高密度聚乙烯管材光氧老化性能及寿命预测

采用荧光紫外灯人工加速老化方法模拟自然太阳光对高密度聚乙烯（PE?HD）管材和热熔接头的光氧老化,在不同温度下（50、60、70 ℃）,使用UVA?340型标准荧光紫外灯管在光照和冷凝2种循环模式下模拟老化,并利用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）对老化后的管材和接头试样进行了分析表征,通过差示扫描量热仪（DSC）测量了管材和接头的氧化诱导时间（OIT）。结果表明,随着老化时间的延长,接头的烯烃和羰基吸收峰强度高于管材,光氧老化程度加剧;随着温度和老化时间的增长,管材和接头的OIT不断降低,在同等条件下,管材的OIT高于接头;基于动力学曲线线性化方法拟合OIT和自然太阳光与荧光紫外灯辐照量关系,提出的PE?HD管材管件自然光老化的寿命预测模型显示,常温下暴露在自然环境下的接头的寿命比管材缩短了33.76 %。     

不同金属离子催化剂制备氢化天然橡胶的热氧老化性能对比

采用不同金属离子催化剂，通过乳液氢化方法制备了氢化天然橡胶（HNR），研究了生胶的等温氧化诱导时间（OIT）和硫化胶热氧老化前后的拉伸性能变化，考察了金属离子催化剂对HNR热氧老化性能的影响。结果表明，过氧化氢/水合肼/铜离子催化体系中的铜离子对材料的热氧老化性能影响较大，采用铜离子制备的HNR热氧老化后拉伸性能变化率高于天然胶乳，OIT缩短至2.5 min。将铜离子替换为锌离子后制备的HNR，100 ℃热氧老化72 h后拉伸强度变化率减小至23.91%，扯断伸长率变化率为32.12%，150 ℃ OIT延长至32.4 min，具有更好的热氧老化性能。     

硅改性BPA-PA酚醛环氧树脂导电胶的合成及性能

以双酚A多聚甲醛酚醛树脂（BPA-PA酚醛树脂）、二甲基二甲氧基硅烷和环氧氯丙烷为原料,通过酯交换反应和亲核取代反应得到硅改性BPA-PA酚醛环氧树脂。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）分析进行结构确证。结合非等温DSC、T-β外推直线和FTIR分析研究了最佳固化工艺条件。探讨了不同硅烷添加量对硅改性BPA-PA酚醛环氧树脂性能的影响。最后以硅改性BPA-PA酚醛环氧树脂为基体树脂,加以导电填料和助剂,制备出中温型导电胶。对导电胶进行拉伸剪切强度、体积电阻率和热重测试分析,结果显示：自制硅改性BPA-PA酚醛环氧树脂导电胶拉伸剪切强度达到20.18MPa、体积电阻率达到7.44×10^-4Ω·cm,残炭量达到68.89%。相对市售E-51环氧树脂所制导电胶,自制硅改性BPA-PA酚醛环氧树脂导电胶拉伸剪切强度提高5.73MPa,体积电阻率降低3.86×10^-4Ω·cm,残炭量提高7.49%。     

LTNE条件下界面对流传热系数对部分填充多孔介质通道传热特性的影响

在多孔介质区考虑局部非热平衡,采用Brinkman-extended Darcy模型结合应力跳跃条件对部分填充多孔介质通道内流体传热特性进行分析。获得了各区域温度分布及Nusselt数解析解,并分析了各参数对温度及Nusselt数的影响。结果表明：界面对流传热系数H_s较小时,界面应力跳跃系数β和Darcy数Da的增加会减小流固两相间温差。而在高H_s下,Da减小也会减小两相温差。在Da、H_s和固流两相热导率之比K较大且空心率S（自由流体区高度与通道高度之比）和Biot数Bi较小时,流固两相间会在接近多孔介质区中部出现最大温差,而该最大温差会随着S增加和Da及H_s的减小向界面区移动。对于不同K与Bi,Nusselt数Nu与S的关系曲线存在不同的类型,与模型A（界面处多孔介质固相和流相根据各自温度梯度和热导率划分总热流）不同的是,采用模型C（界面处固相热流分配与自由流体区流相的热交换相关）所获得的Nu曲线类型与H_s有关。在K较小时,β对Nu的影响大于H_s对Nu的影响;而在K较大时,H_s对Nu的影响要远大于β对Nu的影响,且H_s增加会明显提高通道内的Nu。     

在役埋地聚乙烯给水管道自然老化行为研究

研究了埋地聚乙烯(PE)给水管道在我国台州地区实际服役7～12年过程中的自然老化行为,采用红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)等分析了管材在服役过程中不饱和基团含量、断链和支化程度、羰基指数、羟基指数等微观结构的变化趋势,考察了不同服役时间管材热稳定性、分子量、氧化诱导时间(OIT...     

相变套管式储热系统放冷性能实验研究

搭建了套管式相变储热实验系统，分别填充不同质量分数膨胀石墨与正十五烷制备而成的复合相变材料，对系统进行重复充放冷循环实验。采用有效储热比E_st和储能效率ε来表征系统性能，研究了复合相变材料中换热增强对套管式潜热储能系统放冷性能的影响。结果表明：同Re数下，相变材料热导率为0.14 W·m^-1·K^-1（工况A）放冷结束时间为1770 s，相同Re条件下热导率提升至7.10 W·m^-1·K^-1（工况B）和11.60 W·m^-1·K^-1（工况C）的结束时间分别可缩短77.3%、78.9%；热导率的增加可显著提高系统有效储热比E_st和储能效率ε，热导率从0.14 W·m^-1·K^-1增加到11.60 W·m^-1·K^-1，E_st在层流区、过渡区和湍流区分别可提升33.3%、350.0%及129.6%，ε分别可提升26.8%、52.9%及14.6%；Re的增加使得工况A和工况B中E_st和ε呈现下降趋势，工况C中E_st在Re=4298出现峰值1.62。     

五元环氟化物的合成及应用

综述了以双环戊二烯（DCPD）、六氯环戊二烯（HCCPD）或八氯环戊烯（OCP）为起始原料合成1,2-二氯六氟环戊烯（F6-12）、1,3-二氯六氟环戊烯（F6-13）、1-氯七氟环戊烯（F7-1）、1,1,2,2,3,3,4-七氟环戊烷（F7A）、1,1,2,2,3,3-六氟环戊烷（F6A）、顺式-1,1,2,2,3,3,4,5-八氟环戊烷（cis-F8A）、八氟环戊烯（F8E）、3,3,4,4,5,5-六氟环戊烯（F6E）、1,3,3,4,4,5,5-七氟环戊烯（F7E）等系列五元环氟化物的合成路线，以及五元环氟化物在电子清洗、电子刻蚀、合成电子氟化液的应用。提出了五元环氟化物的合成研究重点是新型合成路线的开发、高催化活性且对人体健康无害的过程催化剂的开发，以及无污染化工艺过程的开发，而应用研究重点是开发五元环氟化物的电子级产品以及开发五元环氟化物的下游产品。     

紫外线吸收剂对PBST薄膜耐候性的影响

研究了聚（丁二酸丁二醇?对苯二甲酸丁二醇）酯（PBST）薄膜在吐鲁番、海南2地的自然老化行为，采用高速拉伸仪、加强型投射雾影仪、差示扫描量热仪（DSC）等对薄膜老化前后的拉伸性能、光学性能和热性能进行了测试和表征，探究紫外线吸收剂（UVA）对PBST薄膜耐候性的影响。结果表明，随自然老化时间的延长，PBST薄膜的拉伸强度、断裂伸长率逐渐下降，透光率无明显变化，雾度逐渐提高，熔融温度（T_m）向低温方向移动； UVA可显著改善PBST的耐候性，最适宜添加量为0.5 %（质量分数）。     

聚乙烯电熔接头工艺缺陷与力学相关性研究

采用超声相控阵检测技术（PA）测量不同焊接时间下聚乙烯管道电熔接头热影响区边缘宽度l,并通过挤压剥离试验、傅里叶变换红外光谱（FTIR）试验和差示扫描量热（DSC）试验分别测试接头熔融区脆性剥离百分比（C_c）、官能团组成和结晶度（X_c）,最终建立接头热影响区边缘线宽度l与焊接性能H_c的对应关系,实现电熔接头焊接性能的无损评价。结果表明,随着焊接时间t的增加,接头热影响区边缘呈指数增长趋势沿金属丝向外壁移动,接头焊接性能先逐渐提高后降低。当焊接时间t=50 s时,l=2.21 mm、X_c=53.03 %,此时接头焊接性能H_c达到最大值96.21 %,当t<40 s时,l和X_c偏低,接头出现冷焊缺陷;相反,当t>70 s时,接头熔融区金属丝出现错位现象,融合面的聚乙烯分子由于高温氧化反应而出现过焊缺陷,两者都会导致接头焊接性能下降。     

拉伸流动静态混合器混合性能的实验研究

设计了1种能够增强聚合物混合效果的拉伸流动静态混合器（EFM）,以高密度聚乙烯/聚苯乙烯（PE⁃HD/PS）作为混合体系,根据共混体系扫描电子显微镜（SEM）照片及分散相的平均粒径,研究了不同盘形结构和不同盘棱间隙（δ）（0.125~2.0 mm）下EFM的混合性能。结果表明,EFM的盘形入口结构对其混合性能影响较小,混合能力随盘棱顶端圆角半径的增大而有所提升,随δ的增大出现先降低再升高又降低的变化趋势。     

杯［6］芳烃热解及热动力学特性分析

在氮气氛围中，利用热失重分析方法对杯［6］芳烃与对叔丁基杯［6］芳烃的热解特性进行了研究，同时采用热分解动力学分析方法计算了反应过程对应的活化能以及最优机理函数方程。结果表明，对叔丁基杯［6］芳烃由于叔丁基的不稳定性导致其初始热分解温度同杯［6］芳烃相比提前约160 ℃，此之后的分解过程同杯［6］芳烃基本一致（即发生桥联的亚甲基断裂与母体苯环的热裂解），整体上残炭量杯［6］芳烃略高10 %；热解动力学分析表明，依据Kissinger和Flynn?Wall?Ozawa方法求出的杯［6］芳烃反应活化能分别是387.87 kJ/mol和376.28 kJ/mol，对叔丁基杯［6］芳烃脱叔丁基过程的化学反应活化能分别为223.56 kJ/mol和240.97 kJ/mol；依据Coats?Redfern方法求出杯［6］芳烃热解机理函数为g（α）=［-ln（1-α）］^2/5，反应级数n=2/5，对应非等温热解机理为随机成核和随后生长反应，对叔丁基杯［6］芳烃脱叔丁基过程的热解机理函数为g（α）=［-ln（1-α）］^1/2，反应级数n=1/2，对应非等温热解机理为随机成核和随后生长反应。     

亲水基团性质对双亲性壳聚糖衍生物单分子膜性能的影响

制备了双亲性O-磺化-N,N-双十二烷基壳聚糖(HSDLCS)、O-季铵化-N,N-双十二烷基壳聚糖(QADLCS)和O-羟丙基-N,N-双十二烷基壳聚糖(HPDLCS),研究了不同亲水基团对产物单分子膜性能的影响。结果表明,与N,N-双十二烷基壳聚糖(DLCS)相比,引入亲水基团后的产物其单分子膜具有较高的崩溃压(π_c)和最大压缩模量(C_s^-1,_max),凝聚性更好。与非离子型产物HPDLCS相比,离子型产物具有较大的π_c和C_s^-1,_max,其中阴离子型产物HSDLCS单分子膜的π_c(44.64mN/m)和C_s^-1,_max(84.27mN/m)最大,阳离子型产物QADLCS(π_c,42.01mN/m;C_s^-1,_max,82.99mN/m)次之,HSDLCS单分子膜具有较强的凝聚性和抗形变能力。     

基于NiO/Ca2Al2SiO7的沼气自热化学链重整制氢热分析动力学模拟

以水泥的主要成分Ca₂Al₂SiO₇为惰性载体，采用热分析动力学研究了NiO/Ca₂Al₂SiO₇氧载体作用下沼气的化学链重整(chemical looping reforming, CLR)制氢性能。通过自编的MATLAB^?代码计算得到430种工况下CLR模拟结果，充分考虑NiO负载率y_NiO、氧载体循环流率F_s、氧载体转化率变化ΔX_s、水蒸气浓度x_{H_{2}O}及空气反应器温度T_AR的影响。调节氧载体循环流率，可实现对(xNiO+Ca₂Al₂SiO₇)/biogas质量比的控制，进而调整系统总焓变化ΔH，实现自热化学链重整(CLRa)，即ΔH=0。在CLRa状态下，T_AR和ΔX_s的升高均导致H₂产率降低，而F_s增加则有助于提高H₂产率。模拟结果表明，当NiO含量低于10%(质量)、T_AR接近1150 K、ΔX_s小于0.25、F_s大于2 kg?s^-1、x_{H_{2}O}小于54.5%（体积）时，H₂产率可达最优值1.57(m³ H₂)?(m³ biogas)^-1。对系统的热量平衡分析显示，CLRa能够在自热状态下运行，且反应器出口处气流携带热量能够满足进口处气流的预热需求。     

Cu-3-trz-PMo12的合成、结构及催化氧化碘离子性能

采用水热法合成了一例新的多酸基有机-无机杂化物,通过X射线单晶衍射、傅里叶变换红外光谱（IR）、热分析测试（TG）、X射线衍射分析（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、元素分析对化合物进行了表征。X射线单晶衍射分析结果表明,化合物的结构式为（PMo₁₂O₄₀） ［Cu₆（C₂H₄N₄）₆］（PMo₁₂O₄₀）?H₂O（简称为Cu-3-trz-PMo₁₂）,属于三方晶系,R-3空间群,晶胞参数a=1.756 66（3） nm、b=1.756 66（3） nm、c=2.303 24（6） nm、α=β=90°、γ=120°、V=6.155 2（3） nm³、Z=3、R₁=0.023 8、wR₂=0.059 2。化合物是由6个3-氨基-1,2,4-三氮唑、6个Cu⁺、两个经典的Keggin型［PMo₁₂O₄₀］^3-及一个间隙水分子组成的二聚体,两个这样的二聚体通过氢键交替相连形成次级单元,每个次级单元之间又通过氢键作用进而形成一个三维超分子结构。催化研究表明,该非均相催化剂在催化过氧化氢氧化碘离子中表现出较为优异的催化活性且具有较稳定的可重复性。     

耐低温对硝基苯酚降解菌的降解动力学研究

以对硝基苯酚在10℃条件下的微生物降解过程为研究对象,融合单因素实验、细胞疏水性实验、细胞膜通透性实验与降解动力学实验探究菌株Pseudomonas sp. ZL对对硝基苯酚的低温降解特性。实验结果表明,在10℃条件下菌株Pseudomonas sp. ZL能够耐受并降解303.71 mg·L^-1的对硝基苯酚,最佳降解条件为pH=8.0,0.5% NaCl,1 g·L^-1 NH₄NO₃,该条件能够显著促进对硝基苯酚的降解速率并大大缩短降解的延迟时间。在10℃、单因素最佳条件下,对硝基苯酚降解菌的抑制降解动力学拟合符合Aiba模型,其中μ_max（最大比生长速率）为0.205 h^-1,K_s（半饱和系数）为3.40 mg·L^-1,K_i（底物抑制系数）为166.86 mg·L^-1,因此166.86 mg·L^-1即为该条件下菌株的低温降解抑制浓度。与其他降解菌株相比,菌株Pseudomonas sp. ZL的K_i和μ_max/K_s较大、K_s/K_i值较小,说明对硝基苯酚对该菌株的抑制作用较小,菌株的有效利用率更高,在原位修复低温地下水及土壤污染方面具有较高的应用潜力。     

杯［4］芳烃的热分解动力学研究

通过热失重分析法（TG）研究了杯［4］芳烃与对叔丁基杯［4］芳烃在氮气氛围下的热稳定性,利用Kissinger方法和Flynn?Wall?Ozawa方法分析计算二者的热解表观活化能,通过Coats?Redfern方法确定了热分解动力学机理与模型,并分别求出了材料主降解阶段的非等温动力学方程。结果表明,Kissinger和Flynn?Wall?Ozawa方法求得的杯［4］芳烃的表观活化能分别为166.64 kJ/mol和175.79 kJ/mol,求得的对叔丁基杯［4］芳烃脱叔丁基过程的表观活化能分别为153.97 kJ/mol和166.81 kJ/mol,其自身苯环热分解过程的表观活化能分别为248.38 kJ/mol和252.92 kJ/mol,两物质的热性能在氮气氛围下都表现得较为稳定,且分解温度对于高分子材料的适应性较强;杯［4］芳烃热分解机理函数为g（α）=［-ln（1-α）］^3/2,反应级数n=3/2,其非等温热分解机理属于随机成核和随后生长反应,对叔丁基杯［4］芳烃脱叔丁基过程的热分解机理函数为g（α）=［-ln（1-α）］^2/3,反应级数n=2/3,其非等温热分解机理属于随机成核和随后增长反应,自身苯环热分解过程的热分解机理函数为g（α）=α²,反应级数n=2,其非等温热分解机理属于一维扩散反应。     

不同位置射流强化螺旋通道传热性能分析

为了进一步提高并更合理评价射流强化螺旋通道内流体换热的综合性能,改进了射流管的安装位置并提出新的强化传热评价指标。采用实验和数值模拟对比研究了在圆形截面螺旋通道的内侧壁面和外侧壁面分别施加射流的强化传热效果。数值模拟结果与实验测量结果吻合较好。基于相同质量流量,探究了射流入射角度α以及射流与主流质量流量比ε_jm对强化传热特性的影响。考虑射流带来的附加功耗增加,提出以热功系数比(hpc)为评价指标对比分析了综合强化传热效果。结果表明,在α=30°～80°、ε_jm=0.1～1.5的研究范围内,与外侧壁面施加的射流相比,内侧壁面施加的射流对流体扰动更强,传热增强效果更好,同时消耗总功耗更小。当ε_jm=0.5、α=60°时,射流对螺旋通道的综合强化传热效果最佳,内侧、外侧壁面射流下的hpc最高值分别为1.39和1.32。     

ZnO-B2O3玻璃对Li2Zn3Ti4O12-CaTiO3复合陶瓷低温烧结及性能的影响

采用传统固相反应法制备0.94Li₂Zn₃Ti₄O₁₂-0.06CaTiO₃(LZT-CT)复合陶瓷,采用高温熔融法制备ZnO-B₂O₃(ZB)玻璃;以ZB玻璃为烧结助剂,研究了添加不同质量分数(x=0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%)的ZB玻璃对LZT-CT复合陶瓷的烧结特性、物相组成、微观结构以及微波介电性能的影响。结果表明:ZB玻璃能有效地将LZT-CT复合陶瓷的烧结温度从1 175 ℃降低到875 ℃,并促进了LZT-CT复合陶瓷的致密化。当ZB玻璃掺量x≤2.5%时,LZT-CT复合陶瓷中除了LZT、CT相,没有出现其他新相。随着ZB玻璃添加量增加,复合陶瓷的体积密度、介电常数(ε_r)、品质因数(Q×f)均先增加后减小,谐振频率温度系数(τ_f)变化不大,在(-2.25~4.51)×10^-6/℃波动。当ZB玻璃掺量为2.0%时,LZT-CT复合陶瓷在875 ℃烧结2 h,获得最大体积密度(4.22 g/cm³)以及优异的微波介电性能,ε_r=23.9,Q×f=58 595 GHz,τ_f=-0.14×10^-6/℃。     

错流旋转填料床的质、热同传性能及传热机理研究

为了研究错流旋转填料床的质、热同传性能,采用热空气-氨水体系,考察了进气温度T、超重力因子β、液体喷淋密度q和气速u对错流旋转填料床传热性能的影响,在相同实验条件下对比了丝网填料和乱堆填料的传热性能。研究结果表明：气相体积传质系数k_ya_e、体积传热系数(Ua)_s随进气温度、超重力因子、气速、液体喷淋密度的增大而增大;传热效率ε、传热面积A随超重力因子、气速、液体喷淋密度的增大而增大;传热系数K随超重力因子、气速、液体喷淋密度的增大几乎不变,从而揭示了错流旋转填料床强化气液直接传热的机理是通过提高传热面积进而提高体积传热系数,而不是显著提高传热系数。在相同条件下,以丝网为填料时k_ya_e和(Ua)_s分别是乱堆填料的1.09~1.63倍和1.24~3.53倍。