基于响应曲面法的ACVR改性沥青配比设计及流变性能研究

为研究活-硫共混橡胶(Activated-Vulcanized compound rubber, ACVR)复合改性沥青的效果,根据响应曲面设计原理,以活化橡胶(Activated Rubber, AR)、硫化胶粉(Vulcanized Rubber, VR)为改性剂,制备不同条件(活化程度、活-硫橡胶混配比、橡胶掺量)下的ACVR复合改性沥青,以针入度、软化点、延度、旋转粘度为响应指标,确定ACVR复合改性沥青的最佳优化方案,并进一步探讨了ACVR复合改性沥青的流变性能。结果表明,ACVR复合改性沥青的优化方案为：活化程度73.7%、活-硫橡胶比1.6、橡胶掺量40%。在此条件下ACVR复合改性沥青的高温抗车辙与低温抗变形能力得到极大改善。     

PPA/LSBR复合改性沥青及混合料性能研究

为研究多聚磷酸(PPA)和液体丁苯橡胶(LSBR)复合改性沥青与混合料路用性能,选用2.0%掺量的LSBR和0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%的PPA进行复配,采用针入度、软化点、延度、旋转黏度以及四组分试验,分析了改性沥青基本性能、感温性能以及组分变化;通过车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验以及冻融循环试验,研究了复合改性后混合料的路用性能变化。结果表明,PPA可以有效改善LSBR改性沥青的温度敏感性,高温性能得到提升;随着PPA含量的增加,沥青质逐渐增加,胶质减小,导致沥青黏度增加;PPA/LSBR复合改性沥青混合料动稳定度较LSBR提高了77.2%,表现出良好的高温性能,破坏应变和冻融劈裂比较LSBR分别减小了6.1%与2.79%,但仍高出SBS改性沥青混合料2.0%与2.3%,其综合性能最佳。     

基于流变学的SEBS/橡胶粉复合改性沥青低温性能研究

为提高橡胶沥青在寒冷地区的路用性能,选用SEBS改性剂对橡胶沥青进行复合改性,在保持橡胶粉掺量一定的情况下制备不同SEBS掺量的复合改性沥青,通过弯曲梁流变仪(BBR)对沥青低温性能进行测定,并引入蠕变速率劲度比(m/S)和低温连续分级温度(T_(LC))对不同SEBS掺量的复合改性沥青低温性能进行评价。结果表明,SEBS改性剂可显著降低沥青蠕变劲度,使沥青低温柔性得到改善,且温度越低改善效果越明显;短期老化后复合改性沥青的柔性和应力松弛能力均未出现明显降低,表明短期老化后沥青仍能保持较好的低温性能,SEBS对沥青抗老化性能具有改善作用;掺加SEBS改性剂后,m/S值有所提高,低温连续分级温度显著降低,表明SEBS/橡胶粉改性沥青具有优越的低温性能,通过综合比选得出SEBS最佳掺量为6%。     

响应面法-灰关联分析优化活化胶粉/SBR复合改性沥青掺量研究

为提升沥青的综合性能,采用废食用油对废胶粉进行活化处理,复配丁苯橡胶(SBR)制备复合改性沥青。采用响应面法中的Box-Behnken设计方法,分别对不同掺量废食用油、废胶粉、SBR制备的复合改性沥青进行三大指标和135℃旋转黏度性能测试,利用灰关联分析对沥青的性能进行综合评价,建立关联度的响应面数学模型,得出各改性剂的最优掺量。结果表明,选用响应面法-灰关联分析可以很好地对沥青改性剂的掺量进行优化;当废食用油掺量为10%、废胶粉掺量为10%、SBR掺量为5%时,制得的复合改性沥青综合性能最优,且关联度的预测值与实际值相对误差仅为2.45%,拟合程度较高。     

响应曲面法优化加气混凝土砂浆配方研究

以塑化剂、胶粉和纤维素醚为实验因素,利用响应曲面法进行实验设计,研究了加气混凝土抹面砂浆的配方,并对配方进行了试验验证.结果表明,砂浆的最优配比条件为塑化剂0.08%、胶粉0.75%和纤维素醚0.15%,模型达到显著水平,可以对砂浆的性能指标进行分析和预测.     

活性炭/炭黑复合电极性能研究

活性炭/炭黑复合电极通过水浴中破乳制得。采用循环伏安、恒流充放电等研究方法对复合电极的电化学性能进行研究。结果表明，在0．5mol/L的硫酸溶液中复合电极呈现良好的电化牵陛能。通过SEM、接触角的研究测定，可知复合电极与有机电解液接触性能较好．     

响应曲面法优化微波干燥白炭黑研究

基于中心组合设计的响应曲面法,研究了微波干燥温度、干燥时间和白炭黑厚度及其交互作用对白炭黑相对脱水率的影响,得到了影响因素与白炭黑相对脱水率之间的二次方数学模型,获得了微波干燥白炭黑的优化工艺条件,即干燥温度90℃,干燥时间32min,物料厚度10mm,此条件下白炭黑的相对脱水率为99.68%。所得物料经粉碎,采用行业标准和激光粒度仪进行表征测试,其加热减量为1.2%,灼烧减量为49.8%,平均粒度为11μm。     

聚合物复合改性沥青及其胶浆流变性能

采用动态剪切的流变试验、弯曲梁的流变试验和测力延度试验等流变力学实验方法,对未老化复合改性沥青及其胶浆性能开展试验研究。结果表明复合改性沥青的高温流变力学性能优于常规SBS改性沥青。兼顾高、低温性质的复合改性沥青胶浆适宜的粉胶比为1.4粉胶比上限范围为1.6。     

脱油沥青复合改性沥青混合料性能评价研究

利用脱油沥青(DOA)生产道路沥青是行之有效的技术方案。考察了制备方式对DOA/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)复合改性沥青混合料性能的影响,评价了复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性及疲劳性能,并分析了其经济性。结果表明,掺入DOA能提高沥青混合料的高温性能,但对混合料的低温抗裂性、疲劳性能和水稳定性有消极影响;DOA改性沥青与SBS复合后,混合料的低温性能、水稳定性及疲劳性能均有所改善,高温性能更为优异。综合考虑混合料的路用性能,确定合理的DOA掺量为20%(质量分数)。DOA/SBS复合改性沥青不但保证了路用性能要求,而且还能有效地降低成本,经济效益显著,可以应用于公路工程。     

SBS/SBR/HVA高黏度复合改性沥青的制备及性能研究

以基质沥青为原料,通过添加苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、丁苯橡胶(SBR)、国产高黏度添加剂HVA制备了适合排水路面使用的高黏度复合改性沥青,以60℃动力黏度为主要控制指标,通过正交试验确定了SBS、SBR、HVA的最佳掺量。采用因素水平法与极差分析相结合,研究了3种改性剂对沥青60℃动力黏度的影响规律;采用软化点差法评价高黏度复合改性沥青的热储存稳定性;采用动态剪切流变仪测定高黏度改性沥青的60℃零剪切黏度和高温下的车辙因子来评价沥青的高温稳定性能;采用弯曲梁流变仪测定高黏度改性沥青在低温下的蠕变速率来评价沥青的低温抗裂性能;通过傅里叶变换红外光谱分析高黏度复合改性沥青的改性机理;采用扫描电子显微镜观察改性剂的微观改性效果。结果表明,以质量分数5%的SBS、质量分数2%的SBR和质量分数10%的HVA复合而成的高黏度改性沥青黏度高、高低温稳定性能强,且满足热储存稳定性要求;SBS、SBR、HVA与基质沥青共混,既存在物理变化,又有化学反应的发生。     

基于响应曲面和遗传算法的工艺参数优化

注塑工艺参数严重影响薄壳类塑件的翘曲变形。文中以汽车遮阳板为例,运用中心复合设计(CCD)和Moldflow分析获得大量的实验数据,然后利用响应曲面法建立工艺参数和优化目标之间的多元回归模型,通过方差分析表明预测模型的有效性,最后结合遗传算法对含有惩罚项的数学模型进行寻优,实现工艺参数的优化,从而降低塑件的翘曲变形。     

石墨烯/SBS复合改性沥青性能研究

借助控制变量法研究工艺参数对复合改性沥青性能的影响,以确定复合改性沥青的最佳制备工艺。而后,研究了石墨烯对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青物理性能、贮存稳定性、低温性能、抗老化性能及流变性能的影响。利用荧光显微镜对石墨烯/SBS复合改性沥青改性机理进行分析。结果表明：石墨烯/SBS复合改性沥青的最佳制备工艺为：剪切速率4000r/min、剪切温度180℃、剪切时间70min。石墨烯的掺入显著地改善了SBS改性沥青的高温性能、抗老化性能及贮存稳定性,但对低温性能略有不利影响;石墨烯/SBS复合改性沥青中石墨烯的最佳掺量为0.06%;石墨烯插入SBS网状结构之间,并与SBS小分子相互缠结,产生稳定的物理交联,使高温下沥青分子链段活动性受阻,从而改善沥青性能。     

基于DSR试验的硅藻土/玄武岩纤维复合改性沥青性能研究

为探究硅藻土和玄武岩纤维复合改性对沥青性能的影响,通过动态剪切流变(DSR)试验,以硅藻土和玄武岩纤维掺量为自变量,深入分析玄武岩纤维和硅藻土复合改性对沥青高温和疲劳性能的影响;并根据CAM模型拟合分析了不同复合掺量硅藻土和玄武岩纤维对沥青流变特性的作用;通过双因素方差分析方法,研究玄武岩纤维和硅藻土之间的交互作用,并分析玄武岩纤维、硅藻土以及两者之间的交互作用对复合改性沥青各项性能影响的显著性。研究结果表明:复掺硅藻土和玄武岩纤维可以显著改善沥青的高温性能,降低沥青材料的温度敏感性,但玄武岩纤维掺量过多时,会对沥青性能产生不利影响。     

响应曲面法优化硫脲浸出烧结灰中银的工艺研究

以炼铁烧结机头除尘灰(烧结灰)为实验原料,通过XRF、XRD、SEM-EDS手段对原料进行表征,采用酸性硫脲法浸出烧结灰提取银。在单因素实验的基础上,使用响应曲面法(RSM)对烧结灰中提取银的工艺条件进行优化,以炼铁烧结灰中银的浸出率为响应值,选取对硫脲浸出烧结灰提银过程有显著影响的变量(反应温度、硫脲浓度、浸出时间)作为考察因素,采用Central Composite Design(CCD)中心设计方案以三因素五水平设计实验,得到最优的提银工艺条件,并获得拟合度高的二阶多项式模型。结果表明:硫脲浸出烧结灰中银的最佳工艺为反应温度50℃、硫脲浓度22g/L、浸出时间90min;在最佳提取条件下,银浸出率的模型预测值为89.38%,实验真实银的浸出率为89.9%,其相对误差为0.52%,表明实际值与模型预测值接近,可用于预测烧结灰提取银的浸出过程。     

响应曲面法橄榄油微胶囊化工艺优化研究

目的通过响应曲面试验确定制备橄榄油微胶囊的最佳工艺。方法以大豆分离蛋白和黑木耳多糖为新型壁材,橄榄油为芯材,亚麻籽胶为乳化剂,采用乳液聚合-冷冻干燥法制备橄榄油微胶囊,其实验指标为包埋率,并利用透射电镜观察微胶囊的形态。结果在固形物质量分数为15.4%、壁芯材体积比为5︰1、乳化剂的质量分数为0.24%的条件下,包埋率可达到77.22%。通过透射电镜观察微胶囊形态可知,橄榄油微胶囊基本呈圆球形,分布均匀,包埋效果较好。结论响应曲面试验可以很好地对橄榄油微胶囊的制备工艺条件进行优化,制备的橄榄油微胶囊对橄榄油的抗氧化作用有着加强效果。     

氮、硫共掺TiO2光催化剂的响应曲面法优化

利用响应曲面法(RSM)对溶胶-凝胶法合成N、S共掺TiO2光催化剂(N/S-TiO2)的合成工艺进行了优化,借助XRD、XPS、TEM、UV-Vis-DRS等测试手段对样品进行表征,并以甲基橙为模型污染物考察了样品的可见光催化活性。根据实验结果建立了N、S共掺TiO2降解甲基橙溶液的二次多项式数学模型,并确定N、S共掺TiO2光催化剂的最佳合成工艺为:热处理温度550℃,N和S掺杂量分别为1.0%和0.3%(原子分数),在该条件下所得N/S-TiO2具有较好的可见光催化活性,且对甲基橙溶液的实际降解率与模型预测基本一致,相对误差为4.69%。     

基于Deform和响应曲面法的钢丝拉拔工艺优化

目的对钢丝拉拔过程的成形质量和拉拔力同时进行优化。方法通过Deform-3D软件建立钢丝拉拔第一道次的有限元分析模型,并验证其可靠性。结合建立的有限元模型,采用正交试验设计,寻找钢丝拉拔过程的显著性影响因素,再以显著性因素为变量,以成形质量指标(文中定义为不均匀系数N)和拉拔力P为响应,建立响应曲面模型,对工艺参数进行优化。结果通过正交试验设计分析发现,模具半锥角和压缩率既是不均匀系数N的显著性影响因素,又是拉拔力P的显著性影响因素;通过分析建立的响应曲面模型发现,单独优化一个指标时,会劣化另一个指标,综合考虑两个指标,得到的较优的工艺参数为模具半锥角5°,压缩率17.65%,此时不均匀系数N为0.247,拉拔力P为2593.77N。结论经过验证,建立的有限元模型和响应曲面模型均具有可靠性,可用于钢丝拉拔工艺的研究和优化。     

碳酸钙/铜渣复合固硫剂热解性能分析研究

首次分析研究铜渣作为添加剂,加入到碳酸钙中形成的碳酸钙/铜渣复合固硫剂的热解性能。通过XRD、DTA、BET、SEM分析可知,铜渣的加入能够改善碳酸钙/铜渣复合固硫剂的热解性能。热解分析表明:铜渣中的铁橄榄石(Fe2SiO4)、磁铁矿(Fe3O4)、白云石(CaMg(CO3)2)在高温下热解,产生对烟气脱硫有积极作用的Fe2O3、CaO、MgO、SiO2等物质。当铜渣加入量为10%(质量分数)时,碳酸钙/铜渣复合固硫剂的开始失重温度和失重时间比单独分析纯CaCO3的开始失重温度和失重时间分别降低85.9℃和提前13.3min,有利于脱硫反应的提前进行,延长了脱硫反应时间且降低了能耗;在煅烧温度为900℃时,碳酸钙/铜渣复合固硫剂比表面积达到最大值8.799m2/g,与单独分析纯CaCO3的比表面积5.00m2/g相比,其增幅达75.98%。     

曲面响应法优化氧化铝R141b基纳米流体制备工艺研究

制备了氧化铝R141b基纳米流体,通过粒度和沉降分析研究了合成条件对产物粒径及稳定性的影响。用响应曲面法及中心复合设计原理,建立超声振荡时间、磁力搅拌时间、氧化铝体积分数及三者间交互作用对氧化铝R141b基纳米流体稳定性影响的多元二次回归方程。结果表明:制备氧化铝R141b基纳米流体,以稳定时间最大为目标条件时,最佳选择性优化条件为超声振荡时间60min、磁力搅拌时间60min、氧化铝百分占比0.06%,最佳条件下预测稳定时间为17.667d。与验证实验中稳定时间平均值17.6d相比,二者偏差较小,表明模型准确,优化方案可信。