STF-芳纶织物复合材料防刺性能研究

以不同质量分数的SiO_2和不同摩尔质量的聚乙二醇(PEG)通过声化学方法制备了剪切增稠液体(Shear Thickening Fluid, STF),并将其浸渍到芳纶织物制成了STF-芳纶复合材料,研究了这种复合材料的动静态防刺性能和柔韧性,并与纯芳纶织物性能进行了对比.通过对比不同配比SiO_2和PEG制备的STF可知,随着SiO_2颗粒质量分数的增加,颗粒间的作用力增强,摩擦力增大,故STF的剪切增稠能力明显增强,并且SiO_2颗粒质量分数越高STF的剪切增稠能力越高.在静态防刺性能测试中,在SiO_2颗粒质量分数相同的条件下,用摩尔质量为200 g/mol的PEG时,芳纶织物的静态防刺性能好于其他摩尔质量的STF.在柔韧性测试中,所制芳纶织物的弯曲度随着SiO_2质量分数和PEG摩尔质量的增加而减小.     

STF-Kevlar柔性复合材料制备与性能研究

以纳米SiO_2为分散相粒子,聚乙二醇为分散介质,制备剪切增稠流体,并与Kevlar纤维复合制备STF-Kevlar柔性复合材料。采用扫描电子显微镜和转矩流变仪对微观结构和性能进行表征。结果表明:SiO_2的固含量为35%时附着效果最佳,均匀分散;浸渍在STF里的时间为30min时效果最佳。在稳态曲线中,固含量为35%、40%、45%的体系中随着SiO_2固含量的增大,STF的起始粘度增加,STF体系中的临界剪切速率减小;在动态曲线中,初始复合粘度随着固含量的增加而增大,随着角速率的增大,STF体系的复合粘度逐渐减小。     

纳米SiO2-聚乙二醇分散体系的分散性及流变行为研究

为了减轻个体防刺装甲质量、增加其穿着舒适性,人们尝试将具有剪切增稠作用的剪切增稠液体（STF）用于改性防护织物．理想的STF取决于流体的分散性与流变行为．本文选用市售国产纳米SiO2、聚乙二醇（PEG）及硅烷偶联剂A1120,采用球磨方法配制分散体系,通过考察球磨时间、分散剂用量等因素考察该体系的分散性和流变性．流体的分散性与流变行为影响因素实验结果表明：延长球磨时间和增加分散剂含量,可有效防止纳米SiO2团聚,提高其分散性;当分散剂含量较低时,随着球磨时间延长、分散剂含量增加、分散相含量增加,纳米SiO2-聚乙二醇分散体系都具有明显的先剪切变稀后剪切增稠的效果;而当分散剂含量过大时,体系则是先剪切增稠后剪切变稀．     

剪切增稠液体增强织物防刺性能的机理研究

制备出质量分数分别为20%和26%的剪切增稠液体(STF),研究了其流变性能、浸渍UHMWPE织物后所得的复合材料在不同条件下的防刺性能和STF增强织物防刺性能的机理.结果表明:2种液体均具有先剪切变稀后剪切增稠的流变性能曲线;由于STF具有钝化刀具和限制织物纱线或纤维移动的作用,能明显增强UHMWPE织物的防刺性能;STF/UHMWPE无纺布复合材料的防刺性能优于STF/UHMWPE机织布复合材料;随着STF固含量的增大,STF增强织物防刺性能的效果更加显著;STF/UHMWPE复合材料与纯UHMWPE复合铺层的防刺性能优于STF/UHMWPE复合材料单独铺层时的防刺性能,而且STF/UHMWPE复合材料放在最上层效果较好.     

以离子液体为溶剂制备纤维素微球

将天然纤维素溶于离子液体中,制成纤维素/离子液体溶液,并以纤维素/离子液体溶液为原料采用悬浮聚合法制备了纤维素微球.讨论了纤维素种类和质量分数、纤维素/离子液体溶液与导热油体积比、搅拌速度和制备温度对纤维素微球粒径分布的影响.结果表明,质量分数为2％的棉纤维素/离子液体溶液,以导热油为分散相,V(纤维素/离子液体溶液)...     

以乙醇为分散介质制备聚苯乙烯微球

以乙醇为分散介质,聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)为分散剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,采用分散聚合方法,制备粒径范围在1.84～4.23 μm的单分散聚苯乙烯(PS)微球,并探讨单体用量、分散剂用量、引发剂用量、分散介质和反应温度等反应条件对所得聚合物微球粒径及其分布的影响.实验结果表明:在一定反应条件下,随着初始单体质量分数和引发剂质量分数的增大以及聚合温度的升高,聚苯乙烯微球的粒径增大;随着分散稳定剂PVP质量分数的增大,微球粒径变小;在相同条件下,以乙醇为分散介质比以甲醇为分散介质制得的PS微球粒径大.     

第三组分对纳米二氧化硅STF体系性能的影响

通过添加纳米纤维素(CNF)、氧化石墨烯(GO)或多壁碳纳米管(MWNT)制备了基于纳米二氧化硅的多相剪切增稠液体(STF)。对制得的多相STF体系进行了红外光谱、扫描电子显微镜和流变性能表征。结果表明:CNF由于分散尺度小和提供大量氢键的原因,可以增强纳米二氧化硅STF体系的综合性能,包括稳态流变表征下的临界剪切速率降低和最大增稠黏度增大,动态流变表征下的模量增强响应提前。GO和MWNT的加入则会使STF的性能降低。CNF的增强效果出现先增大后减小的趋势,最佳用量的质量分数为0.2%～0.3%。     

以离子液体为溶剂制备纤维素微球

将天然纤维素溶于离子液体中,制成纤维素/离子液体溶液,并以纤维素/离子液体溶液为原料采用悬浮聚合法制备了纤维素微球。讨论了纤维素种类和质量分数、纤维素/离子液体溶液与导热油体积比、搅拌速度和制备温度对纤维素微球粒径分布的影响。结果表明,质量分数为2%的棉纤维素/离子液体溶液,以导热油为分散相,V(纤维素/离子液体溶液)∶V(导热油)=1∶50,聚乙二醇(相对分子质量600)作为分散剂,搅拌速度为500 r/min,制备温度为80℃,可制得粒径分布在0.45～0.20 mm占55%以上的纤维素微球。     

单分散蛋黄状SiO_2/TiO_2球的制备及其电流变性能

以SiO_2为模板,钛酸丁酯为钛源,NaOH为刻蚀剂,模板法结合溶胶凝胶法及部分刻蚀工艺成功制备了单分散蛋黄状SiO_2/TiO_2核壳复合微球,并以其作为电流变液的分散相材料研究分散相颗粒结构的转变对电流变性能的影响。通过X-射线衍射仪,扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征手段,探讨了蛋黄状SiO_2/TiO_2核壳复合微球的逐步形成过程。电流变测试结果表明,蛋黄状SiO_2/TiO_2电流变液的电流变效应随着SiO_2内核尺寸的减小而提高,这主要是由密度变小的分散相颗粒在电场中提高的电场力所致。详细探讨了分散相颗粒密度,沉降稳定性与电流变性能三者之间的关系。结果发现:分散相颗粒密度越低,沉降稳定性越好,电流变性能更佳。     

新增稠剂的增稠性能比较

本文测定了我国目前出现的一些新型增稠剂在以ＡＥＳ为主的液体洗涤剂中的增稠性能。对两种氧化胺和尼纳尔的增稠性能进行了比较，测定了三类高分子增稠剂与尼纳尔的协同增稠性能。     

高盐条件下甜菜碱两亲聚合物乳状液体系的稳定性

通过剪切乳化制备了高盐条件下甜菜碱两亲聚合物乳状液;利用稳定性分析仪和激光粒度仪分析了NaCl质量分数对甜菜碱两亲聚合物乳状液体系稳定性的影响;采用流变仪对其影响机理进行了探讨。研究表明,在高盐条件下,甜菜碱两亲聚合物能够形成相对稳定的O/W型乳状液。NaCl质量分数越高,油滴平均粒径变小且分布变窄,分散介质的黏度增大,界面强度增强,导致该乳状液体系的稳定性提高。     

氰基丙烯酸乙酯胶粘剂增韧增稠改性

通过加入不同相对分子质量的PMMA、PBMA和PIBMA,以考察其对α－氰基丙烯酸乙酯拉伸剪切强度、剪切冲击强度和增稠性能的影响。结果表明,加入量为15％－20％,相对分子质量为10万的PIBMA作为α－氰基丙烯酸乙酯的增韧增稠改性剂的效果较为显著。     

以甲醇为分散介质制备聚苯乙烯微球

采用分散聚合法,以甲醇为分散介质,聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)为分散剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,合成微米级的聚苯乙烯(PS)微球.所制备的PS微球具有良好的球形度,且表面光滑,无破损,无缺陷.讨论分散剂质量分数、引发剂质量分数、单体质量分数以及聚合温度对PS微球粒径及其分布的影响.结果表明:随着PVP质量分数的增加,PS微球的粒径减小,粒径分布变宽;随着苯乙烯和AIBN质量分数的增加,PS微球的粒径增大;随着聚合温度的升高,PS微球的粒径增大.     

SiO_2气凝胶绝热材料传热模型及导热性能研究

常温、真空条件下,SiO_2气凝胶材料的导热性能决定了真空绝热板的表观导热性能,真空条件下影响其等效热导率的因素及对影响因素的规律研究可为芯材和真空绝热板的生产提供理论依据。文章基于气凝胶绝热材料的热导率计算模型,利用MATLAB软件编程计算其有效热导率,研究了压强、密度、纤维体积分数对SiO_2气凝胶绝热材料等效热导率的影响规律。结果表明:常温条件下,随着压强降低,气凝胶的热导率显著降低,压强1 k Pa时,气凝胶的热导率随压强降低趋于平缓,材料内气相热导率降低;密度减小使得固相热导率降低,而同时孔隙率增大使气相热导率增加,二者共同作用时,气凝胶材料存在最佳密度值,导致总热导率最小;纤维体积分数增加,固相热导率增大,增加对材料内部热辐射的抑制,最佳纤维体积分数使复合了纤维的SiO_2气凝胶材料热导率最小。     

轻便安全“液体装甲”

用于“凯夫拉”(Kevlar)背心的液体装甲是美国陆军实验室正在研究可挽救士兵生命的最新技术之一。这种防弹衣重量轻、质地柔软,能使士兵运动的更快。 液体装甲的关键成分是一种剪切增稠液体(shear thickening fluid,STF)。剪切增稠液体由悬浮在聚乙二醇中的坚硬粒子组成。聚乙二醇是无毒的,能承受的温度范围很广。极其细小坚硬的硅微粒是STF     

采用水力剪切强度优化短程硝化反硝化除磷颗粒污泥性能

短程硝化反硝化除磷具有氧气消耗量小、碳源需求低以及污泥产量低等优势,但好氧颗粒污泥随着运行因粒径过大容易解体失稳。为解决失稳问题并保证反硝化聚磷菌(denitrifying phosphate accumulating organisms, DPAOs)具备充足的缺氧区,将长期以人工配水培养的颗粒污泥作为种泥,通过优化水力剪切强度调控粒径分布,实现处理生活污水的稳定运行,并探究不同水力剪切强度对颗粒结构的影响。结果表明,具有最优同步脱氮除磷性能且颗粒结构致密的粒径范围为800～1 400μm,通过调控水力剪切强度至1 435.2可将这一粒径范围内的颗粒占比提高到53.39%。待颗粒粒径稳定后,出水COD远低于50 mg/L,TN去除率达90%左右,出水TN质量浓度约为4.28 mg/L,TP平均去除率为93.45%,出水TP质量浓度均在0.5 mg/L以下。此外,三维荧光结合平行因子对胞外聚合物的分析表明,提高水力剪切强度能够降低腐殖酸的质量分数并提高蛋白质的占比,有利于优化颗粒沉降性能以及提高致密性。通过优化粒径范围,利用自身缺氧区富集DPAOs并逐渐淘汰亚硝酸盐氧化菌,同时避免了丝...     

纤维增强型桥面防水层优化设计与性能

为提高水泥混凝土桥面防水层的性能,采用复合改性沥青、玻璃纤维、单粒径碎石等材料设计一种纤维增强型桥面防水层。通过正交试验设计、剪切试验与拉拔试验研究复合改性沥青类型、纤维用量、沥青喷涂量与碎石覆盖率对防水层剪切强度与拉拔强度的影响,确定本研究范围内的最优方案。结果表明,纤维增强型桥面防水层的最优方案是复合改性沥青(脱硫胶粉质量分数为18%、SBS质量分数为2%的复合改性70号沥青),纤维用量为0.15 kg/m²,沥青喷涂量为2.5 kg/m²,碎石覆盖率为80%;推荐方案的剪切强度、拉拔强度、抗施工损伤性能、抗渗性能均满足规范要求,且优于常用的SBS改性沥青碎石桥面防水层。     

分散相形态对原油乳状液黏度的影响

在不同的水体积分数、搅拌速度和温度条件下制备油包水型乳状液,模拟混输过程中遇到的不同情况,分析了乳状液液滴粒径分布规律及其与黏度的关系。结果表明,乳状液中水的体积分数小于60%时,随着搅拌速度的加快,乳状液分散相的平均粒径变小,黏度变大;随着温度的升高,乳状液分散相的平均粒径变大,黏度逐渐降低;随着水体积分数的增加,分散相液滴平均粒径变大,黏度呈明显的上升趋势。但是,当水体积分数大于60%时,随着水体积分数的增加,乳状液的黏度大幅度降低,乳状液流型发生变化。研究结果对管输的安全运行和集输工艺的研究具有一定的指导意义。     

SiO_2气凝胶含量对单层涂层柔性复合材料热防护性能的影响

对不同质量分数SiO_2气凝胶单层涂层柔性复合材料的隔热性能和高温热稳定性能进行对比分析后发现,气凝胶含量的增加可以明显提升样品的隔热性能,但该类填料的加入降低了所制备单层涂层柔性复合材料的高温热稳定性能,并分析了SiO_2气凝胶含量对材料热防护相关性能的影响机理。     

木质素-1-丁基-3-甲基咪唑氯盐水溶液的流变特性

利用旋转黏度计考察木质素-1-丁基-3-甲基咪唑氯盐水溶液的流变特性,研究木质素质量分数、离子液体质量分数、剪切速率及温度对木质素溶液黏度和大分子链构型的影响。结果表明,随着木质素质量分数增大,溶液的黏度升高;温度和离子液体质量分数改变,划分木质素大分子在溶液中存在状态变化区域的特征量重叠质量分数和缠绕质量分数也发生变化。离子液体质量分数增大,木质素溶液的黏度变化趋势更显著。大部分木质素溶液具有典型剪切变稀的特征,说明剪切力作用下木质素大分子链随流体取向运动,并发生解缠结;温度升高时,木质素溶液的黏度降低;木质素或离子液体质量分数增大,黏流活化能升高,木质素分子链段克服位垒所需能量也升高。