天然胶原的稳态流变性能和数学模拟

用旋转流变仪研究胶原溶液的稳态流变性能,讨论了浓度和温度的变化对胶原溶液流动曲线的影响。实验数据显示胶原溶液的剪切粘度随着剪切速率的增大而降低,表明胶原溶液具有明显的假塑性。同一剪切速率下,温度升高,胶原溶液的剪切粘度降低;浓度增大,剪切粘度增大。用幂律方程、Carreau方程和Cross方程对胶原溶液的流动曲线进行数学拟合,结果表明幂律方程,Carreau方程和Cross方程都能准确地描述胶原的流动曲线,其中幂律方程的粘度指数K和非牛顿指数n的变化能准确反映胶原假塑性的变化;Carreau方程和Cross方程的参数比幂律方程多,其拟合得到的曲线和实验数据吻合得更好。但在本实验条件下,Carreau方程和Cross方程预测的零剪切粘度η0和无穷剪切粘度η∞不准确。     

胶原/异丙醇共混溶液的稳态流变及其触变行为

采用流变仪考察了异丙醇对胶原溶液稳态剪切、屈服应力和触变性质的影响。实验表明,在低剪切速率下,异丙醇的浓度对体系的粘度影响较大,在高剪切速率下各体系粘度则对异丙醇浓度不敏感。幂律方程和Carreau方程能很好地拟合胶原/异丙醇共混溶液的流动曲线,通过粘度系数K、非牛顿指数n和零剪切粘度η0等准确地描述共混溶液的流变性质。通过屈服应力测试发现,异丙醇的加入降低了体系的屈服应力,改善了胶原的流动性质,但同时也使体系不稳定程度增加。另外含有1mol/L异丙醇的共混溶液触变面积小于纯胶原溶液,受剪切破坏的结构能较快速恢复,而含有2和3mol/L异丙醇浓度的共混溶液触变面积大于纯胶原溶液,受剪切而破坏的结构恢复慢,溶液不稳定性增加。     

胶原溶液流变性能的研究

以纯化猪皮为原料提取胶原,配制不同浓度胶原溶液研究其流变性能,采用幂律方程拟合流动曲线,拟合程度非常高,以黏流活化能分析了黏度对温度的依赖性。讨论了胶原溶液浓度、剪切速率、温度对其黏度的影响。结果表明,该胶原溶液具有假塑性流体特征,浓度越高,非牛顿指数n越小,假塑性越强,黏度随剪切速率增大而下降的程度越明显。相同剪切速率下,温度升高,各浓度胶原溶液黏度下降。浓度越高,黏流活化能越大,对温度越敏感。     

胶原/甘油共混溶液的流变性能

采用旋转流变仪和动态流变仪研究胶原/甘油共混溶液的稳态和动态流变性能,考查温度、剪切速率和胶原浓度对流动曲线的影响.结果表明,胶原/甘油共混溶液是假塑性流体,非牛顿指数,n随着甘油浓度的增加而减小,甘油的存在降低了共混溶液对温度依赖性,具体表现为:共混溶液n值的变化范围明显减小,流动曲线稳定.提高剪切速率比升高温度更能有效改善胶原/甘油共混溶液的流动性.体系中胶原浓度的改变,对共混溶液的粘弹性影响较大.     

聚丙烯腈/二甲基亚砜溶液的流变学性质

用HAAKE公司RSl50L型流变仪研究了PAN／DMSO溶液的流变学性质．讨论了温度、溶液浓度及PAN的分子量对流动曲线的影响。结果表明,在较低的剪切速率下,随温度的升高、浓度的降低及分子量的减小,流动曲线下移,并且开始向非牛顿区转变的临界切变速率增大．在较高剪切速率下,初始粘度低的溶液的粘度最高．在一定的浓度和剪切速率下溶液的粘度随温度的变化符合Arrhenius方程式．溶液在非牛顿区存在粘度突变现象．     

SBS浓溶液流动行为与粘度模型的研究

研究了诸因素对丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物（SBS1401）的环已烷浓溶液和甲苯浓溶液粘度的影响，上述溶液的质量百分数范围为2％－25％，温度范围为25℃-50℃。结果表明，溶液的粘度随浓度的增大而增加，随剪切力和剪切速率的增大而减上；溶液的流动曲线符合幂律定律，并根据所测定的数据，利用回归方法对实验数据进行了处理，获得了在一定温度下，描述本体系溶液粘度特性的两变量的半经验关联式。     

葡甘聚糖-壳聚糖-聚乙烯醇复合胶黏剂的流变特性

为开发环境友好型木材胶黏剂, 利用差示扫描量热法(DSC)和流变仪分析了葡甘聚糖、 壳聚糖、 聚乙烯醇共混胶黏剂的热固化过程和流变特性。结果表明: 三元共混胶黏剂的流变特性呈明显的非线性, 黏度与剪切速率的关系可用Cross模型拟合, 黏度与温度的关系可用Arrhenius方程拟合, 前置因子K为1.25×10-6Pa·s, 流动活化能为54.24kJ/mol, 频率曲线可用四阶多项式拟合, 同时可得到胶黏剂的平均分子量随温度升高逐渐降低, 分子量分布随着温度升高逐渐增大。温度和时间扫描得到凝胶化温度110.4℃, 凝胶时间20.1min, 玻璃化转变温度87.4℃, 加热温度130℃。      

氧化石墨烯/乙二醇纳米流体动力粘度研究

纳米流体作为一种新型传热工质,为研究其动力粘度,通过两步法制备了体积分数0.2%-1.0%的试样,并在剪切速率26.4-118.8s^-1及温度10℃-30℃下进行了粘度测量试验,结果表明：该纳米流体的粘度随剪切速率的增大而迅速升高,在较高剪切速率时粘度变化幅度很小;其粘度随温度升高而显著降低,下降速率逐渐减小;其粘度大致随体积分数递增。此外,还发现了少量添加的氧化石墨烯能降低基液粘度的反常现象,这对于降低泵送功率有利。最后,基于机器学习的支持向量机方法建立了粘度模型,与试验数据吻合较好,展现了优异的预测能力。     

PP/蒙脱土纳米复合材料的制备及剪切粘度

应用双螺杆挤出机熔融插层制备出PP／蒙脱土纳米复合材料，X射线衍射表明，PP高分子链已插层进入有机蒙脱土片层之间。应用两种不同缝隙厚度的窄缝流变仪对PP及PP／蒙脱土纳米复合材料的剪切粘度及影响因素进行了研究。结果表明，PP／蒙脱土纳米复合材料为剪切变稀性流体。在190℃和210℃温度下，PP／蒙脱土纳米复合材料呈现类固体的非牛顿流体行为，剪切粘度随着剪切速率的升高逐渐降低。在230℃和剪切速率小于80s^-1的情况下，PP／蒙脱土纳米复合材料呈现类牛顿性流体行为。温度较高时,蒙脱土的含量对复合材料的剪切粘度的影响较为明显。     

压力流场中含炭黑聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体的流变特性

利用毛细管流变仪及反向压力腔组件研究了压力流场中含炭黑聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)熔体的流变行为,并与普通PET熔体的流变行为进行对比。结果表明:随剪切速率的增加,含炭黑PET熔体的"剪切变稀"行为比普通PET更显著;在相同温度和相同剪切速率下,含炭黑PET的剪切黏度随着压力的增加而增加;在相同剪切速率和相同压力下,随着温度的升高,含炭黑PET熔体的剪切黏度逐渐减小;压力增加ΔP与温度下降ΔT对剪切黏度的贡献是等效的;在相同剪切速率下,含炭黑PET熔体的黏-温依赖性随压力的升高而增强;在相同压力下,含炭黑PET熔体的黏-温依赖性随剪切速率的增加而减弱;随着温度的升高,普通PET和含炭黑PET熔体的结构粘度(Δη)降低,可纺性提高;当温度为290～295℃时,普通PET和含炭黑PET熔体的可纺性最优。     

胶原-聚乙烯醇共混纤维的电纺工艺条件探索

以胶原、聚乙烯醇为原料,首先研究了两者不同配比共混液的流变性能,结果表明胶原-聚乙烯醇共混液的黏度随剪切速率增大而减小、随温度升高而降低;采用幂律方程拟合胶原-聚乙烯醇共混液流动曲线并计算了非牛顿指数,温度升高,非牛顿指数增大,向1靠近,牛顿特性突出。再以胶原与聚乙烯醇固含量配比(质量比)1∶1、1∶2、2∶1的共混液进行静电纺丝,实验结果显示胶原和聚乙烯醇配比为1∶1的纤维直径分布最宽,1∶2和2∶1的纤维直径分布较窄,均可明显看到胶原纤维与聚乙烯醇纤维纵横交错形成更稳固的纤维网结构,最终得到的胶原-聚乙烯醇静电纺的最佳配比为固含量2∶1。聚乙烯醇与胶原共混后静电纺丝制备的微纳纤维膜可充分发挥两者的优点,有望在今后用于血管支架、创伤敷料、止血纤维等方面。     

交联对胶原溶液的动态流变性能和热稳定性能的影响

为了提高胶原溶液的粘弹性能和热稳定性,以及提高胶原耐酶解的能力,使用一种新的交联剂--N-羟基琥珀酰亚胺己二酸酯(NHS-AA),对胶原溶液进行交联改性.动态流变仪测定结果表明,在f=0.02Hz和25℃时,胶原溶液的弹性模量(G'),粘性模量(G")和复数粘度(η*)分别从未交联时的0.03、0.11Pa和0.76P...     

氰乙基纤维素/二甲基甲酰胺液晶溶液的流变行为

氰乙基纤维素/二甲基甲酰胺溶液的流变性质具有假塑性流体的特征,随切变速率的增加,溶液的粘度降低。但是,在较高浓度时,溶液表现出屈服行为,屈服应力τγ的大小既与浓度有关,又与温度有关。在百τγ-C曲线上,可以看到极大值和极小值。在η-C和η-T曲线上,对应于临界浓度C_1~·和C_2~·以及临界温度T_(c1)和T_(c2),出现极大值和极小值。溶液的表观流动活化能E_η在单相(各向同性或液晶相)区域大于零,其粘度随温度的升高而降低。在两相共存区域,E_η小于零,其粘度随温度的升高而增加。     

高温耐磨PTFE复合材料的力学性能和摩擦性能

在室温～250℃宽范围内研究了温度对PTFE基复合材料硬度、剪切强度、压缩模量及磨损率的影响。结果表明,温度升高,聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的剪切强度和压缩模量呈二次抛物型曲线快速降低,而硬度呈线性递减关系;所制纳微协同增强PTFE复合材料承载时200℃附近才出现磨损率拐点,明显优于国内外水平;基于室温环境的聚合物力学、磨损性能以及高温下的力学性能,建立了聚合物磨损预测方程,可以快捷地预测出高温下PTFE复合材料的磨损率。     

羧甲基纤维素对铜版纸涂料流变行为的影响

通过在铜版纸面涂涂料中增加羧甲基纤维素用量来改善涂料流变性和保水性,对涂料的稳态剪切流变行为进行了研究。结果表明,随着剪切速率的增加,涂料表现出剪切稀化,呈现假塑性流体特性;另外,在同一剪切速率下,增加羧甲基纤维素加入量,涂料的表观粘度变大。采用两参数的Bingham,三参数的Herschel-Bulkley及四参数的Carreau方程对涂料的流变曲线进行了数学拟合。结果表明,Carreau方程能够准确地描述涂料的流变曲线,Herschel-Bulkley方程次之,而Bingham方程拟合效果较差。根据Carreau方程拟合结果,羧甲基纤维素加入量为0.5%,0.8%和1.0%时,涂料的零剪切粘度分别为100.8,155.7,161.8 Pa·s,极限粘度相应为0.03170,0.03934和0.05764 Pa·s,这说明羧甲基纤维素对铜版纸涂料具有明显的增稠作用。另外,涂料流动特性指数均小于1.0,呈现明显的假塑性流体特性,这与剪切稀化的实验流变结果吻合。     

双向复合应力场挤出成型双向增强SGF/HDPE/PP管材的结构与性能

利用自行设计制造的剪切拉伸双向复合应力场挤管装置生产出了双向增强的短玻璃纤维/高密度聚乙烯/聚丙烯(SGF/HDPE/PP)管材,研究分析了应力场对复合体系管材的拉伸强度、微观分子取向和结晶的影响。结果表明,在200℃以下时,该应力场能改善管材的强度,在保持管材轴向拉伸强度不降低的情况下,其周向拉伸强度的最高改善量达到40.9%,且随着温度的升高而逐渐提高;分子的结晶度也随着温度和转速的升高而增加;同时该应力场促进了分子的取向分布,但分子的解取向效应却随着温度的升高而变得更加严重。     

高压条件下聚对苯二甲酸丁二醇酯熔体的流变行为

利用毛细管流变仪及反向压力腔组件研究了高压条件下温度、压力和剪切速率等因素对聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)熔体的流变行为影响规律。结果表明,随着温度的升高,PBT熔体的剪切黏度呈现不同程度的下降趋势,且温度较高时剪切黏度下降幅度增大;PBT熔体剪切黏度的温度敏感性在高剪切下显著减弱,在高压下缓慢增强;PBT熔体剪切黏度随压力的增大呈指数增加,符合Barus方程;在相同温度、相同剪切速率下,随着压力的增加,PBT熔体剪切黏度逐渐增大;PBT熔体剪切黏度随着剪切速率的增加逐渐降低,表现出典型的"剪切变稀"假塑性流体现象。     

丁酰化甲壳素对甲壳素/聚ε-己内酯共混物流变性及相容性的影响

熔融共混法制备出甲壳素/聚ε-己内酯(Chitin/PCL)以及含5%、15%、25%丁酰化甲壳素的共混物,并用ARES研究其动态流变性及相容性.结果表明,加入丁酰化甲壳素后,共混物的复数粘度(ETa)、储能模量(G′)和损耗模量(G″)显著降低;同时表观流动活化能(Ea)也相应地减小,而改变温度对熔体的ETa、G′、G″的影响也减弱.丁酰化甲壳素的含量越多,ETa及Ea越小;而超过15%后,ETa及Ea变化不大.初步表明在共混物中加入丁酰化甲壳素可提高Chitin/PCL的相容性.     

未变性胶原生物表面活性剂的表面张力及其表面吸附

研究了一种未变性胶原生物表面活性剂(CBS)水溶液的表面张力和表面吸附性质。结果表明,CBS水溶液的表面张力随CBS浓度的增大而降低,最终趋于平缓,达到55.92 mN/m。在等电点附近,CBS表面静电荷降低,使其表面张力显著降低。在低温下,CBS溶液的表面活性较好,当温度继续升高(35℃),由于变性作用,CBS溶液的表面张力急剧增大。CBS水溶液的吸附属于Langmiur型吸附,根据γ-lgC、Γ-C以及C/Γ-C拟合曲线计算得到饱和吸附量相似,分别为1.86×10-10,1.97×10-10和2.03×10-10 mol/cm2。吸附自由能为-3.53kJ/mol,表明其在标准状态下可以自发进行。     

pH值对海藻酸钠溶液黏度及体系中氢键的影响规律

为了分析不同pH值下海藻酸钠(SA)溶液黏度的变化规律及其形成机制,首先测试了不同pH值下SA溶液的流变曲线,采用高斯分峰拟合法对各SA溶液的FTIR谱图中羟基的特征吸收峰进了分峰拟合,并根据拟合结果统计了各SA溶液体系中氢键的类型和相对强度。同时研究了储存时间对不同pH值SA溶液的黏度和体系中氢键强度的影响。结果表明,不同pH值下SA溶液均呈现剪切变稀的特性,且随着pH值的增大,SA溶液的黏度下降;各SA溶液体系中存在分子间和分子内氢键,SA溶液中分子间氢键的相对强度随着pH值的增大而降低,同时SA表面的负电荷增加,使得SA分子之间的静电斥力增加,导致黏度下降。冷藏储存24 h后,pH值为5和9的SA溶液体系中分子间氢键的相对强度分别增加4. 22%和20. 13%,导致SA溶液的黏度增大;而pH值为7的SA溶液体系中分子间氢键的相对强度仅增加0. 29%,其溶液的黏度几乎没变。