生物高分子聚合物生态固沙效果初探

沙漠化治理是一个全球性的难题。相较于传统的沙漠固沙技术,作为环境友好型固化材料的生物高分子聚合物,不仅能有效胶结沙漠砂以抵抗风蚀作用,还能提高沙漠砂的促生性能以促进植物生长,最终达到利用植被实现永久固沙的效果。基于前述设想,通过表面硬度试验、保水性能试验和植物生长试验研究了黄原胶(XG)、瓜尔胶(GG)以及二者的等质量混合胶(MG)生态固沙的效果。表面硬度试验表明生物高分子聚合物能有效胶结沙漠砂颗粒,质量分数为0.1%的XG、GG和MG溶液分别将沙漠砂的表面压力强度提高了9.4倍、5.3倍和8.0倍;保水性能试验表明生物高分子聚合物对沙漠砂保水性能的提升效果随溶液质量分数的增大而增大,在40℃高温养护条件下,生物高分子聚合物保水性能的比较结果为:XG>MG>GG;植物生长试验表明,在室内条件下,生物高分子聚合物能缩短植物出苗时间、提升植物的出苗率和幼苗高度,明显提高沙漠砂的促生性能。本文的研究初步表明,采用生物高分子聚合物实现生态固沙具备理论上的可行性。

基于分形理论的聚合物颗粒分散相驱油相对渗透率模型

注水开发后期,含水率急剧升高导致水驱油藏开发效果变差,聚合物颗粒分散体系的非均匀分布、增黏等行为能够使占据大孔道流动空间的水相流动能力降低,缓解低效、无效水循环。目前,关于聚合物颗粒分散相驱油的研究主要以室内实验模拟为主,分析聚合物颗粒运移规律;而描述聚合物颗粒分散相驱油过程中油水流动规律及相对渗透率曲线的研究较少。首先,分析聚合物颗粒在多孔介质中的非均匀分布现象,引入生物流体力学中红细胞树状叉体积分数分布理论,建立考虑聚合物颗粒相分离机制影响的体系黏度表征方法;其次,基于分形理论与渗流理论,建立聚合物颗粒分散相驱油的相对渗透率模型,通过与室内岩心驱替实验结果对比发现,验证模型准确性,并分析各因素对聚合物颗粒分散相驱油的相对渗透率影响。该研究对聚合物颗粒分散相驱油的开发效果评价具有重要意义。

循环流化床炉渣基地质聚合物的制备及性能研究

以循环流化床(CFB)炉渣为主要原材料,掺入适量Na_(2)SiO_(3)、KOH、NaCl三元复合激发剂制备了地质聚合物,研究了其力学性能和抗海水侵蚀性能,并进行了微观分析。结果表明:制备的炉渣基地质聚合物具有早强特性,7 d抗压强度可达61.62 MPa;复合激发剂可促进炉渣中的石英和蓝晶石相活化,改变钙长石相的晶体结构,生成大量无定形相,使基体内部结构更密实;炉渣基地质聚合物在淡水和模拟海水中干湿循环28次后的抗压强度分别为49.66 MPa和38.41 MPa。

高温高压条件下聚合物的状态方程和相变

聚合物是现代社会最实用的材料之一,也是含能材料领域的研究热点之一。随着应用范围的不断拓展,聚合物材料的服役环境日益极端。然而,到目前为止,人们对聚合物在高温高压极端条件下的状态方程和结构相变等重要物性还知之甚少,一定程度上限制了聚合物在更广阔领域的应用。聚合物自身的混合相态和多尺度分级结构给其在极端条件下的结构和物性研究带来了巨大的挑战。本文概述了近年来高温高压条件下聚合物状态方程和相变研究领域的进展,指出了目前聚合物状态方程和相变研究所面临的问题,以及现有实验技术的局限性,最后,从实验上提出了相关问题的潜在解决方法,希望对今后高温高压极端条件下聚合物状态方程和相变研究有所裨益。

具有结构健康监测功能的纤维增强聚合物基复合材料的研究现状

纤维增强聚合物基复合材料以其优异的力学性能在许多行业中得到了广泛的应用。但由于纤维增强聚合物基复合材料本身的结构特点,以及所处环境和荷载情况的复杂性,对其整体性和耐久性进行分析比较困难。采用结构健康监测(SHM)技术对复合材料的结构状况进行监测,提高了复合材料结构的安全性和可靠性,在许多行业得到了广泛的应用。综述了基于电阻传感的纤维增强聚合物基复合材料的SHM方式及其应用,并对纤维增强聚合物基复合材料SHM的发展进行了展望。

合成聚合物类抗高温钻井液降黏剂研究进展

随着石油工业的发展和浅层石油资源的消耗,油气勘探开发技术不断趋向于深井和超深井钻探工艺。然而深井底部的高温会导致钻井液出现分散、聚集、钝化现象,使得钻井液的黏度增加、流动性变差,这为深井钻井作业带来了巨大的技术挑战。钻井液用抗高温降黏剂可以降低钻井液的黏度,调节钻井液的流变性,在保持钻井液稳定性和钻井效率方面具有重要作用。合成聚合物类降黏剂具有分子结构可设计性强、抗高温性能突出等特点,广泛用于抗高温钻井液。本文综述了合成聚合物类抗高温降黏剂的研究现状,介绍了羧酸类、磺酸类、羧酸磺酸类、两性离子类降黏剂的抗高温性能及降黏机理,可为新型抗高温降黏剂的分子设计提供参考。

黄原胶生物聚合物改良膨胀土裂隙演化规律研究

采用既可抑制膨胀土裂隙扩展,又不影响坡面植被生长的黄原胶生物聚合物对膨胀土进行改良,是膨胀土边坡生态防护新思路。对黄原胶改良膨胀土开展室内干湿循环试验,利用数字图像处理技术(PCAS)对裂隙发育的整个过程进行定量分析,探究了黄原胶掺量对膨胀土裂隙形态特征指标的影响规律,并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)试验分析了改良前后膨胀土的微观结构与矿物成分的变化,结合膨胀率试验结果探讨了黄原胶对膨胀土的改良机理。研究结果表明,黄原胶的掺入可以有效提高膨胀土的保水性和抗裂性,试样的平均失水速率和裂隙率均随着掺量的增加呈减小趋势;黄原胶能够降低干湿循环效应对膨胀土的影响,将裂隙宽度控制在较小范围内,增湿过程中易闭合;黄原胶主要通过两个方面抑制膨胀土开裂,一方面通过成键和胶结作用与土颗粒形成“桥联”结构,整体增强土体的抗拉强度;另一方面通过填充和成膜作用阻隔水分与土颗粒接触,减小黏土矿物的水化膜厚度。

基于金属有机骨架的分子印迹聚合物在食品检测中的应用进展

基于金属有机骨架的分子印迹聚合物,因兼具金属有机骨架材料的大比表面积、可设计性、功能多样性及分子印迹聚合物的预定性、选择性,越来越多的应用于食品检测中,成为研究的热点之一。该文综述了近五年来基于金属有机骨架的分子印迹聚合物在食品检测中的应用研究进展,主要包括两方面,一方面应用于构建食品快速检测的电化学传感器、荧光传感器;一方面作为样品前处理材料应用于固相萃取、磁性固相萃取、固相微萃取、基质固相分散萃取等前处理技术,并对该复合材料存在的问题及未来在食品检测中的发展趋势进行了讨论与展望。

环糊精聚合物在食品分析样品前处理中的应用

环糊精聚合物(CDPs)是由环糊精(CD)分子以化学键合等手段构筑的含有多个环糊精单元的高分子衍生物,不仅很好地保留了环糊精的包络识别性能,还兼具聚合物优良的机械强度、稳定性和化学可调性等优点。CDPs在样品前处理中具有广泛的应用潜力,选择性吸附与分离、高效去除污染物、可再生性与环保性等特性为其在环境保护、食品安全等领域的应用提供了有力支持。该文概括了不同的CDPs的合成方法及其在食品分析样品前处理领域的重要作用,通过与固相微萃取、磁性固相萃取、搅拌棒萃取等技术结合,CDPs能够有效地分离和富集食品中的目标分析物(如农药残留、食品添加剂和天然香味成分等)。并总结与展望了CDPs的发展现状和未来发展趋势。

木质纤维素:生产可再生单体和聚合物的绿色平台

木质纤维素高值化利用为摆脱化石燃料依赖提供了一条有希望的途径,是实现木质纤维素生物精炼行业经济可行性的关键。本文先分析有关木质纤维素的结构和性质,将有助于理解木质纤维素解构获得可再生聚合单体的路径;由于木质纤维素在开发各种生物基聚合物中具有多功能特性,因此从木质纤维素三大组分入手详细阐述了可再生的糖基化合物和木质素基化合物的来源和增值的未来趋势,对其聚合物的开发进行了系统的总结;然后,着重介绍了生物基脂肪族聚酯为增韧聚乳酸材料(PLA)所发挥的作用,改变所含单体的成分、含量、接枝方式以达到定制衍生聚酯性能的目的;最后,指明了木质纤维素衍生聚酯研究可跨学科整合,从工艺、应用、经济层面展望了生物基材料发展的新策略和新趋势。

PVA纤维增强地质聚合物复合材料的研究进展

近年来,地质聚合物作为可持续性胶凝材料备受关注,被认为是减少水泥行业持续对环境气候负面影响的解决方案之一。与传统波特兰水泥类似,在地质聚合物中添加纤维可以改善其各项性能。本文综述了PVA纤维增强地质聚合物复合材料各项性能的研究进展,包括纤维掺量对工作性能、力学性能和耐久性能的影响,解释了PVA纤维对地质聚合物的强化机理,梳理了存在的问题,并给出建议。

两性聚合物P(AM-AA-AN)-g-TETA的合成及脱色性能研究

单体丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、丙烯腈(AN)在水溶液中无规共聚,然后以三乙烯四胺(TETA)和氯化铵作为改性剂,制备了两性聚合物P(AM-AA-AN)-g-TETA脱色剂。通过红外光谱(FT-IR)和凝胶渗透色谱(GPC)对两性聚合物的官能团结构和分子量及分布进行了表征。以活性红和活性黄为模拟染料,对两性聚合物的投料量、水pH以及氯化钠浓度对脱色效果的影响进行了研究。所制备的两性聚合物的投料量在200 mg/L时,脱色率就能达到80%以上;在中性及酸性条件下脱色效果较好,碱性条件脱色效果降低;随着氯化钠浓度的提高,脱色效果有降低的趋势。本研究合成的与市售的脱色剂相比,对活性黄的脱色效果明显提高,具有一定的应用前景。

共轭微孔聚合物材料的可控合成及研究进展

重点介绍了共轭微孔聚合物(CMPs)的可控合成现状,回顾了CMPs在化学传感器、重金属离子吸附、催化、太阳能界面蒸发和阻燃材料方面的应用,并指出CMPs未来的发展方向应侧重于研究绿色、廉价的合成路径以降低制造成本、提升制造规模,同时考虑高性能膜材料或块状材料的开发以进一步丰富CMPs的使用场所。

温度响应型磁性分子印迹聚合物的制备及其吸附性能

以柚皮素为模板分子,甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,N⁃异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为温敏单体,二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)为交联剂,通过自由基聚合法制备得到了一种温度响应型柚皮素磁性表面分子印迹聚合物(Nar/TSMIPs),并对其化学结构、微观形貌、热稳定性、磁响应性、吸附性能进行了全面的表征分析。通过不同时间、不同柚皮素质量浓度、不同pH以及不同温度下的吸附实验,探寻Nar/TSMIPs对柚皮素的最佳吸附条件,实现从复杂的天然产物体系中快速有效地分离柚皮素。实验结果表明,Nar/TSMIPs对温度变化响应灵敏,在30℃时吸附量最大,这种在临界温度附近的最大吸附能力体现了温度响应型分子印迹聚合物的优越性;Nar/TSMIPs在pH为9时对柚皮素的吸附量最高,而pH进一步上升后,吸附量仅出现细微的下降,表明Nar/TSMIPs具有良好的稳定性;当柚皮素质量浓度为450μg/mL,吸附时间为20 min时,Nar/TSMIPs对柚皮素的最大吸附量为24.62 mg/g,表现为单分子层吸附与多分子层吸附兼备的化学吸附模式;Nar/TSMIPs对柚皮素的印迹因子为2.01,远高于香叶木素(1.08)、白杨素(0.86)和茜素(0.93),具有良好的选择性吸附能力;经过8次吸附⁃解吸循环后,Nar/TSMIPs对柚皮素的吸附量仍达17.95 mg/g,具有良好的循环使用性能;加标回收率为88.53%~95.88%。本研究中新型分子印迹聚合物的成功合成,为柚皮素的高效提取分离提供了新思路,也为分子印迹技术在天然活性物质提取分离中的应用提供了参考。

乙烯基类聚合物搅拌装置研究

乙烯基聚合物是一种高分子材料,以卓越的溶解性和通常较低的黏度而著称,其分子结构中富含端基活性官能团和内部空腔,这些特性使其在皮革复鞣剂等应用领域展现出显著的价值。在乙烯基聚合物的生产过程中,搅拌工艺对最终产品的性能起着至关重要的作用。然而,传统的反应设备在面对不同反应阶段物料黏度的变化时,由于搅拌方式和强度的不可调性,往往导致聚合物性能不理想。文章深入探讨了化工领域常用的釜式反应器及其搅拌系统在乙烯基合成树脂聚合过程中的作用,并基于现有的理论和工业实践经验,提出了一种新型的可调式搅拌装置,旨在优化聚合反应釜内的搅拌效果。通过引入可调扰流挡板和可调整搅拌机制,该装置能够根据不同反应阶段的物料特性,灵活调整搅拌参数,从而显著提升聚合物的质量和性能。

氟硅聚合物材料的应用研究进展

近年来,随着我国经济水平飞速提高,国内各行业高速发展,带动了对高性能材料的进一步需求。作为新生代高性能材料中的一份子,氟硅聚合物材料以其优秀的耐高低温、耐老化、耐燃料、高拉伸强度等性能,兼具氟材料与有机硅材料的优势,逐渐得到了更深入的研究和更广泛的应用。本文对当前市场上已有的成熟氟硅聚合物材料进行了总结,对近几年内业界对氟硅聚合物材料在工业应用上所取得的新进展进行了概括,对未来氟硅聚合物材料可能的发展方向进行了预测与展望。

应用纤维增强聚合物加固腐蚀钢筋混凝土柱的效果测评

在建筑工程中,钢筋混凝土结构的腐蚀问题常导致结构安全性下降。为解决这一问题,本文探讨了新型纤维增强聚合物(CFRP和GFRP)对受腐蚀钢筋混凝土柱的加固效果。对受腐蚀钢筋混凝土柱的性能改善进行了系统研究。实验结果显示,CFRP和GFRP显著提高了结构的承载能力和延展性,例如经双层CFRP加固的试件C2-c的极限承载力比未加固的提高了20.7%,从1350kN增至1630kN。此外,即便在15%的腐蚀率条件下,经过加固的试件表现出较低的质量损失率,平均降低至13.6%。本研究展示了纤维增强聚合物在提高受损结构安全性和延长服务周期方面的实用价值,为未来的工程实践提供了有力的技术支撑。

黏弹性聚合物驱渗流机理研究进展

聚合物驱已成为国内外化学驱中提高原油采收率主要方法之一,其在大庆油田的60年开发稳产中起到重要作用,在水驱基础上提高原油采收率达到约13%.聚合物驱主要机理为改善流度比,提高注入液的波及体积,从而提高驱油效率.近几年,聚合物溶液黏弹性能够进一步扩大其在多孔介质中的微观波及面积从而提高微观驱油效率的作用机理也逐渐被人们所认识.文章从聚合物溶液黏弹特性、聚合物驱微观可视化实验、岩心驱替实验及驱油机理理论研究4个方面进行了综合分析,对比论述了国内外关于黏弹性聚合物溶液渗流机理的研究现状、实验手段及方法,给出了聚合物溶液的黏弹性产生的法向应力能够进一步对水驱后残余油产生“拉”“拽”作用,从而使其比纯黏性流体进一步提高在多孔介质内的微观波及效率及驱油效率,明确了弹性湍流是产生表观增稠的本质,对提高驱油效率产生一定的正向影响.最后针对黏弹性聚合物驱渗流机理研究面临的问题及发展方向进行总结,弹性湍流产生的条件、黏弹性对不同尺寸孔隙内不同类型原油采收率的贡献及弹性与油藏润湿性的协同影响等机理成为未来研究的挑战与方向.论文的归纳能够为黏弹性聚合物溶液机理深入研究及矿场设计优选聚合物提供重要的参考.

地质聚合物的制备与应用研究现状

地质聚合物是由硅铝酸盐原料经激发剂激发得到的一种无机非金属材料,具有原料来源广泛、制备工艺简单、碳排放量低、高强耐久等优点,应用前景非常广阔。介绍了地质聚合物及其性能特点,对制备过程中的原料活化、激发剂、外加剂和养护制度等工艺的研究现状进行了总结,列举了地质聚合物在胶凝材料、隔热吸音、催化剂和固封材料等领域的应用实例,并评述了其在制备及应用方面需要进一步探索的问题。

低温作用下钢纤维地聚合物混凝土力学性能研究

为研究低温作用下钢纤维地聚合物混凝土(SFGPC)力学性能的变化规律,利用自制低温环境试验装置研究不同温度(-30、-20、-10、0、20℃)、不同钢纤维体积掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%)对地聚合物混凝土破坏特征及抗压、抗折强度的响应规律,并借助扫描电子显微镜(SEM)对SFGPC进行微观结构分析,同时应用响应面法(RSM)构建SFGPC力学性能关系模型,提供一种可行的抗压、抗折强度预测方法。结果表明:-30℃下,当钢纤维掺量为1.5%时,SFGPC抗压、抗折强度分别为59.8、6.6 MPa,与-30℃下钢纤维掺量为0%时相比分别提升75%、65%,与20℃下钢纤维掺量为1.5%时相比分别提升41%、144%;随着钢纤维掺量增加,SFGPC内部黏结性与吸附能力增强,力学性能提高;利用RSM得到SFGPC抗压、抗折强度的预测模型,预测值与试验值的相对误差分别小于5.7%、8.0%。