沥青材料的玻璃态转变温度求解及低温性能分析

针对玻璃态转变温度Tg难以实测及现有计算方法原理不清晰、参数标准差偏大的问题,利用水平移位因子lg(αT),根据Williams-Landel-Ferry方程(简称WLF方程)推导了玻璃态转变温度的求解公式:任选2个参考温度T1、T2进行移位因子计算,通过线性回归得到各自参数C1、C2、C1′、C2′;将2个参考温度下的移位因子相减,推算出Tg求解公式。利用该方法计算了3种基质沥青和2种SBS改性沥青材料的Tg,并使用对应的沥青混合料进行了低温弯曲试验验证。结果表明,该计算方法原理清晰、过程简单,可以准确地计算玻璃态转变温度Tg,有效评价沥青材料的低温性能。

核磁共振技术研究抗性淀粉对面团玻璃态转变温度的影响

在面团中分别添加不同种类的抗性淀粉,利用核磁共振(NMR)技术测定面团弛豫特性。结果表明:添加不同种类的抗性淀粉玻璃态转变温度(Tg)基本没有发生变化;而随着添加抗性淀粉量的增加,Tg有轻微的上升。置于玻璃态转变温度之下有利于延长面团保藏期。

分子动力学模拟水分对直链淀粉扩散性质和玻璃态转变温度的影响

为了预测水分对直链淀粉玻璃态温度、径向分布函数和扩散系数的影响，在COMPASS力场和等温等压（NPT）系综下，利用分子动力学模拟方法，模拟得到了不同水分含量直链淀粉在298K下的径向分布函数和扩散系数；在200～460K温度范围内，通过模拟获得不同温度下的比体积，与对应的温度作图，研究了水分对直链淀粉玻璃态转变行为的影响。结果表明，所构建的直链淀粉模型属于一种无定型结构，其径向分布函数的形状和峰位基本没有发生变化。随着水分含量的增加，水分子更容易在直链淀粉中扩散，与直链淀粉分子发生相互作用的概率增大。水分含量对直链淀粉玻璃态转变行为影响显著，水分含量越高，直链淀粉的玻璃态转变温度越低。

基于CAM复数模量模型的沥青混合料玻璃态转变温度确定

利用频率扫描试验数据建立沥青混合料在参考温度下的CAM复数模量主曲线方程,通过非线性最小二乘法拟合得到CAM复数模量主曲线模型和WLF方程的参数,再根据CAM复数模量主曲线模型、WLF推导得到沥青混合料玻璃态转变温度计算公式,并通过温度扫描试验测定沥青混合料玻璃态转变温度对计算结果进行验证。结果表明,通过CAM复数模量主曲线模型计算沥青混合料玻璃态转变温度的方法可行,且沥青混合料的玻璃态转变温度随着荷载作用频率的增加而升高。

食品贮藏加工中玻璃态转变理论的初步探讨

本文从物理化学角度初步研究了玻璃态转变的基本理论。玻璃态转变温度Ｔｇ作为一个重要的食品工程物理参数，可以用来解释食品加工（如干燥、挤压、烘烤、冷冻）和贮藏中，食品发生的一系列变化。

Zr_(50)Cu_(50)金属玻璃形成过程中自由体积与玻璃态转变温度关系的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟了Zr50Cu50金属玻璃的形成过程,并获得了不同温度下合金的原子构型.借助金属玻璃中自由体积量等于金属玻璃与对应晶体的体积差理论提出一种自由体积湮没速度法,对Zr50Cu50金属玻璃形成过程中的临界玻璃态转变温度Tc以及热力学玻璃态转变温度Tg进行预测.用该方法确定出的Tc(969.5K)与利用模式耦合理论计算获得的Tc(978.4K)接近;Tg(731K)与利用平均原子体积随温度变化关系曲线确定的Tg(725K)相近.运用自由体积湮没速度法计算的Tc和Tg无需计算各温度下的原子扩散系数,节省了计算时间.

基于DMA方法的玻璃态转变温度与沥青混合料低温性能研究

为进一步探究沥青与沥青混合料玻璃态转变温度与沥青混合料低温性能的相关性,以交通运输部公路科学研究院足尺环道(RIOHTrack)为依托,采用动态力学分析仪在弯拉受力模式下用沥青和沥青混合料试件进行温度扫描试验,通过函数拟合确定材料的玻璃态转变温度,进而比较不同定义方式下材料的玻璃态转变温度的变化趋势,探究沥青与沥青混合料相态转变温度的相关性。最后通过与低温弯曲小梁试验的实验结果的相关性和灰关联度分析,讨论利用沥青与沥青混合料的玻璃态转变温度评价沥青混合料低温性能的可行性。结果表明:(1)对于同一种材料,不同的玻璃态转变温度定义下获得的玻璃态转变温度之间存在良好的相关性;(2)在相同级配和相同试验条件下,沥青是影响沥青混合料玻璃态转变温度的主要因素;(3)在弯拉受力模式下沥青与沥青混合料的玻璃态转变温度与材料的低温性能相关性良好,但通过灰关联度分析发现采用沥青混合料的玻璃态转变温度评价混合料的低温性能更加合理。

沥青混合料玻璃态转变温度的外部影响因素

为探究环境因素、交通水平等外部条件对沥青混合料玻璃态转变温度的影响,研究选取升温速率、荷载频率、应变水平3个试验因素,采用DMA方法在不同试验水平下对沥青混合料试件进行温度扫描试验.利用Boltzmann模型拟合得到材料的玻璃态转变温度,通过对试验结果的统计分析,确定影响玻璃态转变温度的主要因素,并建立了多因素影响下的玻璃态转变温度预测模型.结果表明:采用Boltzmann模型能够准确有效地确定材料玻璃态转变温度;升温速率、荷载频率对沥青混合料的玻璃态转变温度有显著影响,玻璃态转变温度随着升温速率、荷载频率的增大而升高,玻璃态转变温度与升温速率、荷载频率的对数值存在良好的线性关系;处于弯拉受力模式下的沥青混合料,其玻璃态转变温度在线粘弹性区域内并无明显的应变依赖性.

泡沫温拌沥青的玻璃态转变温度及低温性能

为研究泡沫温拌沥青的玻璃态转变温度及低温性能,采用不同的沥青类型和不同的发泡用水量,制备泡沫温拌沥青.利用动态热力学分析仪(dynamic thermomechanical analysis,DMA)和差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC),确定不同发泡水量下泡沫温拌沥青玻璃态转变温度,采用低温弯曲流变梁(bending beam rheometer,BBR)分析不同发泡水量下泡沫温拌沥青的低温性能.结果表明,分别通过DMA和DSC确定的玻璃态转变温度有所区别,但对于不同的沥青和发泡用水量,两者的变化趋势一致;随着发泡水增多,沥青玻璃态转变温度逐渐增高;加入发泡水会在一定程度降低沥青的低温抗裂性能,采用质量分数为6%的发泡水制备的泡沫温拌沥青不能满足-12℃时的低温环境要求,也无法满足原有未发泡沥青的低温环境适用范围.为保证泡沫温拌沥青良好的路用性能,泡沫温拌沥青制备时,最佳发泡用水量选择应重点考虑其低温抗裂能力.

分子动力学模拟水分对小分子糖玻璃态转变温度及扩散性质的影响

为了预测水分对蔗糖、海藻糖等小分子糖玻璃态温度和扩散系数的影响,在恒温恒压（NPT）系综和COMPASS力场条件下,利用分子动力学模拟方法,通过模拟小分子糖体系在180~460 K温度范围内的比体积,与对应的温度作图,获得不同水分含量下小分子糖的玻璃态转变温度;在298 K下,模拟得到在不同水分含量下糖体系中水分子的均方位移（MSD）,分析了水分对小分子糖扩散性质的影响;同时研究了温度为298 K,水分含量为5.0%时,小分子糖体系中氧原子与水中氧原子之间的径向分布函数。研究结果表明：在相同水分含量下,海藻糖的玻璃态转变温度大于蔗糖,海藻糖与水分子形成氢键的能力要大于蔗糖;随着水分含量的增加,两种糖模型的Tg都呈现显著下降趋势,水分子更容易在糖模型中扩散,与糖分子发生相互作用的概率增大。

非晶态聚合物玻璃态-橡胶转变及分子运动

近年来非晶聚合物玻璃态-橡胶转变及分子运动受到众多学者关注。α'转变被证实在非晶聚合物玻璃态-橡胶转变区中普遍存在,Rouse运动模型能较好地描述其转变机理,即转变区中包含有链段、Sub-Rouse、Rouse不同长度单元的运动及转变。其转变行为主要受屏蔽效应和耦合作用的影响,屏蔽效应影响转变区的宽度,而耦合作用影响转变耗散峰的大小。对于具有较强屏蔽效应和耦合作用的聚合物,由于动态脆性较强和转变区较窄,不同运动模式的转变难以被分离而观察到。文中综述了能有效分离和观察不同运动及转变的增塑、稀释以及二维相关谱图等方法,总结了考察分子运动及转变行为的表征手段,对进一步研究进行了展望。

二胺型苯并噁嗪改性双酚A环氧树脂及其玻璃纤维复合材料性能研究

为了延长环氧树脂漆的适用期,提高其耐热性,使用苯并噁嗪树脂对其进行共混改性。以溶液共混方式制备了环氧树脂漆(EP)与苯并噁嗪树脂(BZ)的共混树脂体系(E/B-x),讨论了BZ的加入对共混树脂的黏度、流变特性、凝胶化活化能、固化行为、表面特性及玻布增强复合材料的耐热性、力学性能的影响。结果表明:BZ的加入使共混树脂的黏度明显降低,凝胶温度及凝胶活化能增加,迟滞了EP的固化反应,延长了其适用期;少量BZ的加入不会改变EP的玻璃化转变温度(Tg),当BZ加入量达到40份时,与EP复合材料相比,E/B-40复合材料的干态和湿态Tg分别提高了12.6%和11.7%;随BZ加入量的增加,复合材料的弯曲强度先下降后上升,E/B-40复合材料的弯曲强度和弯曲模量可达569 MPa和27.9 GPa,与EP复合材料相当。

热固性芳纶织物/环氧树脂支撑管动态特性分析

利用热固性树脂基体在玻璃态转变温度(T_(g))前后表现不同的材料特性,制备了Kevlar29芳纶织物/E51环氧树脂基复合材料和三根充气展开支撑管。给出了芳纶织物增强环氧树脂支撑管制备工艺,其中基体温度采用电阻丝加热控制,管体固化形状采用聚酰亚胺薄膜内胆充气加压方法控制。研究了支撑的折叠和展开特性,当T>T_(g)时卷曲折叠并冷却定型用于储存,然后采用二次加热T>T_(g)和充气加压方法控制展开,最终支撑管形状回复率100%。采用模态分析讨论了温度、树脂含量、织物铺层厚度和充气内压等参数对悬臂状态下支撑管的固有频率影响规律。结果表明:随充气压力增加、树脂含量提高、织物铺层厚度增加、基体温度降低,芳纶织物增强环氧树脂支撑管的固有频率增大。采用曲线拟合方法获得固有频率随充气压力和温度的变化规律,结果可为充气展开支撑管设计提供参考。

基于水分活度和玻璃态温度的干燥罗非鱼片贮藏稳定性研究

为了获得不同预处理方法对热泵干燥鱼片贮藏稳定性的影响,以罗非鱼为实验材料,以水分活度(aw)和玻璃态转变温度(Tg)为实验指标,进行了不同预处理条件下罗非鱼片热泵干燥对比的系列实验,获得了不同预处理条件下热泵干燥鱼片的吸附等温线及适合的计算模型,同时获得玻璃态转变温度及与水分活度的变化关系曲线。结果表明,不同预处理方法处理的罗非鱼片干制品的平衡含水率在水分活度的不同区域表现不同的规律。就三种预处理方法对8种吸附等温数学模型拟合表明,对照组、超声波辅助渗透组与脉冲真空辅助渗透组最适模型分别为GAB、Peleg和Peleg模型。相同水分活度前提下脉冲真空预处理组的玻璃态转变温度最大,对照组的最小,随着水分活度的增加,玻璃化转变温度逐渐下降,且它们之间差异变小。通过对实验数据的拟合和分析,获得了不同预处理方法下的aw-Xw-Tg的图表和拟合公式,可预测干基含水率与水分活度之间的关系,也可预测含水率与玻璃态转变温度之间的关系,可以为不同含水率的干制罗非鱼片及同类水产品的稳定贮藏提供设置条件。结论能为不同预处理条件下的干制食品贮藏稳定性的预测提供理论依据。

快速冷却条件下银的比热及玻璃化过程的分子动力学模拟

本文采用以嵌入原子模型为基础的分子动力学方法对液态银快速冷却条件下的比热及玻璃化过程进行了模拟，得到了银的比热及其与温度的关系．同时，对快速冷却条件下银的结构特性以及动力学特性进行模拟和分析，结果表明在所模拟的冷却速率下，银在从 １２００ Ｋ冷却到 １０００ Ｋ的过程中发生了玻璃化转变，其玻璃化温度在 １０００ Ｋ左右．

非晶态物质的本质和特性

非晶态物质是复杂的多体相互作用体系,其基本特征是原子和电子结构复杂,微观结构长程无序,体系在能量上处在亚稳态,具有复杂的多重弛豫行为,其物理、化学和力学性质、特征及结构随时间演化。不稳定,随机性,不可逆是非晶物质的基本要素,自组织,复杂性,时间在非晶物质中起重要作用。复杂的非晶态物质有很多基本而独特的性质。非晶态物质的复杂性没有能阻挡住人们对它的兴趣和研究。现在人们把越来越多的目光从相对简单的有序物质体系关注到复杂相互作用的无序非晶体系。近几十年来,非晶的研究在无序中发现有序,在纷繁和复杂中寻求简单和美,引领了新的研究方向,导致很多新概念、新思想、新方法、新工艺、新模型和理论,以及新物质观的产生。非晶态合金(又称金属玻璃)是50多年前偶然发现的一类新型非晶材料。非晶合金的发现极大地丰富了金属物理的研究内容,带动了非晶态物理和材料的蓬勃发展,把非晶物理研究推向凝聚态物理的前沿。今天,非晶物理已成为凝聚态物理的一个重要和有挑战性的分支。非晶态材料不仅成为性能独特、在日常生活和高新技术领域都广泛使用的新材料,同时也成为研究材料科学和凝聚态物理中一些重要科学问题的模型体系。本文试图用科普的语言,以非晶合金为典型非晶物质综述非晶物理和材料的发展历史和精彩故事、介绍非晶科学中的主要概念、研究方法、重要科学问题和难题、非晶材料的形成机理、结构特征、非晶的本质、非晶中的重要转变–玻璃转变、非晶中的重要理论模型、物理和力学性能及非晶材料的各种应用等方面的研究概况和最新的重要进展。还介绍了非晶领域今后的研究动态及趋势,以及这门学科面临的重要问题、发展前景和方向。

含糖类物料的喷雾干燥

从玻璃态转变温度着手,分析了在喷雾干燥中含有不同品种糖类物料粘壁的原因,提出了改性或在设计干燥流程时的6种应对方法。

阻燃剂聚季戊四醇磷酸酯的合成及表征

以季戊四醇、三氯氧磷为原料,采用无溶剂法首先合成了季戊四醇二磷酸酯二磷酰氯(PDD),n(季戊四醇)n∶(三氯氧磷)=1 5∶,收率为84%;然后以PDD和对苯二酚为原料,乙腈为溶剂,三乙胺为缚酸剂,在氮气氛围下合成了低聚阻燃剂聚季戊四醇磷酸酯,n(PDD)∶n(对苯二酚)=1∶1,收率为79%。采用红外光谱、磷谱、热重分析和差示扫描量热法对聚合物的结构和热行为分别进行了表征和研究。结果表明,该聚合物具有较高的玻璃态转变温度(Tg=231℃),聚合物质量损失5%时的温度为301℃。当聚合物被加热到600℃时,其炭残留物的质量分数为46.4%。

简述核磁共振及其在淀粉研究中的应用

简单介绍了核磁共振 (NMR)的一些基本原理、基本参数。最后简单介绍了它在淀粉研究方面如淀粉糊化、回生、玻璃态转变以及面团加工过程中的一些应用。

冷冻干燥保护剂在改善冻干食品品质中的应用进展

阐述了冷冻干燥保护剂在冻干过程中起保护作用的基本原理和在改善冻干食品品质上的应用现状。由于冻干条件的欠缺可能导致冻干食品品质下降,适当使用并匹配合适的冻干保护剂可有效提高冻干品的品质。文中特别针对糖类、醇类、氨基酸类和不同聚合物类等冻干保护剂的保护机制和作用对象进行了综述分析,说明了在如何结合物料的特点独立或组合使用冻干保护剂以改善冻干条件上仍然具有较大的探索空间。拟为不同食品材料冻干条件的选择提供理论依据,并为改善食品冻干工艺提供理论指导。