热活化高岭土制备地质聚合物研究

将高岭土与氢氧化钠按不同的质量比混合,在980℃下煅烧35 min进行固体活化,生成硅、铝前聚物.选取碱/土配比最佳的活化产物,经加水、成型和养护,制成有一定抗压强度的地质聚合物.采用FTIR、XRD和SEM方法对原料、活化产物和地质聚合物的表面键合、物相及微观结构进行分析.结果表明,高岭土的特征—Si—O—Si(Al)链在加碱热活化过程中断裂,形成无序的硅、铝前聚物,这些高能的硅、铝前聚物经水化生成具有连续有序三维—Si—O—Si(Al)网状结构的地质聚合物.这种加碱固体热活化方法可有效利用天然硅铝酸盐合成地质聚合物.     

生物质热解过程中焦油形成机理的研究

以组成生物质的纤维素和木质素为研究对象,考查了焦油的成分随温度的变化关系,并对焦油的形成机理进行探讨.实验结果发现:纤维素在热解过程中收集到的焦油组成主要以酸、醛、酮、酚为主,且随温度的增加,焦油组成中的酸、醛、酮、酚组份发生二次热裂解向苯、萘等芳香化程度增加的过程转化,而木质素在热解过程中收集到的焦油组成主要以苯、甲苯以及多环芳烃为主,且随温度增加,甲苯进一步向苯及多环芳烃进行转化.     

水葫芦水热碳化过程中焦炭物化结构演变特性

以水葫芦为原料,利用高温高压反应釜对240℃、停留时间0.5~24.0h下水热炭物化结构的演变特性进行分析.研究发现:不同停留时间下焦炭的产率及O/C和H/C原子比的范围分别为22.17%~31.67%,0.19~0.45和0.94~1.51,焦炭的热值范围为16.83~20.63 MJ/kg.通过对焦炭进行分析测试,探讨水热炭的生成机理以及炭微球的形成机制,结果表明:4.0h后延长停留时间对焦炭的化学特性没有明显的影响;但是随着时间的进一步延长,水热炭却表现出较好的结构特性,可以观察到焦炭表面有大量微球的生成,具有典型的核壳结构,炭微球的表面含有大量的活性含氧官能团,内部则为低活性的含氧官能团;水热炭比表面积随着时间的延长先增大后减小.     

含蜡原油结构形成机理研究

基于蜡与沥青的红外光谱、含蜡模拟油微观结构以及结晶学理论,对含蜡原油结构形成机理进行了探讨。研究表明,含蜡原油结构形成的机理就是晶核形成、蜡晶生长和蜡晶颗粒连接的机理,其基本条件包括:高分子蜡或沥青质、胶质等大分子物质形成晶核;蜡晶随蜡分子与晶核间的相互作用增大而不断形成与生长,并形成蜡晶颗粒;蜡晶颗粒相互作用增强,致使颗粒彼此接触、“搭架”形成结构。弄清含蜡原油的结构形成机理,有助于含蜡原油的降凝降粘机理及其低温流动改进技术的研究。     

共混聚丙烯腈凝固过程中微孔形成机理的研究

有关共混聚丙烯腈纤维湿法纺丝过程中微孔形成的机理,报道甚少.我们曾经发现:对于聚丙烯腈/醋酸纤维素(PAC/CA)共混纤维,两种高聚物凝胶的收缩差异是形成微孔的条件之一.最近,我们对成孔机理作了进一步研究,通过对多种共混纤维,例如:聚丙烯腈/聚醋酸乙烯(PAC/PVAc),聚丙烯腈/丙烯腈-苯乙烯共聚物(PAC/AS)和聚丙烯腈/丙烯腈-醋酸乙烯共聚物(PAC/AVAc),以及在两种溶剂路线中(二甲基甲酰胺DMF和硫氰酸钠NaSCN)的研究,发现一个新的成孔条件,共混高聚物原液在凝固时,两种高聚物不是同时沉淀,而是异步的.     

液态金属Al凝固过程中大团簇结构的形成与演变机理

采用分子动力学方法, 对含有400000个Al原子的液态金属大系统在凝固过程中纳米级大团簇结构的形成、演变特性进行了模拟研究, 并采用中心原子法、键对分析技术与原子团类型指数法(CTIM)相结合, 描述了各种类型的基本原子团结构组态. 结果表明: 在所有的键型与原子团类型中, 以1551键型以及由1551键型所构成的二十面体原子团(12 0 12 0)的数量最多, 它们在液态金属Al的微观结构转变中起着决定性的作用; 纳米级大团簇(含有多达150个原子)是由一些大小尺寸相差较大的中、小团簇通过拉锯式(得而复失、失而复得)的相互竞争形式不断兼并、演变后, 相互连接而成, 而不是以某一个原子为中心按一定规则堆积为多个壳层而成, 这正是与由气相沉积、离子溅射等方法所获得的团簇结构的本质差别所在; 虽然纳米级大团簇结构的形状和大小各不相同, 但都具有突出的角隅, 正好成为液态金属凝固过程中形成各种支晶结构的起点.     

低频电磁铸造过程中温度场的形成机理

通过理论解析研究了电磁场引起铸造过程中温度场改变的原因,并通过在铸造过程中连续测温的方法进行了实验验证.结果表明,低频电磁铸造对温度场产生影响的主要原因是低频电磁场引起熔体强制对流.强制对流对熔体产生强烈的搅拌作用,促进了熔体内部的热交换,加强了熔体与结晶器壁(石墨环)以及熔体和固液界面的传热,使熔体温度场非常均匀,接近于同一温度.研究还发现,低频电磁铸造过程对浇注温度不敏感,改变浇注温度,结晶器内熔体温度变化不大.     

纳米压印过程中的聚合物流变机理

针对紫外纳米压印工艺,采用有限元软件对光刻胶的流变填充过程进行了模拟.根据紫外压印中光刻胶黏度系数小的特点,建立了基于黏性流体的模型,采用流固耦合的ALE（Arbitrary Lagrange Euler）方法,系统分析了模板的周期性、占空比、深宽比及非周期结构对光刻胶填充效果的影响.结果表明,相对于非周期模板,周期结构的模板所能引起的图形转移缺陷小;占空比及深宽比对小周期模板比大周期模板的影响大.进行了纳米压印实验,实验结果与仿真结果吻合,说明了仿真的可信,可以作为模板结构设计及表面处理工艺的依据.     

热压印聚合物成型体脱模过程中接触脱离分析

热压印光刻技术中,聚合物成型体在脱模阶段的变形破损关系到压印质量的高低。为了提高热压印质量,研究脱模过程中模板和聚合物成型体之间的接触力变化至关重要。采用理论分析、模型试验和有限元法数值模拟分析热压印脱模中的接触脱离过程,得到不同脱模位移的等效应力云图和脱模接触力变化曲线。结果显示:脱模过程中聚合物微结构的根部和顶部边缘有应力集中和变形现象,通过计算聚合物根部节点和顶部节点的接触力大小,得出接触力峰值是聚合物出现应力集中和变形的原因。实际脱模操作时应加强对聚合物成型体根部和顶部边缘的保护,通过增涂低表面能的抗粘剂降低模板和聚合物成型体间的脱模接触力,达到减少压印缺陷、提高压印质量的目的。     

吉林省抚松县矿泉水形成机理及过程模拟研究

本文根据在抚松县收集的水样以及测定的数据,做出Piper三线图以及分析了水化学特征;对水中氘氧同位素进行检测和含量分析,得知补给来源为大气降水并根据氘的高程效应计算出补给高程在1000~1500m之间,补给区域为自然保护区内、露水河镇的北部与东部、东岗镇及漫江镇的西南侧;利用放射性同位素氚计算了地下水年龄为30~50年,并定性分析为现代水;运用Phreeqc软件中反向水文地球化学模拟模块对研究区三条路径上的水岩相互作用做了模拟,得知钾钙离子主要来源于钾、钙长石,镁离子主要来源于白云石,钠离子主要来源于岩盐和阳离子交换反应,锶来源于菱锶矿、钾长石、钙长石当中,偏硅酸来源于长石和伊利石。对于矿泉水的形成前人一般从地质构造和水动力条件方面分析,且在抚松当地的矿泉水研究甚少,本文从质到量及时间空间的角度上系统地分析了抚松当地矿泉水的形成机理。     

软岩在饱水过程中微观结构变化规律研究

针对广东地区重大工程中几种典型软岩的基本类型和特点，设计了若干软岩饱水软化试验，探讨了不同类型软岩在各种不同饱水状态和饱水时间后微观结构的基本特征；在此基础上，揭示了不同类型软岩微观结构的动态变化规律，为软岩饱水后力学性质的变化规律和软化机制研究奠定了微观学基础。     

玻璃碳结构形成过程分析

利用Ｒａｍａｎ光谱及Ｘ射线衍射研究了玻璃碳制备过程中的变化规律．随着酚醛树脂不断降解,同时游离出ｓｐ２和ｓｐ３态碳原子,ｓｐ２态碳原子在微区形成不完整的石墨结构．ｓｐ３态碳原子则以非晶形式存在,其含量在９５０℃左右达到最高．由于内应力释放,ｓｐ３态碳原子转变为ｓｐ２态,导致微区结构石墨化．９５０℃成为玻璃碳的石墨化起始温度．     

喷雾干燥过程的热干燥机理研究及其仿真

喷雾干燥技术的热干燥机理十分复杂,机理的研究一般采用实验的方法,本文分析喷雾干燥过程的机理,理论推导了逆流喷雾干燥过程一维双向静态数学模型,并用MATLAB对其进行仿真,仿真结果说明,增大空气量比提高空气温度具有更好的技术经济性。     

热致型液晶聚合物的玻璃态结构及形成热力学和动力学

利用热台偏光显微镜、差示扫描量热法(DSC)、广角X-射线衍射(WAXD)等分析测试手段,对聚1,4-苯二氧乙酸-1,8-二氧代辛撑基二苯酚酯的织态结构及相态进行了研究。结果表明,该聚合物在经过一次加热冷却循环后。生成了液晶玻璃态。对相转变的转变熵值的分析表明,上述结论是正确的。并在热力学与动力学共同作用的基础上,讨论了热致型液晶聚合物液晶玻璃态的形成,提出了固化温度大于结晶温度是液晶玻璃态产生的必要条件。     

冷轧带钢切边过程中缺陷形成机理及其影响因素研究

针对带钢剪切过程中产生的边部缺陷问题,充分考虑到带钢切边设备的结构和剪切工艺特点,在研究了带钢切边机理及力学变化的基础上,通过大量的现场调研以及带钢切边断面的微观形貌分析,揭示出了带钢剪切过程中边部缺陷形成机理,深入分析了边部缺陷影响因素,并根据不同缺陷的类型特点,提出从切边设备工艺优化入手的边部缺陷治理方案,减少了带钢切边缺陷,提高了切边质量控制水平,可以为企业带来较大的经济效益。     

煤中脂肪族硫醚结构氧化过程机理

应用Gaussian 03程序,采用密度泛函(DFT)方法,在B3LYP/6-31G(d,p)水平下研究煤中脂肪族硫醚结构(C_6H_5CH_2SCH_3)吸附O_2分子及氧化反应过程的能量变化,确定分子间氧化反应机制,为预防煤炭自燃奠定理论基础。由计算结果可知,煤中C_6H_5CH_2SCH_3结构物理吸附O_2分子形成复合物Ⅰ,形成过程是一个无势垒的过程,在热力学上是稳定的。煤中C_6H_5CH_2SCH_3结构与O2分子的相互作用距离dS-O为2.582A,经CP校正后的相互作用能为-20.60kJ/mol。分析复合物Ⅰ的电子密度变化,可确定其相互作用为范德华力,属于物理吸附。当复合物Ⅰ吸收足够的能量,将进一步发生化学反应。煤中C_6H_5CH_2SCH_3结构氧化反应共有5条反应路径,Path 4是反应的主反应路径,其产物P_3(C_6H_5CH_2SOH+CH_2O)是反应的主产物。经分析发现:煤中C_6H_5CH_2SCH_3结构易发生初步氧化,仅需12.36kJ/mol的能量,物理吸附一个O2分子释放的能量足以提供,但若要深度氧化将Path 4进行下去,需要再从外界吸收相当于物理吸附5个O_2分子释放的能量。     

下辽河平原第四纪盐卤水形成与演化机理研究

盖卤水(按照国家标准分类,盐水总矿化度为30～50g/L.卤水总矿化度大于50g/L)含有丰富的矿物质和微量元素,是一种宝贵的液态矿-工业原料水,下辽河平原的盐卤水不是单纯的浓缩海水,其形成与演化受到地质、水文、气候等多方面目素控制.经过了离子交换吸附作用和混合作用等复杂的化学演变.经过了形成阶段和迁移演化阶段两个不同的阶段,是一种沉积水.     

淀粉水热还原铬酸钠过程动力学研究

为避免传统氧化铬工艺所产生的含铬副产物对环境的污染,本文提出了用淀粉水热还原铬酸钠生产氧化铬的新工艺。在对水热还原过程的反应规律及反应机理进行分析的基础上,对淀粉水热还原铬酸钠过程的动力学进行了研究,调查了影响六价铬还原转化率的因素。结果表明,反应温度、反应物浓度和反应时间是主要因素。选择等温、恒容、不可逆反应动力学模型来描述其反应过程,其动力学方程为：r=-d［Cr(Ⅵ)］/dt=1.367×10¹³e^{-100.566×1000/RT}［Cr(Ⅵ)］［St］,即指前因子、表观活化能和总反应级数分别为1.367×10¹³L/(mol·h)、100.566kJ/mol和二级或拟二级。该反应属化学反应控制,对Cr（Ⅵ）和淀粉均表现为一级或拟一级。     

聚乙烯微孔材料微观结构形成过程研究

超高相对分子质量聚乙烯 (UHMWPE)微孔材料中的微孔结构是通过热致相分离方法 (Thermally Induced Phase Separation, TIPS)形成的。TIPS过程涉及到聚合物-溶剂二元体系,二元体系的相分离过程对微观结构的形成有很大影响。通过UHMWPE 石蜡油二元体系平衡态和非平衡态相图的测定,利用扫描电子显微镜(SEM)研究了二元体系的相分离过程以及不同冷却速度下形成的微观结构。