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关键词： 两亲性高分子   水合物抑制剂   聚酰胺   疏水改性   理化性质   差示量热扫描法   核磁氢谱  

摘要： 在深海天然气钻井工业，因为一些烷烃类气体分子被水分子困在笼状结构里，所以形成对输气管道具有破坏力的天然气水合物固体。研究发现，添加化学试剂将减慢或减少天然气水合物的生成，此类化学试剂被称之为天然气水合物抑制剂。过去，研究水合物抑制剂的注意力大多集中在新型抑制剂的制备和抑制性能的比较上，对抑制剂与水的相互作用缺乏深入、系统的研究。所以，研究带有非极性烷基基团的聚合物与水的相互作用至关重要。从聚合物的结构与性能之间的关系出发，可以更好地理解水与两亲性高分子之间的相互作用原理，还可能有助于设计出新颖的聚合物型的抑制剂，同时为工业上的应用提供科学依据。\n 首先，本工作以水溶性的聚酒石酰乙二胺（PETA）为基础，使用一系列的烷基（异丙基、正丁基、环戊基和环己基）异氰酸酯分别对其改性，得到4种新型两亲性聚酒石酰乙二胺。接下来，由红外光谱和核磁氢谱分析技术证明聚酒石酰胺的结构与预期结构无出入；由凝胶渗透色谱(GPC)分析技术测量产物的数均、重均分子量（Mn、Mw）和多分散指数（D），结果显示，聚合物的分子量在30000左右。\n 本工作的第二部分使用差示量热扫描法(DSC)和低场核磁共振(LF-NMR)技术对两亲性聚酒石酰胺与水的相互作用加以表征。抗冻活性系数AF的测量结果显示，疏水改性的聚酒石酰胺抗冻活性系数更高。分析在聚合物中所含不可冰冻束缚水(NFBW)的结果表明，从异丙基改性开始，到正丁基改性的聚酰胺，再到环戊基，最后到环己基改性的聚合物，所含不可冰冻束缚水的量逐渐增加；由环己基基团改性的聚合物比传统的天然气水合物抑制剂，如PVP和PVCap，能形成更多的结合水。比热容Cp的测量结果显示，该系列高分子里的水分子的比热容显著增加：在30℃时比热容比纯水的更大，并且在-25℃时比热容较冰的比热容也更大。这说明高分子和水之间的疏水相互作用的增强导致了水的比热容增加。利用LF-NMR技术测量的自旋-自旋弛豫时间(T2)讨论了水在聚合物中的分布状态。结果显示，聚合物中水分子状态可以分为转动较慢的紧密结合水和转动较快的弱结合水。因此，疏水改性的聚酒石酰胺的水化性质有所增长。\n 本工作的最后一部分工作，合成、改性并表征了聚柠檬酰1,3-丙二胺。DSC对NFBW和CP的测试结果表明：此类聚柠檬酰胺及其改性产物的不可冰冻束缚水的含量很高，疏水改性后的聚酰胺的NFBW值甚至大于VC713；聚柠檬酰1,3-丙二胺中水的Cp低于纯水的Cp，改性后的聚柠檬酰1,3-丙二胺中水的Cp高于纯水的Cp。

ISBN: (纸本)9787030468741

关键词： 超高分子量聚乙烯   玻璃微珠   氮化硼   硅烷偶联剂KH-560   摩擦磨损  

摘要： 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)作为一种性能优异的工程塑料,其使用范围相当广泛,但也存在一定的局限性,如耐热性、耐磨粒磨损性能较差。本文分别用无机填料玻璃微珠和氮化硼(BN)对UHMWPE进行了填充改性,及通过硅烷偶联剂KH-560对UHMWPE进行交联改性,研究了玻璃微珠／UHMWPE、BN/UHMWPE和交联UHMWPE复合材料的摩擦磨损性能。1.采用热压成型工艺制备了偶联玻璃微珠填充的UHMWPE复合材料,通过万能材料试验机、洛氏硬度计考察了玻璃微珠含量对复合材料力学性能、硬度的影响,对复合材料进行了XRD、DSC、TMA测试分析,通过热变形、维卡温度测定仪考察了玻璃微珠含量对复合材料维卡软化温度的影响,通过高速环块磨损试验机和自制砂浆磨损水浴实验装置考察了玻璃微珠含量对复合材料耐摩擦磨损性能的影响,通过扫描电子显微镜观察复合材料磨损表面形貌并分析了其磨损机理。结果表明：偶联玻璃微珠在UHMWPE体系中起填充增强作用,能有效提高复合材料的硬度、维卡软化温度、熔点和玻璃化转变温度,从而降低材料的摩擦系数与磨耗。维卡软化温度最多能提高12.5%,而磨损质量最多能降低62%,玻璃微珠含量在5-20%之间效果明显,材料的力学性能随玻璃微珠的含量增加而有所下降。2.采用热压成型工艺制备了偶联BN填充的UHMWPE复合材料,通过万能材料试验机考察了BN含量对复合材料力学性能的影响,通过热变形、维卡温度测定仪、DSC和TMA对复合材料的热学性能进行研究,对复合材料进行了XRD分析,通过高速环块磨损试验机和自制砂浆磨损水浴装置考察了BN含量对复合材料摩擦磨损性能的影响,通过3D激光共聚焦显微镜观察复合材料磨损表面形貌并分析了其磨损机理。结果表明：少量BN在UHMWPE基体中起填充增强作用,能有效提高复合材料的拉伸强度和结晶度,降低材料的摩擦系数与磨耗,但对维卡软化温度、熔点、玻璃化转变温度等影响不大。BN含量为1%时复合材料的综合性能最佳,磨损质量与纯UHMWPE相比降低了84%,摩擦系数与纯UHMWPE接近。3.采用热压成型工艺制备了硅烷偶联剂KH-560交联的UHMWPE复合材料,通过FT-IR、XRD测试分析了KH-560交联的可行性,并测定了不同含量KH-560与UHMWPE凝胶率的关系,通过万能材料试验机考察了KH-560含量对复合材料力学性能的影响,通过热变形、维卡温度测定仪对复合材料的热学性能进行了研究,通过高速环块磨损试验机和自制砂浆磨损水浴装置考察了KH-560含量对复合材料摩擦磨损性能的影响,通过3D激光共聚焦显微镜观察复合材料磨损表面形貌并分析了其磨损机理。结果表明：KH-560含量在0.5%-1%之间,UHMWPE的凝胶率基本达到饱和,当KH-560含量为0.5%时,复合材料有最大的拉伸强度和维卡软化温度,断裂伸长率也较高,此时复合材料的磨损量最低,与纯UHMWPE相比降低了约72%。本文通过物理填充和化学交联的方式研究了三种不同的UHMWPE复合材料,分别为玻璃微珠/UHMWPE、BN/UHMWPE和交联UHMWPE,发现改性得到的三种复合材料的磨耗均比纯的UHMWPE显著降低。其中玻璃微珠/UHMWPE复合材料有更高的维卡软化温度和硬度,BN/UHMWPE复合材料拉伸强度和结晶度得到明显提高,交联UHMWPE复合材料的凝胶率、拉伸强度有显著增加,这些都有助于UHMWPE材料在更大井深、更高地层温度的油井中使用。

ISBN: (纸本)9787030468741

ISBN: (纸本)9787040446876

关键词： Fiber crops   Biomass saccharification   Pretreatments   Cellulose crystallinity   DP of cellulose   Wall polymer features   ENZYMATIC DIGESTIBILITY   STEAM EXPLOSION   CELL-WALLS   LIGNOCELLULOSE CRYSTALLINITY   H2SO4 PRETREATMENTS   WHEAT-STRAW   LIGNIN   CELLULOSE   HYDROLYSIS   L.  

摘要： Jute, kenaf, and ramie are important fiber crops in the textile industry, but their core stalks have not been well used. In this study, three fiber crops were examined with enhanced hexoses yields (% cellulose) up to 4.8-, 3.6-, and 1.9-fold from enzymatic hydrolysis of the steam-exploded stalks. Sequential dilute acid/alkali pretreatments achieved the increased hexoses yields up to 7.6-, 4.8-, and 2.8-fold. Without steam explosion, the three crops could increase hexoses yields under extremely high concentrations of NaOH (12% to 16%). While kenaf and ramie mainly showed hemicelluloses removal with steam explosion, jute exhibited an effective co-extraction of hemicelluloses and lignin, which greatly reduced its cellulose DP, hemicellulosic Xyl/Ara, and G-monomer. These findings explain why jute had the highest hexoses yield among the three crops and also suggest that G-monomer and Xyl may interact in a way that mainly determines wall polymers co-extraction with steam explosion.

关键词： 高分子化学   高分子物理   生物功能材料   教学探索  

摘要： 《高分子化学与物理基础》是高分子材料与工程、生物功能材料等专业的专业基础课,也是材料化学、应用化学等专业的选修课。本文针对本校高分子化学与物理在生物功能材料专业教学中体现的学时少、教学内容广等特点,探讨如何提高该学科的教学质量,激发学生的探知欲望、强化学生的创新意识和能力等问题,提出合理安排教学内容、理论联系实际、多种教学方法相结合、网络教学方法的运用、开展互动式教学等具体措施,提高教学效率。

关键词： 高分子物理   教学探讨   课程主线   教学效果  

摘要： 随着地区发展定位和学校教学计划的修改,《高分子物理》成为材料化学专业的基础课程.结合学院课程安排和教学实践,从明确高分子的特点、理清课程主线与内容、理解基本概念和认识生活中的典型实例四个方面对《高分子物理》的教学进行探讨,旨在提高课程内容的逻辑性与整体性,增强学生的兴趣与主动性学习,以实现教学效果的优化.

关键词： 分子模拟   高分子物理   教学  

摘要： 高分子物理是研究高分子材料微观结构、运动模式、物理性能及它们相互之间关系的一门重要基础性科学。高分子材料微观结构和运动模式难以在实验上直接被观察到,较抽象,这使得学生难以理解。我们利用分子模拟方法直接从分子尺度展示高分子材料的微观聚集态结构的演变过程,使学生更容易理解高分子物理中的相关现象和理论。

关键词： 高分子物理   案例教学   教学改革  

摘要： 我们通过建立关于丁苯橡胶的具体科研案例,对高分子物理课程的案例教学法进行了探索。案例教学法不但可以提高学生的学习效率,而且能充分培养学生分析并解决问题的能力及创新意识。授课过程中突出了师生互动性,激发了学生的学习热情,从而实现了高分子物理课程的启发式、讨论式、参与式教学。