模拟研究和设计高强度低生热聚合物复合材料

利用分子动力学模拟方法研究聚合物复合材料中填料分布、聚合物链性质和体系微观结构对力学强度和动态滞后生热性能的影响.研究结果表明,提高填料分散程度和减少聚合物链末端数量都能有效降低聚合物复合材料的动态滞后生热,聚合物复合材料的力学强度和动态滞后生热随分子链刚性的增加而增加.但是,刚柔嵌段共聚体系的力学强度,在高拉伸状态下,甚至会优于全刚性聚合物体系.在前述研究基础上,笔者设计了一款以填料颗粒为交联点、刚/柔环状链段互穿的三维网络结构复合体系.研究结果表明,新型复合材料与传统聚合物相比,力学性能最高提升640％,生热性能降低40％.模拟研究结果期望能为分析聚合物复合材料的生热机制、设计兼具高力学强度和低生热性能的聚合物复合材料提供理论指导和新的思路.     

聚合物改性水泥混凝土性能研究

混凝土材料在工程中被广泛应用,但其本身的脆性很大程度上限制它的应用领域,高性能聚合物改性混凝土具备较好的抗折、抗压强度以及耐腐蚀性.本研究聚合物改性剂是由AB-EP-4型环氧树脂、AB-HGA型环氧固化剂按照3∶2的质量比例掺配而成,制作聚灰比分别为0%、3%、6%、9%、12%的混凝土试件,分析聚合物改性水泥混凝土的力学性能和耐久性能.通过抗压试验、抗拉试验、抗折试验以及动弹性模量等力学性能试验研究聚合物掺量对普通混凝土力学性能的影响,与普通混凝土相比,聚合物改性水泥混凝土抗压强度没有改善,但其抗拉强度及抗折强度得到增强,弹性模量下降.当聚灰比为6%时,混凝土的力学性能得到较好改善;改性混凝土抗冻等级增加,质量损失降低;当聚合物掺量为9%~12%时,对混凝土的抗冻性能增强效果最优.     

一种钯离子印迹聚合物的制备优化研究

采用沉淀聚合法, 以PdCl₄²⁻为模板, 以4-乙烯基吡啶(4-VP)、2-烯丙巯基烟酸(ANA)、2-乙酸胺基丙烯酸(AAA)为功能单体, 加入交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)、引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)和致孔剂甲醇, 制备钯离子印迹聚合物。通过添加不同种类、用量的功能单体和不同用量的交联剂, 探究不同制备条件对钯离子印迹聚合物制备效果的影响。优化结果表明, 与ANA和AAA功能单体对比, 4-VP和PdCl₄^2–能形成4:1的稳定配合物, 结合常数最大, 印迹效果最好, 是 3 种功能单体中用于制备钯离子印迹聚合物的最佳选择。吸附试验结果进一步表明, 按照模板、功能单体、交联剂用量比例为1:4:40制备的钯离子印迹聚合物对Pd(II)的吸附量最大, 为5.042 mg/g。     

玻璃纤维锚杆在基坑支护中的应力分布规律

为深入研究玻璃纤维锚杆(GFRP锚杆)代替传统钢筋锚杆作为支护结构应用于基坑工程的可行性,本文通过现场拉拔试验探究了GFRP锚杆应力沿杆体的分布规律,通过有限元分析研究了不同参数的影响规律,并为提高GFRP锚杆在基坑工程应用的可行性,进一步探讨了常见锚具失效的机理,开发设计了新型锚杆锚具。结果表明：GFRP锚杆在拉拔过程中,轴力沿锚杆杆体呈指数型衰减,最后趋近于零,存在一个临界锚固深度,大部分轴力作用范围为0~4m左右；剪应力分布具有峰值点,大致位于离端口0.5m处,最大剪应力峰值为2.27MPa,剪应力发挥的主要区间在0.5m~3.5m范围内；轴力分布范围扩大的速率远小于拉拔荷载增加的速率,当荷载增加到极限荷载的50%时,应力分布范围趋近于最大传递距离；上覆压力变化对锚杆轴力传递范围没有明显影响；当粘聚力和内摩擦角增加到一定值时,对锚杆轴力影响开始下降；新型GFRP锚具能有助于GFRP锚杆发挥出其强抗拉特性,具有良好的工程应用价值。     

一种新型聚合物辅助法制备SrCoO3电催化剂及其OER性能研究

提出了一种新型制备钙钛矿的方法-PVA聚合物辅助法,并成功制备了SrCoO_3电催化剂.与其他的合成方法相比,该方法合成时间更短,步骤简洁,便于规模化生产.与传统PEI聚合物辅助法相比,PVA更环保,煅烧过程中无有毒有害气体产生.对SrCoO_3样品进行了XRD和BET表征,并在0.1 mol/L KOH溶液中测量了其OER性能.结果表明,该方法适合大规模合成高性能钙钛矿材料.     

“二三结合”开发模式渗流特征研究

L油田B区块开展"二三结合"实验区,"二三结合"开发模式渗流特征对区块的合理高效开发具有重要意义。为了明确其渗流特征,利用油藏数值模拟软件Eclipse建立代表意义的油藏数值模型,研究区块"二三结合"开发模式下原射孔层和补孔层的渗流特征,分析了"二三结合"开发模式下,不同开发阶段综合含水率、采出程度、井底压力、地层压力及含水饱和度的变化特征。研究表明,"二三结合"开发模式先通过水驱开发挖潜原射孔层剩余油,提高厚油层顶部剩余油的采出程度,再通过聚合物驱进一步提高开发效果,通过水驱与聚驱的综合作用,最终得到较好的开发效果。     

基于BaLuF5∶Yb3+,E3+纳米晶掺杂的聚合物光波导放大器

为提高聚合物光波导放大器的增益性能,利用高温法合成了BaLuF5∶Yb3+,Er3+纳米晶,并分别对纳米晶的形貌、晶体结构和近红外发射特性进行了表征.测试结果表明,纳米晶平均粒径为13 nm,并在1 530 nm处具有较强的发射,荧光半高宽为50 nm.将合成的纳米晶掺杂入SU-8聚合物作为光波导放大器的芯层材料,使用光刻显影等工艺,在表面长有二氧化硅的硅衬底上制备出了聚合物光波导放大器.当980 nm波长泵浦光功率为280 mW、信号光波长为1 530 nm且功率为0.1 mW时,在长度为1.1 cm的光波导放大器中,获得了3.95 dB的相对增益.     

GFRP玻璃纤维增强聚合物筋材技术现状和发展趋势

GFRP玻璃纤维增强聚合物筋材按增强纤维种类分为碳纤维筋材(CFB)、玻璃纤维筋材(GFB)、芳纶纤维筋材(AFB)和玄武岩纤维筋材(BFB)。其既具有钢筋的高强特性,又具有耐腐蚀的特点,特别对潮湿、含氯离子的环境极不敏感,因此可以显著地提高混凝土材料的耐腐蚀性能,较好地解决混凝土材料在复杂环境中容易腐蚀导致结构失效的问题。目前国内外此项技术正迅猛发展,但是在我国要真正广泛应用到工程建设中,尚需要从设计和施工等方面进行研究和大力推广。     

疏水缔合聚合物溶液性能及其驱油效果

针对胜利油田高温高盐的油藏环境,设计合成了一种具有梳型结构的疏水缔合聚合物,系统考察了该聚合物溶液的增黏性、耐温抗盐性、长期稳定性、注入性和驱油效果。实验结果表明,随着浓度的增加,溶液黏度呈指数增长,增黏性强。在高温高盐条件下,该疏水缔合聚合物溶液黏度均比常规聚丙烯酰胺溶液高,表现出优异的耐温抗盐性能。在90℃条件下,随老化时间增加,溶液黏度先增加后降低,60 d后溶液黏度值大于40 mPa·s,表现出优异的长期稳定性。随注入量增加,压力先增加后趋于平衡,达到0.5 MPa,表明其注入性良好。当注入浓度一定时,随着注入倍数的增加,提高原油采收率幅度先增大后趋于稳定;当注入倍数一定时,随疏水缔合聚合物浓度的增加,提高采收率幅度增大。