有两种长度,分别接近N_(3)阴离子及N_(4)^(+)团簇中N=N双键的键长.在卸压过程中这种结构可以稳定至25 GPa.

丙烯等规配位聚合催化剂及电容器膜基材iPP的制备技术研究进展

生产包括电容器膜基材iPP在内高端聚丙烯的关键技术是丙烯高等规聚合的高活性催化剂和先进聚合工艺。本文详细介绍了丙烯聚合催化剂的发展历程,包括高效Ziegler-Natta催化剂、茂金属催化剂和非茂金属催化剂,指出了在合成电容器基材iPP方面此三类催化剂的优缺点。阐述了烯烃聚合催化剂的近期发展动态:产生了在催化剂结构/组成中引入强吸电子基团有利于提高催化剂活性和聚烯烃分子量的新理论,发展了新一代烯烃聚合催化剂包括内外给电子体于同一分子的丙烯聚合催化剂和全杂环金属有机催化剂,提出了制备嵌端共聚烯烃的可逆“络合-断开”配位聚合新方法。基于丙烯聚合先进工艺,结合高端电容器膜基材iPP技术指标的严苛要求,分析了聚丙烯粉料和粒料中灰分产生的主要因素,建立了在聚丙烯粉料灭活之前进入复合有机溶剂洗涤工序的生产方法,制备合格的高端电容器膜基材i PP。

基于双光子聚合效应加工大深宽比纳米柱子和超构表面的研究

文章基于双光子聚合(TPP)效应,即双光子光刻(TPL)3D打印技术,实现了超衍射极限和高复杂结构的加工,实现了加工大深宽比的纳米柱子及由这些纳米柱子构成的超构表面。本文研究了不同TPP工艺参数对IP-Dip光刻胶微结构尺寸的影响,同时对这些参数进行了优化。文章的创新在以下两点:(1)分析了不同激光参数下纳米柱的尺寸变化,同时找出线宽最小对应的阈值参数来制备大深宽比的纳米结构。(2)对于加工步骤的优化,在显影步骤后加入了紫外灯固化和超临界二氧化碳干燥等步骤,以保证加工出的纳米结构不倒塌且具有良好的稳定性。文章使用以上改良技术,稳定的制备出具有最大深宽比接近15∶1、最小线宽214.80nm的矩形纳米柱,以及最大深宽比接近20∶1、最小直径145.44nm的圆形纳米柱,并且将制备出的大高宽比纳米柱应用在超构表面的加工中。

热引发聚合方法制备抗240℃水泥浆降失水剂

针对现有水泥浆降失水剂耐高温性能不足的问题,以高温热引发聚合方法替代传统水溶液引发剂聚合方法,设计并合成了抗温为240℃的三元水泥浆降失水剂HTFLA-A。通过实验确定了HTFLA-A的最佳合成条件:水与单体总质量比1∶1,控制温度为150℃,体系pH值为9,反应时间为32 h。并采用红外光谱(FT-IR)、热重分析(DSC/TGA)及核磁共振谱对HTFLA-A进行了表征。结果表明,HTFLA-A为目标预期产物,在439℃时的热失重仅为23.80%,这是由于高温合成过程中去除了单体中不稳定结构和有机合成过程中副反应产物,提升了高分子材料的抗温性能。对HTFLA-A的性能评价结果表明,当HTFLA-A加量为1.2%,可将水泥浆在180~240℃、6.9 MPa时API失水量控制在50 mL以内。

磷渣酸高温活化低品位磷矿制备聚合态磷肥

以低品位磷矿和磷渣酸为主要原料,采用高温煅烧方法对其进行活化,制备了一种聚合态磷肥,通过单因素试验对反应条件进行了探索,得到的适宜反应条件为:聚合反应温度600℃、聚合反应时间40 min、原料配比m(酸P_(2)O_(5))/m(矿P_(2)O_(5))为2.5。在此条件下制备得到的聚合态磷肥为疏松多孔的块状结构,其中聚合磷质量分数为35.70%、聚合率为86.47%,有效磷质量分数为36.40%、占总磷的88%,钙、镁的有效占比分别为60.3%和75.6%,溶解试验结果显示该聚合态磷肥主要以枸溶性为主。

二苯基硅基改性的加成型聚二甲基硅氧烷离型涂层的合成及性能

以甲醇钾为催化剂,四(二甲基乙烯基硅氧基)硅烷(TVDMS)为封端剂,三(三甲基硅基)磷酸酯为中止剂,使用二甲基硅氧烷混合环体(DMC)、四乙烯基四甲基环四硅氧烷(V4)、八苯基环四硅氧烷(P8)为原料,通过高温阴离子开环聚合反应环境友好地成功合成了二苯基硅基改性的含乙烯基的聚二甲基硅氧烷,并利用FT-IR、HNMR和GPC对其结构和分子量数据进行了表征,将其制备成离型涂层后,通过180°剥离力测试、疏水角测量、折光率测量等对其性能进行了表征。结果表明,固化样品硬度高,透明性好,折光率随苯基含量的提高而提高,涂层具有100~110°的水接触角,随着苯基含量的提高,剥离力和残余接着率都有所下降。

磁性玄武岩滤料净化钢铁行业高温烟尘特性

针对钢铁行业高温烟尘中所含的逸散性颗粒具有易磁化的物理特性,提出新型磁性玄武岩纤维的概念及其制备方法,并分析了原位聚合法制备的磁性玄武岩纤维的拉伸性能、耐酸碱性以及耐高温性.同时,基于针刺工艺形成磁性玄武岩滤料,通过测试其孔径分布、机械强力、耐酸碱性能以及耐高温性能,验证磁性玄武岩滤料的适用性.结果表明,原位聚合法会导致原始玄武岩纤维强力下降4.6%,磁性玄武岩纤维表现出耐酸不耐碱的特性,且断裂强度保持率的上限温度为150℃.相较于原始玄武岩滤料,磁性玄武岩滤料的孔径分布更加集中,平均孔径较小.此外,原始玄武岩滤料与磁性玄武岩滤料均表现出耐酸不耐碱的特性,且断裂强度保持率的上限温度为250℃.当过滤风速为5m/min,粉尘浓度为50mg/m^(3),磁性玄武岩滤料的过滤效率相较于原始玄武岩滤料最大提高了43.67%,且滤料表面负载过程引起的压降升高基本可忽略不计.

环氧磷酸缓凝剂研发及抗220℃常规密度水泥浆综合性能

针对油井水泥常用缓凝剂在200℃以上稠化时间不稳定问题,笔者以官能团和聚合物功能结构为基础,对抗高温缓凝剂进行分子结构设计。以AMPS、SAS、NVP、AM和环氧丙基磷酸5种单体制备了一种五元抗高温缓凝剂NPAAS-1。采用红外光谱、热重分析以及核磁共振H谱对NPAAS-1进行表征。结果表明,缓凝剂NPAAS-1为预期产物,300℃时失重仅为22.30%。通过其性能评价可知,NPAAS-1在200℃以上具有很好的缓凝性能,且稠化时间与加量呈线性关系。在220℃下,缓凝剂加量为3.5%时,稠化时间为297 min;加量为4.5%时,稠化时间为530 min。可以实现对超高温环境下水泥水化速率的有效控制。

关于层状结构聚合氮存在性的探讨

在高温高压的极端条件下,分子晶体氮会打破传统三键机制向单键聚合态转变。氮在高压下的独特解离机制使聚合氮的研究意义超越了含能材料范畴,在基础物理学领域亦有深刻的科学意义。继立方偏转聚合氮cg-N(空间群I2_(1)3)之后,第2个在实验上被发现的层状结构聚合氮LP-N(空间群Pba2)一直存在争议。主要的问题在于,LP-N的结构除了没有被高压X射线衍射实验验证之外,还与随后被发现的黑磷结构聚合氮BP-N(空间群Cmca)具有相近的合成温压条件和合成路径以及几乎相同的拉曼光谱特征。LP-N的合成很可能具有独特的相变动力学势垒。为此,选择独辟蹊径,从低温固态分子氮λ-N_(2)出发,利用双面激光加热金刚石压砧技术,结合高压同步辐射X射线衍射和高压拉曼光谱分析方法,在约140 GPa、2600 K的条件下观察到了具有Pba2结构的聚合氮LP-N。结合第一性原理计算,分析了它的原子体积随压力的变化关系(p-V曲线),并探讨了LP-N高温高压合成动力学因素。研究结果不仅使我们更全面地认识LP-N,还进一步揭示了聚合氮的高压路径依赖特性。

基于等效简化和GPU的高比例新能源电网快速仿真系统

随着新能源比例的不断提高,电力电子设备的毫秒级暂态控制与电网的秒级动态特征耦合程度不断加深,而当前的仿真系统在规模和速度方面无法适应复杂大规模电网的分析需求。为此,提出基于等效简化和GPU的高比例新能源电网快速仿真系统。基于控制模型和联结阻抗对大规模变流器设备进行聚合等效,在保证精度的前提下简化多变流器的仿真规模;对电网结构进行分区简化,便于并行计算以及降低运算复杂度;电网的仿真运算通过GPU并行计算完成,提高仿真系统的运行速度;通过聚合等效、分区简化和并行计算的相互结合,在保证仿真精度的前提下实现了高比例新能源电网的快速仿真,准确快速对高比例新能源电网的运行特性进行分析。最后通过运行实例验证了所提仿真系统具有较好的精度和运行效率。

原位界面聚合工艺制备超高水分含量微胶囊

为提高微胶囊的含水量、降低填料用量,报道了一种超高水分含量山梨醇水溶液微胶囊的原位界面聚合新工艺。以山梨醇水溶液为芯材,甲苯-2,4-二异氰酸酯和二乙烯三胺界面聚合形成壁材,将分散相以小液滴形式注入到连续相,在两相接触瞬间原位反应开始形成微胶囊壁材,微胶囊水分含量能够达到80%。将该微胶囊制备成伪装涂层后,在400~2500 nm波段内具有和绿色植物相似的反射光谱曲线,与冬青卫矛叶片的光谱相似度达0.9296;伪装涂层的单位面积质量仅为213.9 g/m^(2),涂层附着力达2级。制得的微胶囊水分含量高,应用于伪装涂层后质轻、用量较少、与植物光谱匹配度高、工艺简单,在对抗高光谱探测领域具有良好的应用前景。

双峰乙烯/1-辛烯共聚物的制备及其性能

制备了4种结构不同的茂金属催化剂,通过将两种茂金属催化剂复合的方法制备了分子量双峰分布的乙烯/1-辛烯共聚物,利用GPC,DSC,^(13)C NMR等方法分析了分子量双峰分布对共聚物性能的影响。实验结果表明,通过将茂金属催化剂M1与M4复合或M2与M3复合可成功制备出分子量双峰分布的乙烯/1-辛烯共聚物,所得双峰分布共聚物中1-辛烯富集序列很少,较低的熔体流动速率使其加工性能良好,密度、结晶态与非晶态性质接近低共聚能力催化剂所制备共聚物,具有高拉伸强度、高断裂伸长率及良好的弹性恢复性能。

四元共聚抗高温耐盐粉体降失水剂的制备及性能研究

以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、马来酸酐(MA)和甲基丙烯磺酸钠(SMAS)等为原料,采用反相乳液聚合法并引入非离子型乳化剂异构十三醇聚氧乙烯醚和司班80合成了一种抗高温耐盐四元共聚物粉体降失水剂ADMS。利用FT-IR、NMR、TG和GPC对共聚物的结构和热稳定性进行表征,并对ADMS进行了性能评价。结果表明,4种功能单体均参与了反应,ADMS的重均分子质量达448198,耐温可达320℃;ADMS抗温能力良好,使用温度在30~200℃;200℃时,添加3%ADMS的淡水基水泥浆失水量为48 mL;ADMS抗盐能力良好,在半饱和盐水和饱和盐水基水泥浆中分别添加4%和5%的ADMS可控制失水量在50 mL以内;ADMS对水泥浆稠化时间、水泥石抗压强度等无不利影响。

配合茂金属催化制备超高分子量聚乙烯

本文合成了五种新型配合茂金属催化剂,并对其进行核磁等表征,然后利用其对乙烯均聚反应进行研究,考察催化剂的活性,并对生成的聚合物进行分子量及分布、动摩擦系数、冲击强度、粒径及其分布的表征。得到的共聚物的分子量较文献报道的有明显提高。聚合活性最高可达7.8 kg PE/g催化剂·2小时,聚合物的重均分子量最高可达38.5×10^(5)。