离子液体法制备再生纤维素/角蛋白共混膜的研究

合成了离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl),以其为溶剂溶解羊毛角蛋白和纤维素,并制得再生纤维素/角蛋白共混膜.通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热失重分析仪(TGA)及强度测试仪等对共混膜的性能进行表征.测试结果表明:与单一原料组分相比,共混膜具有较高的热稳定性,但力学性能有所降低,此外,羊毛角蛋白再生前后的结构并未发生显著变化     

K2Ti6O13晶须增强角蛋白膜的力学性能表征

以六钛酸钾(K2Ti6O13)晶须作为增强体,制备了不同晶须质量分数和分散程度下的复合膜,并采用扫描电子显微镜(SEM)、强力仪和有限元分析(FEA)软件对复合膜的结构与性能进行考察.SEM观察结果表明,裂纹启裂于晶须头端与基体的界面处,可将复合膜断裂特征归纳为桥式短纤维破坏模型.力学试验结果表明,在晶须质量分数为3%且晶须分散均匀时,复合膜的综合力学性能最佳.对建立的二维细观结构有限元模型进行分析发现,有限元方法能够较好地解释微米晶须增强机理和复合膜失效机制.     

模量对反射裂缝应力强度因子影响分析

为了研究模量对反射裂缝应力强度因子的影响,应用有限元软件ABAQUS建立了含反射裂缝的路面模型,分析了当路面各结构层模量变化时裂缝尖端应力强度因子的变化情况.计算表明:模量变化对反射裂缝应力强度因子影响较大,裂缝尖端应力强度因子随着面层各层位模量的增加而增大,随着基层各层位和土基模量的增加而降低.其中土基模量变化对裂缝尖端应力强度因子的影响最大.对于面层和基层各层位,距离裂缝越近,则其层位模量变化对应力强度因子的影响也越大.     

CMC/Tb-Eu荧光性膜的结构与性能分析

采用流延法制备了含有CMC/Tb-Eu(CTE)的羧甲基纤维素(CMC)复合荧光膜,研究了CTE悬浮液的流变性能,并由傅里叶变换红外光谱(FTIR)、原子力显微镜(AFM)、荧光光谱(FL)以及力学测试对复合膜的结构与性能进行了表征.流变学结果表明,质量分数为2%～6%的CTE悬浮液保持了CMC溶液剪切变稀的流变特征.FTIR表明:膜的形成过程并未改变CTE粒子的化学结构,即Tb~(3+)或Eu~(3+)与CMC发生配位和离子交换反应;当激发波长为374 nm时,复合膜发射Tb~(3+)和Eu~(3+)的特征荧光光谱,其中在543 nm处的发射峰荧光强度最大,为Tb~(3+)的~5D_4→~7F_5发射;当CTE添加量为0.2 g时,膜的荧光强度最强.力学性能显示,CTE含量增加可同时提升膜的拉伸模量和抗张强度,断裂伸长率变化没有显著性差异,膜的最大拉伸模量为4.179 GPa,最大抗张强度为78.76 MPa.     

堆石坝面防渗膜-垫层料界面力学特性试验研究

堆石坝面防渗土工膜与垫层料界面的力学特性关系到防渗体的抗滑稳定性以及整个大坝的安全性.采用土工合成材料界面直剪拉拔仪分别对复合膜和HDPE纯膜与无砂混凝土及聚合物透水混凝土两种垫层料、加糙PVC膜与表面复合细骨料聚合物透水混凝土的界面力学特性进行了试验研究.试验结果表明:HDPE纯膜与两种垫层界面的剪应力-剪位移关系具有不同程度的应变软化特征,界面峰值强度高于残余强度;而复合膜与两种垫层界面的剪应力-剪切位移关系无明显软化现象;复合土工膜与两种垫层界面抗剪强度高于纯膜与两种垫层界面的抗剪强度;聚合物透水混凝土和无砂混凝土与复合膜界面抗剪强度差别不大,聚合物透水混凝土界面抗剪强度略低;糙面PVC膜与表面为细骨料聚合物透水混凝土的咬合力较大.     

机械载荷作用下三维功能梯度板的断裂分析

为了深入理解功能梯度材料断裂失效问题,利用有限元方法获得了三维功能梯度材料裂纹尖端的应力强度因子,研究了功能梯度材料模量比对应力强度因子的影响,尤其是考察了不同材料属性分布形式下功能梯度材料裂纹尖端的应力强度因子.计算表明:当裂纹靠近自由表面时裂纹尖端应力强度因子表现出复杂特性;材料模量比和材料属性分布形式对应力强度因子的影响显著.     

堆石坝面防渗膜-垫层料界面力学特性试验研究

堆石坝面防渗土工膜与垫层料界面的力学特性关系到防渗体的抗滑稳定性以及整个大坝的安全性.采用土工合成材料界面直剪拉拔仪分别对复合膜和HDPE纯膜与无砂混凝土及聚合物透水混凝土两种垫层料、加糙PVC膜与表面复合细骨料聚合物透水混凝土的界面力学特性进行了试验研究.试验结果表明：HDPE纯膜与两种垫层界面的剪应力-剪位移关系具有不同程度的应变软化特征,界面峰值强度高于残余强度;而复合膜与两种垫层界面的剪应力-剪切位移关系无明显软化现象;复合土工膜与两种垫层界面抗剪强度高于纯膜与两种垫层界面的抗剪强度;聚合物透水混凝土和无砂混凝土与复合膜界面抗剪强度差别不大,聚合物透水混凝土界面抗剪强度略低;糙面PVC膜与表面为细骨料聚合物透水混凝土的咬合力较大.     

交通荷载作用下沥青路面裂缝尖端的应力强度因子分析

考虑沥青混合料粘弹性断裂力学行为,对于沥青路面的开裂或反射性裂缝的扩展行为研究具有重要意义.基于粘弹性断裂理论,采用非线性有限元软件ABAQUS,分析交通动荷载作用下不同车速、不同基层模量对含有裂缝路面结构体系的位移场和应力场的影响.计算结果表明:裂缝尖端应力强度因子变化曲线随着车速的增加发生移动,且峰值几乎不变;随着基层模量的增加,应力强度因子增大.在偏荷载作用下裂缝尖端应力强度因子由KⅠ、KⅡ组成,当基层模量较小时裂缝尖端应力强度因子主要表现为KⅡ,随着弹性模量的增加KⅠ增大,KⅡ几乎保持不变.     

支撑型复合高分子膜材料的制备与表征

采用浸没沉淀法、织物为支撑体制备复合型高强度膜材料.提出了支撑材料的筛选方案,研究了带支撑的复合膜在成膜过程中的起皱原因,并成功制备了支撑型复合膜.考察了不同质量分数的聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PSF)收缩率、拉伸强度、平均孔径、纯水通量等因素对复合膜性能的影响.采用膜通量、孔径分析、力学强度、扫描电镜( SEM)、收缩率对复合膜进行分析与表征.结果表明:高分子材料在成膜过程中的收缩与支撑材料的收缩的差异可能是起皱的重要原因.收缩率大于50％,起皱收缩明显;收缩率低于40％,复合膜平整.所制备的高强度复合膜的拉伸强度大于35 MPa,膜孔径为0.07～0.6μm,水通量为5 000～ 17 000 L/(m2·h·MPa).     

巯基乙醇还原法提取羊毛角蛋白

研究用巯基乙醇还原法提取羊毛角蛋白问题,探讨了巯基乙醇的浓度对羊毛溶解率的影响规律.用质谱仪测定溶解后的角蛋白的分子量.结果显示,当巯基乙醇在溶解系统中的浓度超出一定值时不会引起进一步的溶解,反应温度是影响羊毛溶解的重要因素,随着反应温度的升高,羊毛溶解率增加,但角蛋白的大分子链会过分降解.因此,在巯基乙醇还原法中,只要采用合适的反应温度,不仅能够溶解羊毛,而且角蛋白大分子链也不会过分降解.