基于响应面中心复合设计的固体推进剂摩擦感度理论

为了确定固体推进剂生产过程中的各因素对摩擦感度的影响,采用响应面法(RSM)与中心复合试验设计(CCD)相结合,以摆锤角度、滑柱压力、试样温度为影响因素,以固体推进剂摩擦感度值为响应值设计试验,采用摩擦感度测试仪进行试验,并分析试验结果拟合了响应面模型。结果表明,在三个响应面评价精度指标中,相对均方根误差为0.14、决定系数R~2为0.9309、校正拟合度R_(adj)~2为0.8686,说明方程拟合精度高且误差小;由模型方差分析得方差比值F为14.96,表明模型对响应面的影响程度较高;概率值p为0.0001,表明模型有0.01%的概率对响应面无影响;响应曲面图表明了各因素之间的相互作用;优化模型得到最小摩擦感度值所对应的三因素范围为角度小于45°,压力小于2 MPa,温度小于45℃。     

超大长径比双螺杆挤出机制备聚丙烯腈初生纤维

采用自主研发的超大长径比(136)双螺杆挤出机实现了PAN初生纤维的纺丝制备,研究了PAN粉料质量分数(16%、20%、24%)、双螺杆挤出机机筒温度(50、60、70℃)、循环挤出次数(0、1、2)对PAN初生纤维力学性能及表面形貌的影响。结果表明,PAN初生纤维的拉伸强度随质量分数、机筒温度和循环挤出次数的增加而增大;PAN初生纤维的断裂伸长率随质量分数和循环挤出次数的增加而减小,随机筒温度的升高而增大;随着循环挤出次数增加,纤维表面越来越规整,缺陷逐渐减少。研究结果为利用超大长径比双螺杆挤出机制备出性能更好的PAN初生纤维奠定了基础。     

石墨烯/聚酰胺6纤维的混合熔融纺丝工艺及性能

采用溶液混合冷冻干燥法制备了质量分数0.004%的石墨烯/聚酰胺6(PA6)粒料,再用2种工艺制备石墨烯/PA6纤维——石墨烯/PA6粒料直接熔融纺丝;石墨烯/PA6粒料加入双螺杆挤出机熔融混合、挤出、造粒、熔融纺丝。用万能试验机测试了纤维的拉伸性能;用差示扫描量热分析测试了纤维的熔融行为并计算了结晶度;用扫描电镜(SEM)观察了石墨烯/PA6纤维的微观形态。研究结果表明,微量石墨烯的加入能够显著改善PA6纤维的拉伸性能,制备的石墨烯/PA6纤维的拉伸强度和拉伸模量分别可达到270 MPa和9.4GPa;工艺一制备的石墨烯/PA6纤维的热力学性能优于工艺二;较高的熔融纺丝温度可提高纤维的拉伸强度、拉伸模量、熔点和结晶度;SEM分析表明,石墨烯较均匀地分散在PA6基体中,纤维表面均匀,无明显瑕疵。     

混杂碳质填料对聚丙烯流变性能的影响

为研究多种碳质填料混杂对聚丙烯(PP)流变性能的影响,采用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/石墨烯(GNP)/碳纳米管(CNT)/炭黑(CB)复合材料,采用旋转流变仪研究了复合材料的流变行为。结果表明,加入的碳质填料,显著提高了复合材料的储能模量(G')、损耗模量(G″)以及复数黏度(η*)。在相同含量下,PP/CNT复合材料流变逾渗值最小,其次是PP/CB,最后是PP/GNP。当CNT含量超过0.5%时,PP/GNP/CNT复合材料出现了模量平台;当CB含量超过3%时,PP/GNP/CB复合材料出现模量平台;CNT与CB的协同作用最佳,CNT和CB的加入有利于GNP的分散;GNP与少量的CNT和CB共混能使G'、G″以及η*得到明显提高,同时,能够大幅减小流变逾渗值;纯PP以及PP/GNP复合材料的损耗因子随频率的增加而下降,PP/CNT、PP/CB、PP/GNP/CNT/CB复合材料损耗因子随频率增加呈先升高后下降的趋势。     

石墨烯/聚酰胺6纤维的混合熔融纺丝工艺及性能EI北大核心CSCD

采用溶液混合冷冻干燥法制备了质量分数0.004%的石墨烯/聚酰胺6(PA6)粒料,再用2种工艺制备石墨烯/PA6纤维——石墨烯/PA6粒料直接熔融纺丝;石墨烯/PA6粒料加入双螺杆挤出机熔融混合、挤出、造粒、熔融纺丝。用万能试验机测试了纤维的拉伸性能;用差示扫描量热分析测试了纤维的熔融行为并计算了结晶度;用扫描电镜(SEM)观察了石墨烯/PA6纤维的微观形态。研究结果表明,微量石墨烯的加入能够显著改善PA6纤维的拉伸性能,制备的石墨烯/PA6纤维的拉伸强度和拉伸模量分别可达到270 MPa和9.4GPa;工艺一制备的石墨烯/PA6纤维的热力学性能优于工艺二;较高的熔融纺丝温度可提高纤维的拉伸强度、拉伸模量、熔点和结晶度;SEM分析表明,石墨烯较均匀地分散在PA6基体中,纤维表面均匀,无明显瑕疵。     

高密度聚乙烯单聚合物复合材料的制备及性能

高密度聚乙烯(HDPE)单聚合物复合材料(SPC)是一种增强体和基体均为HDPE的复合材料,具有力学性能高、界面黏结性好和易回收等优点。热压纤维法和膜层堆叠法是出现最早也是已经产业化的2种SPC制备方法,但其之间的区别尚无专门的讨论。文中分别采用热压纤维法和膜层堆叠法制备了HDPE SPC;比较分析了热压温度、样品的微观结构及力学性能。研究发现,与膜层堆叠法相比,热压纤维法制备的HDPE SPC具有更高的纤维含量,因此具有更高的力学性能;HDPE SPC的拉伸强度和拉伸模量最高分别可达(28.55±0.77) MPa和(746.62±31) MPa,分别是纯HDPE的1.48倍和1.37倍。此外还分析了测试样品的拉伸应力-应变曲线,计算了膜层堆叠法制备HDPE SPC的拉伸强度理论值和热压纤维法制备HDPE SPC中的增强体含量。     

超高分子量聚乙烯凝胶的流变行为

采用旋转流变仪研究了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)凝胶的流变行为。通过动态应变扫描测定了UHMWPE凝胶的线性黏弹区;通过动态温度扫描、动态频率扫描和稳态速率扫描研究了温度、浓度、剪切速率对凝胶流变行为的影响。结果表明,浓度为2%~22%的UHMWPE凝胶的线性黏弹区对应的应变下限为2%,上限为40%,且温度对凝胶线性黏弹区的影响较大;浓度为6%的UHMWPE凝胶,在180℃时,弹性模量最大,凝胶内部的黏结性最强;UHMWPE凝胶熔体的黏度随扫描频率、剪切速率的升高而降低,呈现明显的剪切变稀行为,属于假塑性流体;剪切速率较高时,UHMWPE凝胶的黏度对温度的变化更敏感。