微振激励下黏弹性阻尼器微观链结构力学模型

减小微振动对高精密仪器至关重要,利用黏弹性阻尼器进行微振动抑制是一个新兴而又具有挑战性的课题.本文采用分子链网络模型方法分析了黏弹性材料的微观分子链结构,综合考虑材料分子链结构中的网络链和自由链对黏弹性材料力学性能的影响,提出一种基于材料微观分子链结构的微振激励下黏弹性阻尼器力学模型.模型分别采用标准线性固体模型和Maxwell模型来描述网络链和自由链中单个链的力学性能,并分别采用8链网络模型和3链网络模型考虑两种类型分子链的综合效应,引入温频等效原理描述温度对微振激励下黏弹性阻尼器力学性能的影响.该模型能够描述温度和频率对黏弹性阻尼器动态力学性能的影响,并能够反映黏弹性材料的微观结构与材料力学性能的关系.为验证所提模型的有效性及考察黏弹性阻尼器在微振激励下的耗能能力和动态力学性能,在微振条件下对黏弹性阻尼器进行了动态力学性能试验.研究结果表明黏弹性阻尼器具有较好的微振耗能能力,其动态力学性能受温度和频率影响较大,所提的力学模型能够精确地描述微振激励下黏弹性阻尼器动态力学性能随温度和频率的变化关系.

聚丙烯腈分子链微观结构对聚丙烯腈基炭纤维性能的影响

聚丙烯腈是炭纤维的重要原材料。高质量的聚丙烯腈才有可能生产出高质量的原丝,而高质量的原丝是保证高质量炭纤维的必要条件。聚丙烯腈的分子量及其分布、等规度、共聚结构单元的比例及分布直接影响着聚丙烯腈的质量,进而影响原丝及其炭纤维的性能。从聚丙烯腈分子链的微观结构(分子量及其分布、等规度、共聚结构单元的比例及分布)阐述了对炭纤维力学性能影响的潜在缺陷及形成潜在缺陷的机理或途径。

黏弹性材料等效分数阶微观结构标准线性固体模型

从黏弹性材料微观链结构出发,以橡胶基黏弹性材料超弹性理论分子网链高斯(Gauss)统计模型和黏滞流动理论为基础,研究黏弹性材料的微观结构、填料等对黏弹性性能的影响.用温频等效原理描述温度对黏弹性材料力学性能的影响,建立了可以有效描述黏弹性材料耗能特性的等效分数阶微观结构标准线性固体模型.采用动态热机械分析仪(DMA)对高聚物黏弹性材料力学性能、耗能能力进行测试.试验表明:在低温区域,储能模量较大,随着温度的升高,储能模量下降显著;能量损耗因子在高温和低温区域数值较小,在玻璃化转变温度附近数值较高.根据测试数据对所提等效分数阶微观结构标准线性固体模型进行验证,该力学模型能够较好地描述黏弹性材料储能模量和能量损耗因子随温度的变化趋势.用9050A和ZN22黏弹性材料对模型的有效性进一步验证,结果表明:9050A和ZN22黏弹性材料具有较好的耗能能力,所提出的等效分数阶微观结构标准线性固体模型能够准确地描述微观结构和填料对黏弹性材料宏观性能的影响,能够准确地描述黏弹性材料在不同温度和频率下的动态力学性能.

管约束和分子链缠结作用下黏弹性材料力学行为

以高斯链模型、三链模型和八链模型为例,从微观角度出发对黏弹性材料的弹性力学性能进行了研究.考虑周围分子链的管道约束和分子链间缠结作用对橡胶基体交联网络的弹性增强效应,对高斯链模型、三链模型和八链模型进行修正.基于单轴拉伸、纯剪切和等双轴拉伸等变形方式下天然橡胶经典试验数据,分别对修正后的高斯链模型、三链模型和八链模型进行分析验证.结果表明,考虑管约束和分子链间缠结作用修正时,3个模型的准确度均得到较大提升.其中,修正三链模型准确度提升程度最大,与修正八链模型较为接近,修正高斯链模型在变形不小于40%时误差依然较大.不同变形模式下修正后的高斯链模型、三链模型和八链模型最大均方根误差分别减小到14.89%、8.09%和10.64%.

基于粒子群优化算法的烯烃聚合反应动力学参数估计

聚合反应动力学参数估计是烯烃聚合过程建模与优化的重要环节和难点。针对Ziegler-Natta催化剂多活性中心特性、反应复杂、动力学参数多的问题,提出了基于粒子群优化(PSO)算法的烯烃聚合反应动力学参数估计方法。该方法以聚烯烃分子量分布(MWD)、短支链分布(SCB)、共聚组成分布(CCD)等微观链结构为目标,以动力学参数为优化变量,采用免疫算法(IA)和PSO算法直接进行优化求解。结果表明:两种算法均可以实现以MWD为目标的均聚反应动力学参数的估计,但PSO算法可以实现多活性位烯烃聚合反应动力学参数的准确估计,且求解速度比IA法更快。该方法为面向精细链结构的烯烃聚合过程模型化研究提供了新手段。

提高聚丙烯腈基炭纤维质量的方法

聚丙烯腈是炭纤维的重要原材料。高质量的聚丙烯腈才有可能生产出高质量的原丝,而高质量的原丝是保证高质量炭纤维的必在条件。聚丙烯腈的分子量及其分布、等规度、共聚结构单元的比例及分布上的缺陷直接影响着聚丙烯腈的质量,进而影响原丝及其炭纤维的性能。从调整聚丙烯腈分子量及分布、等规度、共聚结构单元的比例及分布入手,论述了提高聚丙烯腈基炭纤维性能及收率的措施及方法。

透明聚丙烯结构与性能研究

通过升温淋洗分级仪(TREF),核磁共振波谱仪(NMR)、凝胶渗透色谱仪(GPC)、差示扫描量热仪(DSC)等多种仪器分析设备对市场主导的茂金属共聚透明聚丙烯试样和普通齐格勒-纳塔(Z-N)催化剂生产的透明聚丙烯产品进行了剖析,从微观结构到聚集态结构的分析结果均表明,催化剂分子结构对聚合物分子链结构的影响颇为显著:单活性中心的茂金属催化剂生产的共聚产品具有相当窄的分子量分布,高刚性、低雾度。共聚少量乙烯单体就可以获得透明聚丙烯优异产品。TREF不同级份组成随温度的升高而呈现结构规整性提高的趋势。文章将茂金属催化剂和Z-N催化剂生产的透明聚丙烯产品进行了物理性能对比,采用茂金属催化剂合成的无规共聚聚丙烯产品其光学性能明显优于由Z-N催化剂合成的产品。