酸性环境对PEM燃料电池弹性体垫片材料老化性能的影响

质子交换膜(PEM)燃料电池中弹性体垫片材料的持久性和稳定性对整个燃料电池的电化学性能有着重要影响。根据弹性体垫片材料在PEM燃料电池中所处酸性环境,配制了4种浓度不同的酸性试验溶液,研究弹性体垫片材料在该介质中的老化损伤情况。分别采用光学显微镜和傅立叶变换红外光谱(ATR-FTIR)仪观察了弹性体垫片材料在不同浓度溶液和不同老化时间后试样表面微观形貌变化和试样表面的化学成分变化。试验结果表明:老化时间和老化介质对弹性体垫片材料的损伤有着显著影响,其微观表面由平滑逐渐粗糙直至裂纹产生、增加;且随着时间和试验溶液浓度的增加,弹性体垫片材料的损伤程度增加。化学性能改变的机制主要是由于分子主链的水解和交联断裂。     

^1H—NMR和IR对道路沥青老化过程的研究

研究了两种不同结构道路沥青Ｓｈｅｌ７０和ＰＡ１００的老化过程。发现沥青的组成和结构对其老化性能有较大影响：具有较长烷基侧链的道路沥青，在一定的温度下，烷基侧链易于断裂形成自由基而引发氧化反应；沥青各组分结构上的不连续性导致其抗老化性能较差。在老化过程中，由于氧的介入生成了酮和亚砜等含氧官能团，使得沥青分子间相互作用力增加，破坏了原有沥青的组成与结构，导致沥青的针入度下降，各种性质发生明显变化。     

聚合物老化降解的组分模型建立与应用

 聚合物老化降解是影响油藏中聚合物驱效果的重要因素.聚合老化降解表观上是其特征黏度和黏度降低的过程,实质是聚合物分子量断裂引起的大分子向小分子降解的过程,聚合物降解过程中分子量分布发生变化,但其总质量浓度不变.假设聚合物由多个不同分子量的纯组分构成,建立的多组分模型可以描述聚合物老化降解过程中各组分质量浓度变化的过程.基于组分模型的构建思想,将多组分模型进行简化处理,构建了聚合物降解的两组分模型.假设聚合物老化降解发生在两组分之间,平均分子量较大的高组分聚合物向分子量较小的低组分聚合物降解.通过拟合具体的实验数据得到两组分模型的两个参数:低组分聚合物特征黏度和降解系数,进而通过两组分模型描述聚合物降解过程中特征黏度的变化过程,再结合特征黏度与黏度的半经验公式表征聚合物降解过程中黏度的变化.相对于多组分模型,两组分模型的参数更易获取,也不失对聚合物降解机制的体现,可以通过两组分模型描述聚合物的老化降解过程.     

聚氧化乙烯光降解行为的研究与模拟

采用凝胶渗透色谱(GPC)和计算模拟研究了聚氧化乙烯(PEO)水溶液在温度为20～40℃时的光降解行为,考察了分子链平均断裂次数与每g PEO分子链断裂次数随辐照时间的变化,建立了数均分子量随辐照时间的变化与降解速率常数之间的关系式,并通过Python软件模拟分子链断裂过程。结果表明:分子链平均断裂次数与每g PEO分子链断裂次数均随温度升高而增多,与辐照时间呈线性关系。PEO水溶液降解过程活化能为19.8 kJ/mol。随机降解分子量分布系数不随时间发生变化,中间降解分子量分布系数随时间变化逐渐降低。与GPC测试结果对比,表明PEO降解符合中间降解机理。     

用分子量分布研究聚氯乙烯的热老化

本文用分子量分布的方法研究温度、时间及介质对聚氯乙烯热老化过程的影响.结果说明在空气介质中,聚氯乙烯的热老化,在200℃以下,1小时以内时,在脱氯化氢的同时以氧化降解为主;随着时间及温度的增加,交联出现,并逐渐占优势。在氮气介质中,聚氯乙烯的热老化,以脱氯化氢及交联占优势。     

骨组织工程用纳米羟基磷灰石／细菌纤维素的体外降解行为研究

将细菌纤维素浸泡在模拟体液中沉积而形成的纳米羟基磷灰石／细菌纤维素复合材料（nano-HA／BC）,被认为是在骨组织工程领域中理想的支架材料。从以下几方面分析nano-HA／BC在磷酸盐缓冲液（PBSl中浸泡不同时间后的降解行为及其相应的机制：材料的降解程度、nano．HA颗粒的稳定性和BC的结构变化。结果表明,nano-HA／BC在PBS溶液中浸泡-定时间后,nano-HA颗粒会逐渐溶解或脱落,水分子直接与BC纤维丝相互作用。在水分子和离子的作用下,BC的结晶度降低,BC分子链中分子间和分子内的结合力降低,甚至部分非结晶区内C-O-C键断裂。而C-O-C键的断裂是nHA／BC在PBS溶液中BC大分子降解的主要机制。研究结果对于研究骨组织工程支架材料nHA／BC的体内降解行为具有重要的指导意义。     

液氮环境下电老化对聚丙烯层压纸交流击穿及陷阱分布特性的影响

为了研究高温超导电缆绝缘材料聚丙烯层压纸(PPLP)在实际服役过程中的老化规律及机理,对PPLP绝缘材料进行了不同程度的电老化,通过交流击穿及等温表面电位衰减研究了电老化对PPLP绝缘材料击穿特性及陷阱分布特性的影响,并结合红外光谱、显微形貌观测和热重实验分析其老化机理。实验结果表明:随着电老化程度的增大,PPLP绝缘材料的交流击穿场强由113.3kV/mm降低至92.3kV/mm,浅陷阱密度逐渐增大,深陷阱密度逐渐减小;PPLP外层绝缘纸结构趋于松散,部分纤维素断裂,表面出现大量孔隙,绝缘纸内部氢键及糖苷键对应的红外吸收峰强度降低;同时,绝缘纸的最快热失重温度降低,而中层聚丙烯的热失重过程未发生明显变化,说明在老化过程中PPLP绝缘性能下降的主要原因在于外层绝缘纸的劣化。分析认为:纤维素分子主链上的糖苷键以及分子间的氢键在高能电子的撞击下发生断裂,分子间作用力减弱,结构致密性降低;绝缘纸内部自由体积增大,纤维素分子链段对电荷的束缚能力减弱,电荷更容易在分子链间进行迁移,进而导致PPLP绝缘深陷阱密度和交流击穿场强降低。     

拉伸应力作用下聚氯乙烯涂层膜结构材料的户外老化性能

以聚氯乙烯(PVC)涂层膜结构材料为研究对象,在无应力(0%)以及5%,10%和20%3种载荷水平的应力作用下,对膜结构材料进行了为期7个月的户外老化试验.在老化过程中对膜结构材料的白度、表面形态、拉伸性能进行测试,并对老化后的产物进行了傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析.试验结果表明:载荷水平20%的应力作用下老化7个月时,白度值下降19.81%,断裂强力保持率下降10.63%,而断裂伸长率仅下降8.89%,但此应力作用下PVC涂层表面老化4个月就能明显观察到裂纹的出现,即应力作用下试样表面涂层的白度值、表面形态变化都相对较明显,而拉伸性能变化不很明显.FTIR分析结果表明:不同应力作用下试样的光氧老化机理没有发生变化,羰基指数的变化说明应力作用加速了涂层膜结构材料的老化.     

聚氯乙烯热稳定性测试方法的研究

热稳定性是影响聚氯乙烯(PVC)加工和使用的重要性能之一,PVC热稳定测试方法的研究对PVC热稳定剂的研发起到至关重要的作用.从介绍PVC的降解机理入手,系统介绍和论述了白度法、变色法、刚果红法和电导法等聚氯乙烯稳定性能的测试方法,指出了不同测试方法的优缺点与适用范围.这些方法都以高温下聚氯乙烯降解释放HCl并生成共轭双键导致其颜色变化这一降解机理为依据来测试其稳定性.     

轮胎胶应力诱导脱硫及再硫化材料的力学性能

采用在熔融挤出过程中提高双螺杆挤出机螺杆转速的高剪切应力诱导方法,研究了双螺杆挤出机的螺杆转速、挤出反应温度和添加线性高分子材料品种对轮胎胶脱硫共混物(DGTR/EPDM)的凝胶含量、溶液特性黏数、溶胶分子链结构及再硫化材料力学性能的影响.结果表明:随着双螺杆挤出机螺杆转速的增加,强烈的剪切应力作用可引起轮胎胶粉中交联网络的断裂、降解反应,引起产物凝胶含量和溶胶特性黏数的明显下降;挤出反应温度越高,轮胎胶中交联网络的断裂、降解反应即越明显,产物凝胶含量和溶胶特性黏数的下降即越显著.采用具有较高门尼黏度的热塑性弹性体作为溶胀剂和承载流体时,可获得具有较高相对分子质量的脱硫共混物溶胶和较好力学性能的脱硫共混物共混丁苯橡胶再硫化材料.在220 ℃和1 200 r/min的脱硫反应条件下,所得脱硫共混物共混丁苯橡胶再硫化材料的拉伸强度和断裂伸长率分别达到21.0 MPa和456%,分别达到丁苯生胶混炼胶硫化材料拉伸强度和断裂伸长率的87.5%和128%.     

光氧老化对聚丙烯长丝蠕变行为的影响

分别在室内环境及人工加速老化条件下对聚丙烯长丝进行恒定载荷作用下的蠕变实验，在同样的外载荷作用下，受到紫外辐射的作用而发生光氧老化的聚丙烯长丝，其蠕变速率系数有所增大；恒定载荷越大，紫外辐射对材料蠕变的影响越明显；有紫外辐射情况下，恒定载荷大小对蠕变的影响也会变得明显。对不同蠕变时间的聚丙烯长丝进行强力和粘度测试，观察其蠕变过程中性能的变化情况，发现断裂强力和相对分子质量均有所降低，说明在紫外辐射作用下，材料发生光氧老化反应，大分子的降解使微观结构发生改变，导致断裂强力及蠕变行为的变化。     

聚氯乙烯分子量与性能关系研究

测定了不同聚合度聚氯乙烯分子量和溶度参数，对其力学性能进行了研究，聚合物分子量对溶度参数不产生影响．随分子量增加，聚合物的冲击强度、断裂强度和断裂伸长率都随之增加，曲服强度下降，聚合物分子量为１．６×１０５时，力学性能变化出现转折点．在高分子量时，ＰＶＣ呈现出热塑弹性体特征，这是由于分子构象熵增加和分子链缠结造成的．     

细菌纤维素的体内降解及其组织相容性

为了研究细菌纤维素（BC）植入皮下组织后对其周围组织细胞产生的影响,以及由于周围细胞的长入和组织液中相关成分的直接接触,使材料在体内复杂环境下所发生的物理结构变化。以组织工程用支架基体材料细菌纤维素为研究对象,对这种材料的体内降解行为和体内组织相容性进行研究。选取成熟的Wistar大鼠,采取背部皮下植入的方式。将BC植入一定时间后。对取出的BC清洗干净后进行材料学检测分析。对植入部位的组织进行透射电镜观察分析。对取出的材料进行结构和形貌表征可知。随着植入时间的延长,在细胞和组织液的综合作用下,BC分子链中部分C—O—C键断裂,分子间结合力降低。结晶度逐渐下降。因此,BC在体内复杂环境的影响下会发生轻微降解。BC与皮下组织有较好的生物相容性,材料周围组织细胞状态良好。能长入材料30μm处的空间网络结构中．并且伴有血管生成．     

硬质聚氯乙烯的热老化性能研究

采用力学性能测试、扫描电镜、红外光谱(FT-IR)等方法研究了硬质聚氯乙烯的热老化性能. 结果表明:随着热老化时间的增加, 试样表面颜色逐渐变深, 其拉伸强度变化不大, 断裂伸长率呈先快速后平缓下降.     

湿式金属填料除尘器的实验

在通风及空调系统中,为有效地净化空气,克服传统纤维过滤器的不足,采用湿式金属填料除尘器进行实验研究,利用填料表面的水膜进行粉尘的捕集和去除,并实现消毒功能.实验测试了不同淋水密度和迎面风速条件下除尘器的除尘性能,以及填料比表面积和表面活性剂等因素的影响.结果显示,在迎面风速为1.5～2.8m/s,淋水密度为0.94～2.36kg/(m2·s)的变化范围内,比表面积为500m2/m3的填料除尘器对1μm、3μm和5μm颗粒除尘率分别为21%～37%、67%～90%和74%～98%,压力损失范围为30～130Pa,该除尘方式具有除尘效率高、阻力小等特点,并且具备消毒杀菌的功能,可以代替传统的纤维过滤器在通风及空调系统中使用.     

PVC材料在建筑工程中的合理选用

由于PVC材料具有优良的性能,近年来在建筑工程中广泛采用.然而,PVC材料也有其自身的弱点,在建筑工程中应当注意选择使用. 一、PVC材料的性能 "PVC"是聚氯乙烯塑料的简称,它是由聚氯乙烯树脂加入稳定剂、增塑剂、填料、着色剂及润滑剂等压制、挤压或压铸而成.按软、硬程度(即塑性)又可分为硬聚氯乙烯和软聚氯乙烯.建筑工程中常用的PVC产品多为硬聚氯乙烯制品,具有机械强度较高,化学稳定性、介电性优良,耐腐蚀、抗老化性较好,易焊接、粘合,价格低等优点.其缺点是不耐高温、使用温度低(60℃以下)、线膨胀系数大、成型加工性不好.     

泡沫灭火剂热老化机理研究

水成膜泡沫灭火剂在长期储存过程中存在由于老化而导致性能下降的问题。为了研究泡沫灭火剂的老化降解机理，分别在60℃和90℃下对灭火剂进行加速热老化192 h，研究了灭火剂在老化前后的性能变化；采用液相色谱-质谱联用技术（LC-MS），通过灭火剂在老化前后的离子流变化分析了碳氢表面活性剂的降解情况；采用核磁共振氢谱法（¹H NMR）定量分析了不同pH环境对碳氢表面活性剂稳定性的影响。结果表明：在60℃和90℃下加速热老化192 h后，泡沫灭火剂的发泡倍率明显下降，pH值显著升高，表面张力未发生明显变化；在90℃下热老化192 h后，烷基链长度在C₁₂以下的碳氢表面活性剂发生了明显降解，烷基链长度为C₁₄和C₁₆的碳氢表面活性剂相对稳定；在90℃下热老化192 h后，糖苷类表面活性剂在酸性和碱性环境下的降解率大于中性环境，甜菜碱类表面活性剂在碱性环境下的降解率大于酸性和中性环境，因此在实际应用时应避免添加导致体系pH大幅升高的组分。     

不同光源下HDPE土工膜的光氧老化性能

以高密度聚乙烯(HDPE)土工膜为研究对象,选用不同的紫外辐射光源对其进行人工加速老化试验,研究土工膜的光氧化动力学过程,对光氧老化后试样的拉伸性能进行测试,并采用熔融流动指数仪和红外光谱仪分析其老化动力学过程.试验结果表明,随着紫外辐照能的增加,不同紫外光源下HDPE土工膜的断裂伸长变化显著.通过不同紫外光源测试结果对比可知,HDPE土工膜材料在两种不同光源下,交联及降解的反应过程相同,且均生成了羰基双峰及乙烯基基团,这表明不同紫外光源下的HDPE土工膜光氧化机理一致,但由于两种光源的发光光谱不同,且HDPE存在最敏感波长,两种不同紫外光源在光照过程中紫外辐射波长具有一定的有效辐射区间,有效紫外辐射能的存在,使得两种紫外光源下的老化降解程度不同.因此引入有效紫外敏感辐射系数α的概念,为HDPE土工膜在两种光源下老化相关性的建立奠定基础.     

HPAR／HDIT聚氨酯材料的热降解动力学

用热重-红外联用和动态力学热分析法研究了羟基丙烯酸树脂与六亚甲基二异氰酸酯三聚体反应生成的聚氨酯材料(PU)在254 nm紫外线(UV)照射加速老化前后的热降解动力学,结果表明在N2氛中硬链段热降解成含—NCO的化合物,而软链段热降解成含—COOR或—CO—的化合物,热降解是一级反应.在4个不同温度阶段,热降解反应的活化能(E)和频率因子随温度的变化而变化.UV照射前,PU硬链段的E在40.4~43.7 k J/mol,软链段的E在144.5~163.4 k J/mol,硬链段的热稳定性比软链段差.经UV照射8 500 h后,硬链段的E在43.3~50.6 k J/mol,软链段的E在136.5~157.2 k J/mol,PU的最大热降解速率温度降低了2~7 K.UV照射虽劣化了软链段的热稳定性,但也使PU进一步发生聚合,玻璃化转变温度有所提高.     

泡沫灭火剂热老化机理研究

水成膜泡沫灭火剂在长期储存过程中存在由于老化而导致性能下降的问题。为了研究泡沫灭火剂的老化降解机理,分别在60℃和90℃下对灭火剂进行加速热老化192 h,研究了灭火剂在老化前后的性能变化;采用液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）,通过灭火剂在老化前后的离子流变化分析了碳氢表面活性剂的降解情况;采用核磁共振氢谱法（¹H NMR）定量分析了不同pH环境对碳氢表面活性剂稳定性的影响。结果表明：在60℃和90℃下加速热老化192 h后,泡沫灭火剂的发泡倍率明显下降,pH值显著升高,表面张力未发生明显变化;在90℃下热老化192 h后,烷基链长度在C₁₂以下的碳氢表面活性剂发生了明显降解,烷基链长度为C₁₄和C₁₆的碳氢表面活性剂相对稳定;在90℃下热老化192 h后,糖苷类表面活性剂在酸性和碱性环境下的降解率大于中性环境,甜菜碱类表面活性剂在碱性环境下的降解率大于酸性和中性环境,因此在实际应用时应避免添加导致体系pH大幅升高的组分。