灌浆料流变性能的时变特性与屈服应力演化模型

为研究灌浆料流变性能的时变特性,厘清流变性能随时间变化的机理,通过流变试验研究灌浆料的流变模型和流变参数随时间的变化规律。结合灌浆料的冷冻扫描电镜微观结构随时间的变化过程和流体力学理论,研究屈服应力的时变机理,并建立考虑絮凝效应、水化反应和骨料颗粒-水泥浆体相互作用三者共同影响的新屈服应力演化模型。结果表明:灌浆料的流变模型符合Herschel-Bulkley模型,屈服应力随时间增加而增加。水化产物在网状絮凝结构上不断堆积,网状絮凝结构逐渐变大,这不仅增强了水泥浆体的抗剪切能力,也导致浆体表现更高的黏度,使得骨料颗粒-水泥浆体的相互作用力增大。因此,灌浆料的屈服应力增大。提出的新屈服应力演化模型能更好地描述含骨料颗粒水泥基材料的屈服应力随时间的变化规律。研究结果可为灌浆料的流动扩散研究和深入理解水泥基材料流变性能的时变性提供理论基础。

SMC再生SBS沥青的流变性能和微观特性研究

【目的】探究新型温拌再生剂甲基苯乙烯共聚物(styreneic methyl copolymer,SMC)对老化苯乙烯系热塑性弹性体(styrene butadiene styrene,SBS)改性沥青的再生效果和再生机理。【方法】首先,在室内制备不同老化程度的沥青。然后,采用SMC再生剂对不同老化程度的SBS改性沥青进行再生。接着,对再生后的SBS改性沥青进行动态剪切流变和低温弯曲蠕变试验,以评价其流变性能。最后,开展红外光谱试验以揭示其作用机理,进行电镜扫描试验以验证SMC再生剂的再生效果。【结果】SMC再生剂会降低老化SBS改性沥青的车辙因子,降低老化SBS改性沥青的恢复率,同时会使老化SBS改性沥青的低温性能得到极大提升。SMC再生剂未与SBS改性沥青发生化学反应,两者仅为物理共混。同时,SMC再生剂能够弥补沥青因老化产生的裂缝。【结论】SMC再生剂对老化SBS改性沥青具有较好的修复效果,能够为沥青的再生提供一种新的途径。

海藻酸钠和改性糊料的流变性能研究及应用测试

文章研究了印花过程中使用的海藻酸钠和改性糊料各自的流变性能,并分别探究了糊料黏度和湿度对其印花渗透效果的影响。结果表明,改性糊料由于分子间较多的阴离子和疏水基团的缔合作用,增稠效果比较显著。随着剪切速率变化,其表观黏度具有较大的变化,触变效应更加明显;同时,随着角频率增加,改性糊料的弹性和黏性行为相互转变更加明显;当蒸化湿度从70%增加到80%时,两种糊料的得色量增加,相同湿度下,改性糊料更容易透过网孔渗透到织物上,使印花得色量和颜色渗透性增加。

直写成型用碳化硅浆料及其流变性能研究

碳化硅(SiC)凭借高强度、轻质性以及耐高温性能等优势已成为时下应用最广泛的陶瓷材料之一。传统的制备方法生产周期长、成本高且难以制造相对复杂结构的陶瓷。本文利用直写成型方法制备三维复杂结构的SiC陶瓷,研究分散剂含量、pH值、固相体积分数和增稠剂等因素对SiC浆料流变性能的影响,制备可打印的SiC浆料并直写成型,获得SiC的三维点阵结构。结果表明:调节分散剂含量能使浆料黏度获得最低值;pH值影响分散剂的解离度进而改变浆料的黏度;固相体积分数越高,打印结构完整性越好;添加甲基纤维素(MC)可增加浆料的黏度和剪切弹性模量,使其可打印。优化的SiC浆料配方为:分散剂聚丙烯酸(PAA)质量分数为0.01%,固相体积分数为63%和MC质量分数为0.04%,pH>10。

微表处用水性树脂基改性乳化沥青流变性能

机场道面微表处技术养护品质依赖于其胶结材料性能,为明确水性树脂聚合物掺量对微表处用改性乳化沥青流变特性的影响,制备了微表处用WER/WPU改性乳化沥青与WER/WPU/EVA改性乳化沥青,借助动态剪切流变试验、线性振幅扫描试验和弯曲梁流变试验,探明了不同水性树脂聚合物掺量下改性乳化沥青高温抗变形能力、中温疲劳性能与低温蠕变特性,对比分析了WER/WPU改性乳化沥青与WER/WPU/EVA改性乳化沥青的流变性能,并与现有研究中改性乳化沥青的抗变形、抗开裂能力进行了对比评价。结果表明:掺加树脂聚合物后乳化沥青材料的高温抗变形能力、中温疲劳寿命以及低温柔韧性得到有效提升,提升幅度随水性树脂聚合物掺量增加而提高;WER/WPU/EVA-15改性乳化沥青高温抗变形性能略优于WER/WPU-15改性乳化沥青,但其疲劳特性与低温抗裂性较WER/WPU-15改性乳化沥青略低。文中所研制的树脂基改性乳化沥青具有显著的先进性。

不同温度下聚酰亚胺薄膜的蠕变性能

为研究聚酰亚胺薄膜的蠕变黏弹性本构关系模型,选用厚度25μm的聚酰亚胺膜材料,初始应力选取极限抗拉强度的50%,在23、 50、 80、 110、 140、 170℃下进行单轴蠕变拉伸实验,分析不同温度下膜材料蠕变的变化规律.用经典Kelvin、经典Maxwell、 Burgers、三参数广义Kelvin、五参数广义Kelvin蠕变本构模型对数据进行拟合,分析拟合效果.结果表明,聚酰亚胺膜材料具有明显的黏弹性,初始应力对聚酰亚胺膜材料的蠕变性能影响显著,初始应力越大,黏弹性越明显.五参数广义Kelvin模型能够较好地预测聚酰亚胺膜材料的蠕变性能,可决系数均超过0.98,Burgers模型次之,其余3种模型的拟合可决系数为0.708~0.958,拟合结果满足实际工程需要.

磷系阻燃改性聚酯的流变性能

为探究2-羧乙基苯基次磷酸(CEPPA)作为阻燃剂改性合成的阻燃聚酯的可纺性,分别用DSC、TG、毛细管流变仪、旋转流变仪对阻燃改性聚酯进行热稳定性和流变性能测试。结果表明:阻燃聚酯的熔融温度、初始降解温度略微降低,残碳率提高,说明阻燃聚酯的加工温度可降低且成碳效果变好。阻燃聚酯是典型的非牛顿流体,其剪切黏度随着剪切速率的增加而降低,随温度的升高而降低,相比普通聚酯,改性后的阻燃聚酯黏度更低,流动性更好;阻燃改性聚酯的非牛顿指数n均小于1,且随着剪切速率的增加而减小;其黏流活化能随着剪切速率的增加而降低,反映了阻燃聚酯随着剪切速率的增加而对温度的敏感性变小。该研究结果可为阻燃聚酯纤维的制备工艺和参数调整提供参考。

不同初始应力的Kapton薄膜的蠕变性能研究

聚酰亚胺薄膜(Kapton薄膜)作为一种航天膜材,其蠕变效应对结构的影响至关重要。为研究其蠕变力学性能,首先选用厚度为25μm的Kapton薄膜,在极限抗拉强度的35%、50%、65%、80%4组应力水平下,进行单轴蠕变拉伸试验。其次根据得到的蠕变力学曲线分析不同初始应力下薄膜蠕变的变化规律,结合蠕变伸长率描述薄膜随初始应力的蠕变特性并探讨其内在机理。最后采用经典Kelvin、经典Maxwell、四元件Burgers、三参数广义Kelvin、五参数广义Kelvin 5种蠕变本构模型对试验数据进行拟合,并对比分析各模型的拟合效果。结果表明:Kapton膜材具有明显的粘弹性性能,在设计中应予以考虑;初始应力对Kapton膜材的蠕变性能影响显著,初始应力越大,蠕变初期应变越大,稳态蠕变阶段应变保持值越高,粘弹性越明显;不同方向上的拉伸断裂应力水平导致蠕变性能的差异性,各应力状态下总应变TD(机器展开方向)大于MD(垂直方向);随着初始应力的增大,薄膜的蠕变伸长率先增大后减小,这是因为初始应力对薄膜内部的应力状态和位错运动的影响是复杂的,并且存在一个平衡点。本研究采用的五参数广义Kelvin模型能够较好地预测Kapton膜材的蠕变性能,拟合结果的可决系数均超过0.99,Burgers模型次之;经典Kelvin、三参数广义Kelvin以及经典Maxwell模型拟合可决系数在0.71~0.86之间,其拟合结果满足实际工程的需要。

W掺杂量和退火温度对W-VO_(2)物相结构及相变性能的影响

钨掺杂M相二氧化钒(W-VO_(2)(M))有效降低了VO_(2)金属相(低温单斜相,M)到绝缘体相(高温四方金红石相,R)的可逆相转变温度(T_(c)),显著提高了VO_(2)在智能窗领域的应用价值。然而,W-VO_(2)(M)所表现出的较宽热滞回线宽度(ΔT_(c)>10℃)对其应用造成了一定的限制。为了解决这一问题,本研究以降低W-VO_(2)(M)的ΔT_(c)为目标,研究了W掺杂量与退火温度对W-VO_(2)物相结构及相变性能的影响。结果表明:随着W掺杂量的增加,W-VO_(2)粉体的T_(c)降低,并且ΔT_(c)较窄;退火温度的升高可以提高W-VO_(2)粉体的结晶度和分散度,但温度过高,会加速VO_(2)晶体结构的破坏,使其在恢复到室温后无法从R相转变为M相;当W掺杂量为6.0 at%,退火温度为700℃时,采用水热-退火两步法制备得到的W-VO_(2)(M)粉体表现出接近室温使用的T_(c)(T_(c)=36.83℃),同时具有较窄的ΔT_(c)(ΔT_(c)=6.63℃)。

AlH_(3)含量对固体推进剂药浆流变性能的影响

为解决用AlH_(3)替代Al粉导致的固体推进剂药浆粘度增加、流变性能恶化等问题,采用流变学测试方法研究了AlH_(3)含量对于固体推进剂药浆流变性能的影响,如药浆粘度、动态模量、触变性、温度等。结果表明:推进剂药浆的表观粘度与AlH_(3)的含量存在很强的正相关性;AlH_(3)含量为16%推进剂药浆的剪切速率高于临界剪切速率后出现了“熔体破裂”现象;AlH_(3)的加入可以提高推进剂药浆的储能模量,增强其可逆弹性形变,改善其触变性;AlH_(3)含量越高,剪切速率指数与粘流活化能越小,推进剂药浆粘度对剪切速率和温度的敏感性越低;AlH_(3)含量8%时,药浆粘流活化能随AlH_(3)含量的升高而显著降低,AlH_(3)含量高于8%后,药浆粘流活化能基本不随AlH_(3)的含量而变化。

不同因素对固体推进剂流变性能影响研究进展

针对推进剂药浆的流变性能受多种因素的影响,综述了固体推进剂用增塑剂、含能固体填料、工艺助剂、工艺参数等因素对于推进剂药浆流变性能影响的国内外研究现状,并分析总结了不同因素对固体推进剂药浆流变性能的影响规律及机理,对比了不同固体填料和粒度级配对药浆流变特性的影响。指出适当加入增塑剂可有效改善药浆的流变特性;选择合适的工艺助剂、工艺参数可大大改善药浆流变特性;固体填料表面越接近球形、越规则,粒径分布范围越宽,推进剂药浆黏度越小;对固体颗粒进行表面包覆、添加表面活性剂也有助于药浆流变性能的改善。提出了改善推进剂药浆流变性能的技术途径以及后期推进剂药浆流变性能的重点研究方向,以便更加全面研究药浆流变特性,设计出流变性能更好的固体推进剂药浆。附参考文献94篇。

缓凝剂对碱激发胶凝材料凝结时间及流变性能影响的研究进展

碱激发胶凝材料具有制备能耗低、高强和耐久性好等特点,因其利废、节能、减碳而受到全球科技界和工业界的高度重视。但碱激发胶凝材料所用原材料来源广泛,品质波动较大,导致碱激发胶凝材料的性能变化差异较为明显,稳定性控制难度较高。其中对凝结时间的调控是当下亟待解决的问题,掺入缓凝剂是调控碱激发胶凝材料凝结时间的有效途径之一。本文总结了缓凝剂对碱激发胶凝材料凝结硬化及流变性能的影响,阐明了不同类型缓凝剂对碱激发胶凝材料的调凝机理(包覆、增黏和中和),并分析了其推广应用的可行性,以期为突破碱激发胶凝材料大规模工程应用的技术瓶颈提供理论基础和技术支持。

温度对聚甲醛/聚丙烯共混物流变性能及界面张力的影响

使用旋转流变仪测试聚甲醛(POM)及聚丙烯(PP)的稳态流变性能,研究温度为190~210℃、剪切速率(γ)为10^(-3)~10^(0)s^(-1)条件下PP和POM的剪切黏度(η)及黏流活化能(△E_(η))随γ及温度的变化规律;制备POM/PP共混物,采用DDR-IFR法研究190~210℃下POM/PP共混物的界面张力随温度的变化规律。结果表明:PP与POM熔体的η均随着的提高呈现出下降的趋势,符合非牛顿流体中假塑性流体的流变规律;在相同γ下,PP熔体的η随温度上升而降低的现象较为明显;PP和POM的△E_(η)均随γ的增大而降低,并且呈现出良好的线性变化关系,相比POM,PP的△E_(η)随γ的变化较为明显;在温度为190~210℃,POM/PP共混物的界面张力随温度的上升而降低,并且呈现良好的线性变化关系,线性相关系数为-0.49 mN/(m·℃)。

固体推进剂的流变性能及工艺仿真研究进展

固体推进剂药浆是一种高固含量悬浮液,其流变性能十分复杂。基于此,介绍了用于描述固体推进剂流变性能的非牛顿本构方程,回顾了近年来固体推进剂混合、浇铸、包覆工艺过程仿真的研究进展,列举出目前推进剂工艺仿真研究中存在的问题和不足,提出进一步开展混合工艺过程中固体推进剂流变性能仿真以及固体推进剂全工艺过程仿真的建议,以期为固体推进剂工艺设计及参数优化提供参考。

P(AN-MA-AMPS)共聚物的制备及其溶液的流变性能研究

以丙烯腈(AN)、丙烯酸甲酯(MA)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸(AMPS)为反应单体,以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,通过溶液聚合制备三元共聚物P(AN-MA-AMPS);在AN/MA/AMPS质量比为97.51.51.0的聚合体系下,研究反应条件对单体转化率、产物相对分子质量的影响;配制不同浓度的P(AN-MA-AMPS)溶液,研究P(AN-MA-AMPS)溶液的流变性能。结果表明:共聚反应的单体转化率随反应时间、反应温度、单体浓度和引发剂用量的提高均相应提高;P(AN-MA-AMPS)的相对分子质量随反应时间的增加而提高,随单体浓度的增加先升后降,随反应温度和引发剂用量的提高而下降;较佳的共聚反应条件为总单体质量分数22%、引发剂质量分数0.6%、反应温度60℃、反应时间12 h;P(AN-MA-AMPS)溶液的表观黏度、储能模量和损耗模量均随温度升高而降低,随溶液固含量增加而增大。

松针油再生沥青流变性能与再生机理研究

针对废植物油再生沥青存在抗老化性能和抗高温性能较差等问题,以松针油为基础油分复配增塑剂制备一种生物再生剂,并与废植物油再生剂进行了对比。通过沥青三大指标试验分析沥青老化及再生后的物理性能;基于动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)试验分别评价了再生沥青及其二次老化后高温和低温流变性能;并使用傅里叶变换红外光谱试验测定松针油再生剂及沥青官能团结构,分析松针油再生沥青的机理。结果表明:当老化沥青中掺加8%松针油及2%邻苯二甲酸二辛酯时,老化沥青三大指标基本得以恢复至基质沥青水平。相比废植物油再生沥青,松针油再生沥青显示出更好的高低温流变性能,且松针油再生沥青经二次老化后各项性能也都优于基质沥青老化后的性能。松针油具有和沥青相近的官能团,与沥青相融后可以补充老化沥青中缺失的轻质组分,从而改善再生沥青胶体结构,使其恢复良好性能。邻苯二甲酸二辛酯作为增塑剂主要作用是通过润滑沥青分子以降低其低温下运动阻力,从而改善沥青低温性能。松针油基再生剂不仅能够提升老化沥青流变性能,且保证再生沥青具有良好抗二次老化性能的耐久性。

Sasobit/SBR复合改性沥青流变性能研究

为了得到一种兼顾高低温性能且环境友好的复合改性沥青,研究选用Sasobit与SBR两种材料作为改性剂,制备得到一种高低温性能兼顾的复合改性沥青。通过对不同掺配比例(Sasobit掺量为0%、1%、2%、3%、4%;SBR掺量为0%、3%、4%、5%、6%)复合改性沥青老化前后的流变性能进行研究,确定了Sasobit/SBR复合改性沥青的最佳掺配比例,利用红外光谱实验研究复合改性沥青的改性机理,并利用荧光显微镜观察改性剂在沥青中的分散情况。研究结果表明:Sasobit的加入会提高沥青的高温流变性能,降低沥青的低温性能;SBR的加入会提高沥青的低温流变性能,对高温流变性能的提升不明显。在兼顾经济性的情况下,复合改性沥青的最佳掺配比例为3%Sasobit+5%SBR。红外光谱分析表明,复合改性沥青的改性机理为物理改性,两种改性剂在沥青中分布均匀,有交联结构产生。

玄武岩纤维/APAO复合改性沥青高低温流变性能和抗热氧老化性能研究

为了避免或减少沥青病害出现,选取玄武岩纤维和APAO作为沥青的改性剂,成功制备了高低温流变性能以及抗热氧老化性能具佳的玄武岩纤维/APAO复合改性沥青。通过DSR以及BBR试验,研究APAO改性沥青和玄武岩纤维/APAO复合改性沥青的高低温流变性能和抗热氧老化性能,并通过高低温连续分级温度,确定玄武岩纤维和APAO的最佳掺量;通过红外光谱分析其老化机理。结果表明:APAO可明显改善沥青的高温流变性能和抗热氧老化性能;但是APAO也明显损害了沥青的低温流变性能;而玄武岩纤维对于沥青的低温流变性能和抗低温热氧老化性能改善作用明显。玄武岩纤维的最佳推荐掺量为2%,APAO的最佳掺量推荐为2%,在此掺量下沥青各项性能良好,高低温流变性能和抗热氧老化性能兼备。通过红外光谱分析可知:玄武岩纤维对于沥青是物理改性;APAO与沥青中的组分相结合,增强了沥青相关吸收峰强度;玄武岩纤维在沥青热氧老化过程中可以抑制羰基和亚砜基官能团的生成,抗热氧老化性能比APAO更好。

油相组成对W/O型Pickering乳液稳定性和流变性能的影响

以二甲基甲硅烷基化硅石为乳化剂,采用均质乳化法制备W/O型Pickering乳液,通过偏光显微镜、表面张力仪、接触角测量仪和流变仪研究了油脂的极性、流变改性剂对W/O型Pickering乳液稳定性及流变性能的影响。结果表明,相比于非极性油脂,极性油脂制备出来的W/O型Pickering乳液液滴更小,稳定性能更优,其中霍霍巴油制备的Pickering乳液粒径分布较窄,形状均一,稳定性好;添加流变改性剂后,Pickering乳液的粒径有一定的下降,常温稳定性和低温稳定性均有小幅度提升,对于不同的油脂,与之结构上存在相似性的流变改性剂对粒径的降低及稳定性的提高效果较好。不同油脂制备的W/O型Pickering乳液均为非牛顿流体,随着剪切速率的增大,Pickering乳液的黏度降低,并且所有Pickering乳液的弹性模量(G')高于黏性模量(G''),均为凝胶乳液,线性黏弹区为0.001%~0.100%,添加流变改性剂后,Pickering乳液的黏度上升,剪切稀化现象基本不变,但线性黏弹区增大,可能与Pickering乳液的粒径和油水界面能的变化有关。

桥梁结构中E-GFRP单向板徐变性能与双尺度均匀化数值评估

由于玻璃纤维增强复合材料(GFRP)组分材料中的树脂属于高分子材料,桥梁工程界对GFRP结构的徐变性能十分担忧,阻碍了其推广应用。该文聚焦于桥梁工程E型玻璃纤维增强复合材料(E-GFRP)单向板,基于双尺度均匀化数值模拟方法,从纤维和树脂的徐变性能评估了E-GFRP单向板的徐变性能,并与试验结果进行比较验证了预测结果的准确性。在此基础上,分析了应力水平、纤维体积率及持荷形式对E-GFRP单层板徐变性能的影响,结果表明,应力水平越高、纤维体积率越小,单层板的徐变粘滞应变越大。在此基础上,提出了不同纤维体积率下E-GFRP单层板粘滞应变模型,准确表述了应力水平、持荷时间和徐变应变之间的关系。最后,提出了E-GFRP单层板徐变断裂时间预测公式,可为E-GFRP结构的长期性能预测提供参考。