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树脂动态力学性能研究论文

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树脂动态力学性能研究论文

1. 玻璃纤维/碳纤维配比对环氧树脂性能有影响。2. 玻璃纤维和碳纤维都是常见的增强材料,它们的性能差异很大。玻璃纤维的强度和刚度相对较低,但价格便宜,耐腐蚀性好;碳纤维则具有高强度、高刚度、低密度等优点,但价格昂贵。因此在制备环氧树脂复合材料时,合理的玻璃纤维/碳纤维配比可以根据需要平衡材料的性能和成本。3. 通过研究不同配比的玻璃纤维/碳纤维增强环氧树脂复合材料的性能,可以更好地探究复合材料的力学性能、热学性能、耐腐蚀性能等方面的规律,为复合材料的应用提供理论基础和实践指导。

纤维增强树脂基复合材料常用的树脂为环氧树脂和不饱和聚酯树脂。目前常用的有:热固性树脂、热塑性树脂,以及各种各样改性或共混基体。热塑性树脂可以溶解在溶剂中,也可以在加热时软化和熔融变成粘性液体,冷却后又变硬。热固性树脂只能一次加热和成型,在加工过程中发生固化,形成不熔和不溶解的网状交联型高分子化合物,因此不能再生。复合材料的树脂基体,以热固性树脂为主。早在40年代,在战斗机、轰炸机上就开始采用玻璃纤维增强塑料作雷达罩。60年代美国在F—4、F—111等军用飞机上采用了硼纤维增强环氧树脂作方向舵、水平安定面、机翼后缘、舵门等。在导弹制造方面,50年代后期美国中程潜地导弹“北极星A—2”第二级固体火箭发动机壳体上就采用了玻璃纤维增强环氧树脂的缠绕制件,较钢质壳体轻27%;后来采用高性能的玻璃纤维代替普通玻璃纤维造“北极星A—3”,使壳体重量较钢制壳体轻50%,从而使“北极星A—3”导弹的射程由2700千米增加到4500千米。70年代后采用芳香聚酰胺纤维代替玻璃纤维增强环氧树脂,强度又大幅度提高,而重量减轻。碳纤维增强环氧树脂复合材料在飞机、导弹、卫星等结构上得到越来越广泛的应用。在化学工业上的应用编辑环氧乙烯基酯树脂在氯碱工业中,有着良好的应用。氯碱工业是玻璃钢作耐腐材料最早应用领域之一,目玻璃钢已成为氯碱工业的主要材料。玻璃钢已用于各种管道系统、气体鼓风机、热交换器外壳、盐水箱以至于泵、池、地坪、墙板、格栅、把手、栏杆等建筑结构上。同时,玻璃钢也开始进入化工行业的各个领域。在造纸工业中的应用也在发展,造纸工业以木材为原料,造纸过程中需要酸、盐、漂白剂等,对金属有极强的腐蚀作用,唯有玻璃钢材料能抵抗这类恶劣环境,玻璃钢材料已、在一些国家的纸浆生产中显现其优异的耐蚀性。在金属表面处理工业中的应用,则成为环氧乙烯基酯树脂重要应用,金属表面处理厂所使用的酸,大多为盐酸、基本上用玻璃钢是没有问题的。环氧树脂作为纤维增强复合材料进入化工防腐领域,是以环氧乙烯基酯树脂形态出现的。它是双酚A环氧树脂与甲基丙烯酸通过开环加成化学反应而制成,每吨需用环氧树脂比例达50%,这类树脂既保留了环氧树脂基本性能,又有不饱和聚酯树脂良好的工艺性能,所以大量运用在化工防腐领域。其在化工领域的防腐主要包括:化工管道、贮罐内衬层;电解槽;地坪;电除雾器及废气脱硫装置;海上平台井架;防腐模塑格栅;阀门、三通连接件等。为了提高环氧乙烯基酯树脂优越的耐热性、防腐蚀性和结构强度,树脂还不断进行改性,如酚醛、溴化、增韧等环氧乙烯基酯树脂等品种,大量运用于大直径风叶、磁悬浮轨道增强网、赛车头盔、光缆纤维牵引杆等。树脂基复合材料作为一种复合材料,是由两个或两个以上的独立物理相,包含基体材料(树脂)和增强材料所组成的一种固体产物。树脂基复合材料具有如下的特点:(1)各向异性(短切纤维复合材料等显各向同性);(2)不均质(或结构组织质地的不连续性);(3)呈粘弹性行为;(4)纤维(或树脂)体积含量不同,材料的物理性能差异;(5)影响质量因素多,材料性能多呈分散性。树脂基复合材料的整体性能并不是其组分材料性能的简单叠加或者平均,这其中涉及到一个复合效应问题。复合效应实质上是原相材料及其所形成的界面相互作用、相互依存、相互补充的结果。它表现为树脂基复合材料的性能在其组分材料基础上的线性和非线性的综合。复合效应有正有负,性能的提高总是人们所期望的,但有进材料在复合之后某些方面的性能出现抵消甚至降低的现象是不可避免的。复合效应的表现形式多样,大致上可分为两种类型:混合效应和协同效应。混合效应也称作平均效应,是组分材料性能取长补短共同作用的结果,它是组分材料性能比较稳定的总体反映,对局部的扰动反应并敏感。协同效应与混合效应相比,则是普遍存在的且形式多样,反映的是组分材料的各种原位特性。所谓原位特性意味着各相组分材料在复合材料中表现出来的性能并不只是其单独存在时的性能,单独存在时的性能不能表征其复合后材料的性能。树脂基复合材料的力学性能力学性能是材料最重要的性能。树脂基复合材料具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能好等优点,用于承力结构的树脂基复合材料利用的是它的这种优良的力学性能,而利用各种物理、化学和生物功能的功能复合材料,在制造和使用过程中,也必须考虑其力学性能,以保证产品的质量和使用寿命。1、树脂基复合材料的刚度树脂基复合材料的刚度特性由组分材料的性质、增强材料的取向和所占的体积分数决定。树脂基复合材料的力学研究表明,对于宏观均匀的树脂基复合材料,弹性特性复合是一种混合效应,表现为各种形式的混合律,它是组分材料刚性在某种意义上的平均,界面缺陷对它作用不是明显。由于制造工艺、随机因素的影响,在实际复合材料中不可避免地存在各种不均匀性和不连续性,残余应力、空隙、裂纹、界面结合不完善等都会影响到材料的弹性性能。此外,纤维(粒子)的外形、规整性、分布均匀性也会影响材料的弹性性能。但总体而言,树脂基复合材料的刚度是相材料稳定的宏观反映。对于树脂基复合材料的层合结构,基于单层的不同材质和性能及铺层的方向可出现耦合变形,使得刚度分析变得复杂。另一方面,也可以通过对单层的弹性常数(包括弹性模量和泊松比)进行设计,进而选择铺层方向、层数及顺序对层合结构的刚度进行设计,以适应不同场合的应用要求。2、树脂基复合材料的强度材料的强度首先和破坏联系在一起。树脂基复合材料的破坏是一个动态的过程,且破坏模式复杂。各组分性能对破坏的作用机理、各种缺陷对强度的影响,均有街于具体深入研究。树脂基复合材强度的复合是一种协同效应,从组分材料的性能和树脂基复合材料本身的细观结构导出其强度性质。对于最简单的情形,即单向树脂基复合材料的强度和破坏的细观力学研究,还不够成熟。单向树脂基复合材料的轴向拉、压强度不等,轴向压缩问题比拉伸问题复杂。其破坏机理也与拉伸不同,它伴随有纤维在基体中的局部屈曲。实验得知:单向树脂基复合材料在轴向压缩下,碳纤维是剪切破坏的;凯芙拉(Kevlar)纤维的破坏模式是扭结;玻璃纤维一般是弯曲破坏。单向树脂基复合材料的横向拉伸强度和压缩强度也不同。实验表明,横向压缩强度是横向拉伸强度的4~7倍。横向拉伸的破坏模式是基体和界面破坏,也可能伴随有纤维横向拉裂;横向压缩的破坏是因基体破坏所致,大体沿45°斜面剪坏,有时伴随界面破坏和纤维压碎。单向树脂基复合材料的面内剪切破坏是由基体和界面剪切所致,这些强度数值的估算都需依靠实验。杂乱短纤维增强树脂基复合材料尽管不具备单向树脂基复合材料轴向上的高强度,但在横向拉、压性能方面要比单向树脂基复合材料好得多,在破坏机理方面具有自己的特点:编织纤维增强树脂基复合材料在力学处理上可近似看作两层的层合材料,但在疲劳、损伤、破坏的微观机理上要更加复杂。树脂基复合材料强度性质的协同效应还表现在层合材料的层合效应及混杂复合材料的混杂效应上。在层合结构中,单层表现出来的潜在强度与单独受力的强度不同,如0/90/0层合拉伸所得90°层的横向强度是其单层单独实验所得横向拉伸强度的2~3倍;面内剪切强度也是如此,这一现象称为层合效应。树脂基复合材料强度问题的复杂性来自可能的各向异性和不规则的分布,诸如通常的环境效应,也来自上面提及的不同的破坏模式,而且同一材料在不同的条件和不同的环境下,断裂有可能按不同的方式进行。这些包括基体和纤维(粒子)的结构的变化,例如由于局部的薄弱点、空穴、应力集中引起的效应。除此之外,界面粘结的性质和强弱、堆积的密集性、纤维的搭接、纤维末端的应力集中、裂缝增长的干扰以及塑性与弹性响应的差别等都有一定的影响。树脂基复合材料的物理性能树脂基复合材料的物理性能主要有热学性质、电学性质、磁学性质、光学性质、摩擦性质等(见表)。对于一般的主要利用力学性质的非功能复合材料,要考虑在特定的使用条件下材料对环境的各种物理因素的响应,以及这种响应对复合材料的力学性能和综合使用性能的影响;而对于功能性复合材料,所注重的则是通过多种材料的复合而满足某些物理性能的要求。树脂基复合材料的物理性能由组分材料的性能及其复合效应所决定。要改善树脂基复合材料的物理性能或对某些功能进行设计时,往往更倾向于应用一种或多种填料。相对而言,可作为填料的物质种类很多,可用来调节树脂基复合材料的各种物理性能。值得注意的是,为了某种理由而在复合体系中引入某一物质时,可能会对其它的性质产生劣化作用,需要针对实际情况对引入物质的性质、含量及其与基体的相互作用进行综合考虑。树脂基复合材料的化学性能大多数的树脂基复合材料处在大气环境中、浸在水或海水中或埋在地下使用,有的作为各种溶剂的贮槽,在空气、水及化学介质、光线、射线及微生物的作用下,其化学组成和结构及各种性能会发生各种变化。在许多情况下,温度、应力状态对这些化学反应有着重要的影响。特别是航空航天飞行器及其发动机构件在更为恶劣的环境下工作,要经受高温的作用和高热气流的冲刷,其化学稳定性是至关重要的。作为树脂基复合材料的基体的聚合物,其化学分解可以按不同的方式进行,它既可通过与腐蚀性化学物质的作用而发生,又可间接通过产生应力作用而进行,这包括热降解、辐射降解、力学降解和生物降解。聚合物基体本身是有机物质,可能被有机溶剂侵蚀、溶胀、溶解或者引起体系的应力腐蚀。所谓的应力腐蚀,是掼材料与某些有机溶剂作用在承受应力时产生过早的破坏,这样的应力可能是在使用过程中施加上去的,也可能是鉴于制造技术的某些局限性带来的。根据基体种类的不同,材料对各种化学物质的敏感程度不同,常见的玻璃纤维增强塑料耐强酸、盐、酯,但不耐碱。一般情况下,人们更注重的是水对材料性能的影响。水一般可导致树脂基复合材料的介电强度下降,水的作用使得材料的化学键断裂时产生光散射和不透明性,对力学性能也有重要影响。不上胶的或仅只热处理过的玻璃纤维与环氧树脂或聚酯树脂组成的复合材料,其拉伸强度、剪切强度和弯曲强度都很明显地受沸水影响,使用偶联剂可明显地降低这种损失。水及各种化学物质的影响与温度、接触时间有关,也与应力的大小、基体的性质及增强材料的几何组织、性质和预处理有关,此外还与复合材料的表面的状态有关,纤维末端暴露的材料更易受到损害。聚合物的热降解有多种模式和途径,其中可能几种模式同时进行。如可通过"拉链"式的解聚机理导致完全的聚合物链的断裂,同时产生挥发性的低分子物质。其它的方式包括聚合物链的不规则断裂产生较高分子量的产物或支链脱落,还有可能形成环状的分子链结构。填料的存在对聚合物的降解有影响,某些金属填料可通过催化作用加速降解,特别是在有氧存在的地方。树脂基复合材料的着火与降解产生的挥发性物质有关,通常加入阻燃剂减少着火的危险。某些聚合物在高温条件下可产生一层耐热焦炭,这些聚合物与尼龙、聚酯纤维等复合后,因这些增强物本身的分解导致挥发性物质产生可带走热量而冷却烧焦的聚合物,进一步提高耐热性,同时赋予复合材料以优良的力学性能,如良好的坑震性。许多聚合物因受紫外线辐射或其它高能辐射的作用而受到破坏,其机理是当光和射线的能量大于原子间的共价键能时,分子链发生断裂。铅填充的聚合物可用来防止高能辐射。紫外线辐射则一般受到更多的关注,经常使用的添加剂包括炭黑、氧化锌和二氧化钛,它们的作用是吸收或者反射紫外线辐射,有些无面填料可以和可见光一样传输紫外线,产生荧光。力学降解是另一种降解机理,当应力的增加频率超过一个键通过平移所产生的响应能力时,就发生键的断裂,由此形成的自由基还可能对下一阶段的降解模式产生影响。硬质和脆性聚合物基体应变小,可进行有或者没有链断裂的脆性断裂,而较软但粘性高的聚合物基体大多是力学降解的。树脂基复合材料的工艺特点树脂基复合材料的成型工艺灵活,其结构和性能具有很强的可设计性。树脂基复合材料可用模具一次成型法来制造各种构件,从而减少了零部件的数量及接头等紧固件,并可节省原材料和工时;更为突出的是树脂基复合材料可以通过纤维种类和不同排布的设计,把潜在的性能集中到必要的方向上,使增强材料更为有效地发挥作用。通过调节复合材料各组分的成分、结构及排列方式,既可使构件在不同方向承受不同的作用力,还可以制成兼有刚性、韧性和塑性等矛盾性能的树脂基复合材料和多功能制品,这些是传统材料所不具备的优点。树脂基复合材料在工艺方面也存在缺点,比如,相对而言,大部分树脂基复合材料制造工序较多,生产能力较低,有些工艺(如制造大中型制品的手糊工艺和喷射工艺)还存在劳动强度大、产品性能不稳定等缺点。树脂基复合材料的工艺直接关系到材料的质量,是复合效应、"复合思想"能否体现出来的关键。原材料质量的控制、增强物质的表面处理和铺设的均匀性、成型的温度和压力、后处理及模具设计的合理性都影响最终产品的性能。在成型过程中,存在着一系列物理、化学和力学的问题,需要综合考虑。固化时在基体内部和界面上都可能产生空隙、裂纹、缺胶区和富胶区;热应力可使基体产生或多或少的微裂纹,在许多工艺环节中也都可造成纤维和纤维束的弯曲、扭曲和折断;有些体系若工艺条件选择不当可使基体与增强材料之间发生不良的化学反应;在固化后的加工过程中,还可进一步引起新的纤维断裂、界面脱粘和基体开裂等损伤。如何防止和减少缺陷和损伤,保证纤维、基体和界面发挥正常的功能是一个非常重要的问题。树脂基复合材料的成型有许多不同工艺方法,连续纤维增强树脂基复合材料的材料成型一般与制品的成型同时完成,再辅以少量的切削加工和连接即成成品;随机分布短纤维和颗粒增强塑料可先制成各种形式的预混料,然后进行挤压、模塑成型。组合复合效应复合体系具有两种或两种以上的优越性能,称为组合复合效应贫下中农站这样的情况很多,许多的力学性能优异的树脂基复合材料同时具有其它的功能性,下面列举几个典型的例子。1、光学性能与力学性能的组合复合纤维增强塑料,如玻璃纤维增强聚酯复合材料,同时具有充分的透光性和足够的比强度,对于需要透光的建筑结构制品是很有用的。2、电性能与力学性能的组合复合玻璃纤维增强树脂基复合材料具有良好的力学性能,同时又是一种优良的电绝缘材料,用于制造各种仪表、电机与电器的绝缘零件,在高频作用下仍能保持良好的介电性能,又具有电磁波穿透性,适制作雷达天线罩。聚合物基体中引入炭黑、石墨、酞花菁络合物或金属粉等导电填料制成的复合材料具有导电性能,同时具有高分子材料的力学性能和其它特性。3、热性能与力学性能的组合复合①耐热性能树脂基复合材料在某些场合的使用除力学性能外,往往需要同时具有好的耐热性能。②耐烧蚀性能航空航天飞行器的工作处于严酷的环境中,必须有防护材料进行保护;耐烧蚀材料靠材料本身的烧蚀带走热量而起到防护作用。玻璃纤维、石英纤维及碳纤维增强的酚醛树脂是成功的烧蚀材料。酚醛树脂遇到高温立即碳化形成耐热性高的碳原子骨架;玻璃纤维还可部分气化,在表面残留下几乎是纯的二氧化硅,它具有相当高的粘结性能。两方面的作用,使酚醛玻璃钢具有极高的耐烧蚀性能。

玻璃纤维/碳纤维配比对环氧树脂性能的影响研究非常重要,因为不同配比比例的玻璃纤维/碳纤维会对环氧树脂性能产生不同的影响,因此,研究不同配比比例玻璃纤维/碳纤维对环氧树脂性能的影响,能够更好的设计出更加符合要求的环氧树脂性能。在实际的应用中,通过研究不同玻璃纤维/碳纤维配比比例,能够更好的提高环氧树脂的性能,以满足不同的应用要求。

粘胶纤维的结晶度降低,但纤维表面更加光滑,含硅官能团含量增加。针对原液着色粘胶纤维颜色较浅的问题,采用低折射率树脂增深整理粘胶纤维,探讨了树脂种类、树脂用量、轧余率、焙烘时间和熔烘温度对纤维颜色明暗度(L值)、断裂强力和断裂伸长率的影响,借助红外光谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜等研究了树脂整理后原液着色粘胶纤维的化学结构、表面元素组成及官能团、结晶性能和表面形貌的变化。结果表明:增深剂质量浓度为80 g/L,轧余率为90%,熔烘温度为150 ℃,焙烘时间为180s时,原液着色粘胶纤维的值降低到,断裂强力和断裂伸长率保持率分别为和;粘胶纤维的结晶度降低,但纤维表面更加光滑,含硅官能团含量增加。

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工商管理毕业论文选题的三大原则与四大方向由学术堂整理提供一、工商管理毕业论文选题三大原则(一)毕业论文选题要理论联系实际,注重现实意义毕业论文的题材十分广泛,社会生活、经济建设、科学文化事业的各个方面、各个领域的问题,都可以成为论文的题目.马克思主义认识论告诉我们,理论来源于实践,理论为实践服务.因此科学研究的选题首先要注意理论联系实际.(二)毕业论文选题要勤于思索,刻意求新毕业论文成功与否、质量高低、价值大小,很大程度上取决于文章是否有新意.所谓新意,即论文中表现自己的新看法、新见解、新观点.有了较新颖的观点(即在某一方面或某一点上能给人以启迪),文章就有了灵魂,有了存在的价值.(三)毕业论文选题要知己知彼,轻易适中毕业论文是对学员学习知识相成果的综合性考核,选题的方向、大小、难易都应与自己的知识积累、分析问题和解决问题的能力,写作经验相适应,要做到"知已知彼",要选好毕业论文的题目,把握"适中"的原则是很重要的.二、工商管理毕业论文选题四大方向1.选择应用性的论题通过调查、实验和创作之后总结指导实践的理论、艺术和技巧,这类课题称为应用性课题.这类课题能够直接解决生产实践中亟待解决的问题,是毕业论文选题首先应该考虑的课题.2.选择理论争鸣型的论题某一题目已经有许多人探讨过,但说法不一,甚至有过争论,这类题目带有争鸣性质,可以作为进一步研究探讨的选题对象.对这类题目进行研究时,要在众说纷纭的基础上拿出自己的意见,要有新的见解、新的突破.3.选择纠正通说型论题通说是通行的看法,是已有的研究成果.纠正通说中不正确的观点,使人们得到正确的认识,这自然是有科学价值的.纠正通说往往会给一系列学术问题的探讨带来较大的突破,也比较容易引起人们的普遍关注,产生一定的社会影响.4.选择学科交叉的论题最近两个世纪以来,随着科学技术的飞速发展,自然科学和社会科学中专业细化的倾向比较明显,专业的细化和分支标志着人们对客观世界认识的深入精细,但同时,人们也更加清楚地认识到专业交叉和融合的必要.因为客观世界各部分是一个互相联系的有机体,许多问题的解决需要多个学科的参与.

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涂料树脂合成研究论文

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无污染水性涂料论文关键词:丙烯稀丁酯苯乙烯乳液聚合预乳液乳化剂引发剂 论文摘要 :本文叙述了,苯乙烯和丙烯酸丁酯在乳化剂:十二烷基硫酸钠,引发剂:过硫酸铵,存在的情况下利用连续滴加预乳液的聚合工艺,合成苯丙乳液的过程。并通过几组平行实验确定反应温度、搅拌速度、预乳液的滴速及不同时期反应时间对乳液合成及其性能的影响。通过观察反应现象及利用测定实验产物的数据,不断对实验进行改进,尽量减小不良因素对产物性能的影响。试验表明:温度在82-84℃,预乳液在两小时左右滴完,预乳液发生聚合的现象明显。温度50℃,强力搅拌一小时制得的预乳液的质量较好。引发剂的量应小于,用量过大乳液会发生破乳。Abstract :This text has been narrated, styrene and acrylic acid cube ester are in the emulsifier : 12 alkyl sulphuric acid sodium, initiator: Pass sulphuric acid ammonium , is it is it add craft of getting together of the cream in advance to drip in succession to utilize under the situation that exist, formate the course of third cream of benzene. And parallel experiment confirm temperature of reacting , mix speed, cream drip speed and react time impact on the cream is formated and performance with period in advance through several group. Through observing the phenomenon of reacting and utilizing determining the data which test the result , are improving the experiment constantly, try one's best to reduce the impact on performance of the result of the bad factor. The test shows : Temperature, in 82-84 degrees Centigrade, the cream is dripped in about two hours in advance, the phenomenon that the cream gets together is obvious in advance. 50 of temperature, brute force mix make one hour the quality of the cream is better in advance. The quantity of the initiator should be smaller than , the broken milk happens in the too big cream of consumption .Keywords: Propylene rare cube ester Styrene The cream getting together The cream in advance Emulsifier Initiator 第一章 绪论 建筑涂料的发展方向是无毒安全、节约资源、有利于环境保护的水性涂料和无公害低污染涂料。不断提高水性涂料的质量,开发新的品种,是巩固和发展水性建筑涂料的重要环节之一。国外对建筑物的外墙面装饰非常重视,,经常有计划地涂装建筑物外墙,有的国家高达90%。在我国,相当一部分建筑仍然采用面砖或幕墙进行装饰,而用涂料进行装饰的还不足10%。目前使用的外墙涂料品种主要为乳胶涂料和溶剂型涂料,前者大多为苯丙、纯丙薄质乳胶涂料及厚质复层涂料;后者使用较少,但随着最近推出的低毒溶剂型丙烯酸涂料的出现,使用量有所增加。因此,大力发展超耐候性及高性能外墙涂料来满足市场的需求是当务之急。 苯丙乳液是胶体分散体系,具有明显的胶体化学性质,当苯丙乳液与水泥或其他颜料混合均匀后,苯丙乳粒子向浆体内分散,被吸附在其他颜料、水泥凝胶及未水化的水泥粒子的表面上。聚合物粒子封闭了水泥凝胶及未水化水泥粒子的微孔和毛细管孔,水泥进一步水化由于聚合物粒子被吸附在水泥凝胶表面上,使水泥浆体内存在足够的水分,防止了水泥的结块现象,因此苯丙乳液水泥漆具有一定的贮存稳定性。苯丙乳液实际上是由苯乙烯和丙烯酸酯类单体共聚而成,本文从最终产品的性能比考虑,选定由苯乙烯和丙烯酸酯共聚体系,并加入少量丙烯酸作为交联剂。反应过程按自由基加成方式聚合。在施工后形成涂膜时,由于基材吸收了一定的水分和水分的蒸发,涂膜发生了物理机理干燥,分散于水相中的苯丙乳液水泥等复合物粒子就慢慢接近,以至相互接触。水的毛细管压力能够把分散的复合物粒子挤在一起,排列愈紧、压力就愈大,水分挥发愈快,复合物中的苯丙乳液树脂包围的水泥和填料同时呈在干硬的膜之中,构成一个三维空间,牢固结合密实的整体。 苯丙乳液聚合机理 乳液聚合的机理HarKins首先做了定性的描述了。他认为,当乳化剂溶于水时,若其浓度超过临界胶束浓度时,则乳化剂分子聚焦在一起形成乳化剂胶束。在乳化剂溶液中加入难溶于水的单体并进行搅拌时,单体大部分分散成液滴,部分单体则增溶于乳化剂胶束中。当水溶性的引发剂加入后,引发剂在水中生成自由基并扩散到胶束中去,并在那里引发聚合反应。 HarKins将理想乳液聚合机理分为三个阶段:第一阶段: 乳胶粒生成期从诱导期结束到胶束耗尽这一期间为聚合第一阶段。在此阶段中,由于水相中引发剂分解出的自由基不断的扩散到胶束中,并在那里引发聚合反应,生成单体、聚合物粒子,既乳胶粒,随着反应的不断进行,新乳胶粒不断产生,使聚合反应进行一个加速期。另一方面,随着放映的进行,乳胶粒的体积渐渐的增大,其表面积也随之增加,这样越来越多的乳化剂分子从水相被吸附到乳剂粒表面上,因而破坏了乳化剂与胶束间的平衡。胶束中的乳化剂分子不断补充入水相,直到转化率达到一定程度后,水相中的乳化剂浓度下降到临界胶束浓度以下,胶束即告消失。此时,不再有新的乳胶粒生成,聚合体系中的乳胶粒不再变化,至此反应转入第二阶段。第二阶段:反应恒速期从胶束消失到单体液滴消失这一期间为第二阶段。此阶段由于胶束的消失,体系中不再有新的乳胶粒生成,总的乳胶粒数目保持不变。且随着聚合反应的进行,单体液滴中的单体不断扩散入乳胶粒中,使粒子中的单体浓度不变,所以此阶段聚合速率保持不变,直至单体液滴消失,聚合速率下降,反应转入第三阶段。第三阶段:降速期从单体液滴消失至聚合反应结束为第三阶段。此阶段由于单体液滴的消失,不再有单体经水相扩散进入乳胶粒,故乳胶粒中进行的聚合反应只能靠消耗粒子中贮存的单体来维持,使聚合速率不断下降,直至乳胶粒中的单体耗尽,聚合反应也就停止。 乳液聚合工艺 生产聚合物乳液和乳液聚合物有多种工艺可供选择。如间歇工艺、半连续工艺、连续工艺补加乳化剂工艺及种子乳液聚合工艺等。对同种单体来说,若所采用的生产工艺不同,则所制造的产品质量、生产效率及成本各不相同,因此具体应用中可根据对产品的性能要求和不同生产工艺的不同特点,来合理选择可行的生产工艺。 预乳化工艺 在进行连续或半连续乳液聚合中,常常采用单体的预乳化工艺。将去离子水投入预乳化罐中,加入乳化剂,搅拌、溶解,再将单体缓缓加入,在规定的时间内充分搅拌,得到稳定的单体乳状液。该工艺可使单体、乳化剂分散均匀,使以后的聚合过程中体系的稳定性提高,乳胶粒尺寸分布较均匀,共聚物组成均一。 种子乳液聚合 种子乳液聚合即先制取种子乳液,然后在种子的基础上进一步进行聚合,最终得到所需的乳液。种子乳液是在种子釜中制成的,其过程为:先向种子釜中加入水、乳化剂、水溶性引发剂和单体,再于一定温度下进行成核与聚合,生成数目足够大、粒度足够小的乳胶粒。然后,取一定量的种子乳液投入聚合釜中,还要加入去离子水、乳化剂、水溶性或油溶性引发剂及单体,以种子乳液的乳胶粒为核心,进行聚合反应,使乳胶粒不断增大。在聚合时,要严格控制乳化剂的补加速度,以免生成新的乳胶粒。采用种子乳液聚合工艺,可以克服连续乳液聚合过程中的不稳定瞬态现象,减小了聚合过程的波动。同时,用种子乳液聚合方法可以有效的控制乳胶粒直径及其分布。在单体量不变的情况下,增加种子乳液的用量,可使粒径减小;而减少种子乳液的用量,则可使粒径增大。由于种子乳液中的乳胶粒直经很小,年龄分布和粒径分布都很窄,这有利于改善乳液的流变性能。另外,采用种子乳液聚合方法可以生产出具有异形结构的乳胶粒的聚合物乳液,这将赋予聚合物乳液特殊的功能和优异的性能。 课题的意义 以上的文献综合了关于乳液聚合的机理、聚合工艺,从中我们可看出,尽管乳液聚合技术的开发始于本世纪早期,在许多聚合物的生产中己经成为主要的方法之一,每年世界上通过这种方法生产的聚合物以千万吨计,有着如此大的经济意义,如此悠久的生产发展历史工艺上也已经比较成熟,但是由于乳液聚合体系众多的影响因素,且各因素间复杂的互动效果,致使其定量的详尽的内部规律还没有完全被人们所掌握,乳液聚合的机理和动力学理论还远远落后于实践。在某种情况下提出来的数学模型,常常不能用于另一种条件和其他单体,不然就会出现很大误差。因此,对于不同的聚合体系、不同的生产操作条件都必须详细的考察各种影响因素和相互关系以求对该体系的特点进行准确的把握,以达到对生产过程和产品质量的有效控制。目前对于各种乳液共聚体系的实验性研究已多有报道,在国内也有多家生产企业,虽然各种乳液的聚合有许多相似之处,但想用类似的工艺制备出性能良好的不同乳液是不可能的。若想制备一种性能良好的乳液,就必须对它的合成工艺做具体详细的研究。苯丙乳液具有色彩丰富、美观大方、施工简便、工期短、工效高;特别具有保色性;耐污染性的优点。适用外墙涂料、彩色涂料、复层花纹涂料、内墙涂料、防水涂料等建筑装饰领域。本文对苯丙乳液的聚合机理、合成工艺、影响因素及产物的性能检测作了详细的介绍。这对于制备出高质量的苯丙乳胶涂料具有很大的科学和经济意义。第二章 苯丙乳液的合成 原料 表1 各种原料名称 级别 生产厂家 单体 苯乙烯 分析纯 沈阳试剂一厂 丙烯酸丁酯 分析纯 北京市兴京化工厂 丙烯酸 分析纯 天津市华东试剂厂 乳化剂 聚乙二醇辛基苯基醚(OP-10) 化学纯 沈阳合富化学试剂厂 十二烷基硫酸钠(SDS) 分析纯 沈阳市化玻站试剂厂 引发剂 过硫酸铵 分析纯 沈阳试剂一厂 缓冲剂 碳酸氢钠 分析纯 沈阳试剂厂 pH调节剂 氨水 分析纯 沈阳市试剂三厂 合成工艺 预乳化阶段 将十二烷基硫酸钠、乳化剂OP-10、24g苯乙烯、24g丙烯酸丁酯在一定量水中快速搅拌混合,使之预乳,得到预乳化液。 主反应阶段 把聚乙烯醇(PVA)、过硫酸钾、十二烷基硫酸钠、乳化剂OP-10与一定量的水混合溶解,装到有搅拌器、回流冷凝管、温度计和两个滴液漏斗的多口烧瓶中,搅拌升温至75℃。加入1/3的预乳化液,控制温度在73~76℃,保温至液体呈蓝光。剩余的2/3的预乳化液和过硫酸钾、碳酸氢钠水溶液分别从两个滴液漏斗中缓慢滴入,在慢速搅拌下于1h内滴完,并在此温度下反应1h。 后处理阶段 升温至86~88℃,保温至无单体回流。降温至30~40℃,调pH值为8~9,过滤出料,即得苯丙共聚乳液。 实验产物性质测定 乳液固含量的测定 在己恒重的称量瓶中,取试样(准确至),放在105-110℃恒温干燥箱连续干燥3h时,取出称量瓶,盖上盖子,放入干燥器中冷却至室温,称重。平行测定三个样品求其平均值。计算公式如下:含固量= G1一称量瓶重(g)G2一称量瓶加试样重(g)G3一称量瓶加恒温干燥后试样重(g)凝聚率和乳液聚合稳定性 乳液的聚合稳定性用凝聚率MC来表示,凝聚率山称重法获得,反应结束后,称量体系产生的凝聚物,放入烘箱烘至恒重,MC越小说明聚合过程的稳定性越好。乳液聚合结束后,用100目丝网过滤乳液,滤渣用水仔细洗涤后烘干至恒重,称其质量为W,聚合用单体及乳化剂总量为W0,计算凝聚物生成量百分比。则MC由下式计算:MC= (W/W0) × 100%乳液粘度的测定 采用涂-4杯,测试温度:25℃第三章 结果与讨论 纯丙乳液聚合共进行三种聚合工艺 单体全滴加法将所有的水、乳化剂、引发剂、助剂等全部投人三颈瓶中,搅拌、升温,将称好的单体混合后倒人滴加漏斗中,当温度升高到聚合温度时,滴加漏斗中的单体,在3h内滴定,然后恒温至转化率>98%,降温调节pH值出料。 种子聚合法将水、乳化剂、助剂,5%单体投人三颈瓶中,搅拌,升温至聚合温度,反应一lh后,再分别滴加剩余单体、引发剂3h滴完,恒温至转化率>98%,降温调节pH值出料。 预乳化法取4/5的水、乳化剂、引发剂、助剂全部单体投人三颈瓶中,在室温下快速搅拌乳化30min,然后将1/3的预乳化液和1/5的水投人另一个三颈瓶中搅拌,升温至聚合温度,反应一lh后滴加余下的预乳化液,在3h内滴完,恒温至转化率>98%,降温调节pH值出料。通过比较,我们认为:方法(1)在反应后期转化率上升缓慢,方法(2)滴加时,引发剂与单体较难控制同步,方法(3)操作方便,后期反应较快,转化率都达到98%以上。 反应温度的影响 表2 反应温度的影响温度/℃ 凝胶量 乳液外观 转化率/% 离心稳定性 65-75 无 乳白蓝光 <80 稳定 75-85 无 乳白蓝光 80-90 稳定 85-95 大凝 乳白色 >95 破乳由表2可看出,当温度高于900C和低于700C时,聚合反应效果均不理想。引发剂在较低温度下分解慢,形成的活性自由基少,反应速率慢,转化率低;反应温度过高时,反应速率过快,体系不稳定易产生凝胶和粘釜现象。这主要是因为高温下乳化剂的特性发生了变化,乳化效果变差。综合考虑,本实验分两阶段,采用不同温度聚合。前期滴加单体阶段,保持温度75-850C,使反应体系稳定;滴加完单体后再升温到85-900C进行保温,加快反应速率,缩短聚合完全的时间。当反应温度升高时,乳胶粒布朗运动加剧,使乳胶粒之间进行撞击而发生聚结的速率增大,故导致乳液稳定性降低;同时,温度升高会导致乳液稳定性下降,因为非离子型乳化剂遇水时将同水分子发生缔合形成水化乳化剂分子,可使其很好的溶解在水中形成透明溶液,并在乳胶粒周围形成很厚的水化层,但在反应温度升高时,水分子热运动加剧,水和乳化剂分子间缔合力减弱,会使乳胶粒表面上的水化层减薄,当达到某一温度时,水化层大幅度减薄,使乳化剂分子在水中的溶解度减小,以至于使之从水中沉析出来,溶液浊度突然升高,这一温度就是非离子乳化剂的浊点,此时乳化剂就失去了稳定作用,导致破乳。 搅拌强度的影响 表4 搅拌速度对乳液质量的影响搅拌速度 前期 中期(升温反应期) 保温期 慢速 乳白 乳白 蓝光充足 中速 微蓝 微蓝 蓝光充足 较快速 微蓝 蓝光充足 乳白 快速 蓝光充足 微蓝 乳白在乳液聚合过程中,搅拌的一个重要的作用是把单体分散成单体珠滴,并有利于传质和传热。但搅拌强度又不宜过大,否则会使乳胶粒数目减少,乳胶粒直径增大及聚合反应速率降低,同时会使乳液产生凝胶,甚至招致破乳。因此对乳液聚合来说,应采用适度的搅拌。第四章 结论 根据多组平行实验得出预乳液制备的好坏将直接影响乳液质量和性能。制备预乳液时,应在反应器中先加入引发剂、乳化剂再加入单体。这样反应器中就先具备了乳液发生聚合的条件,防止单体间自聚,并在50OC 强力搅拌(大约350转/分)40分,制得的预乳液比较理想。温度对乳液的聚合影响也很大,如果控制不好将出现破乳或凝聚。由实验得出乳液聚合的最佳温度为82 OC-84 OC,当温度高于900C和低于700C时,聚合反应效果均不理想。引发剂在较低温度下分解慢, 形成的活性自由基少,反应速率慢,转化率低 ;反应温度过高时,反应速率过快,体系不稳定 ,易产生凝胶和粘釜现象。这主要是因为高温下乳化剂的特性发生了变化,乳化效果变差。预乳液的滴加速度对聚合也有影响,如果滴加过慢乳液可能会破乳,过快预乳液反应不完全,可能发生自聚。在不同时期玻璃棒的搅拌速度一定要控制恰当, 预乳化阶段和主反应阶段较快(大约350转/分) ,后处理阶段较慢(大约150转/分).本实验中乳化剂的用量控制在左右 ,引发剂控制在,但每次制得乳液的质量都不太理想,可见乳化剂和引发剂的用量乳液聚合影响存在.乳液中的,酸性或碱性过强,或反应温度过高会破坏乳液体系的稳定性,产生凝胶,因此应严格控制乳液的 pH值和温度。本实验中一是加人适量的NaHCO3控制乳液的 pH值。苯丙乳液在制备过程中,内部反应及其复杂,如果反应过程中控制不当或选用的工艺、配方不合适等因素均可导致凝聚现象发生,凝聚的形态有多种,如产生一些粗粒子,或者可能在整个反应器内凝成一团。可见影响乳液质量的因素是多种多样的。

性能上没有太大区别。1 煤焦油沥青漆-----是指环氧树脂和焦油沥青按一定比例并添加功能填料和助剂经专用设备混合至均质制。2 环氧沥青漆-----是指环氧树脂和石油沥青按一定比例并添加功能填料和助剂经专用设备混合至均质。欢迎探讨。

酚醛树脂合成与研究论文

第一步是C=O断开成-C-O-,苯环上羟基邻位的H与苯环断开,C连苯环,O连H。

第二步是C-OH断开,苯酚上羟基对位的H与苯环断开,-OH与H结合成水,C连苯环。

在有机反应中,相同的反应物在同一条件下会反应生成不同生成物,例如甲烷与氯气反应,同是在光照条件下,会生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳,加入的催化剂不同,也许生成物的比率也不同,所以为了控制邻位,需要加入特定催化剂。

性质

固体酚醛树脂为黄色、透明、无定形块状物质,因含有游离酚而呈微红色,实体的比重平均左右,易溶于醇,不溶于水,对水、弱酸、弱碱溶液稳定。

由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚、经中和、水洗而制成的树脂。因选用催化剂的不同,可分为热固性和热塑性两类。酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能,广泛应用于防腐蚀工程、胶粘剂、阻燃材料、砂轮片制造等行业。

以上内容参考:百度百科-酚醛树脂

酚醛树脂是以酚类化合物与醛类化合物为原料经缩聚反应制得的合成树脂的总称。它是最早实现工业化的合成树脂,由于它具有很多优点,如绝缘性能好、隔热、防腐、防潮、其模塑品强度高、尺寸稳定性好,耐高温、价廉等,因此在现代工业中是应用最广的塑料之一。本实验是在酸性催化剂下,使甲醛与过量的苯酚缩聚而得到热塑性树脂。其反应式为: 分子量在1000以下。可加热熔融,可溶于丙酮、酒精或碱性溶液中。三、实验内容1、实验药品 苯酚 甲醛(30%水溶液) 盐酸(d=)2、实验步骤 将40g苯酚及33g甲醛溶液放入250ml的三口烧瓶中混合,用水浴加热,温度维持在60±2℃,取样2~3g后,加入盐酸,反应立即开始,每隔30min用滴管取样2~3g样品放入三角瓶中,进行分析。反应3h后,将三口烧瓶内所有物料倒入水蒸发器中,冷却倒掉上层水,将下层缩聚物用水搅拌洗涤数次,直到呈中性为止。然后用小火加热,以除去水及未反应的苯酚等挥发成分。挥发完毕后泡沫消失,而且树脂表面变得光滑。当温度约达170~180℃时,停止加热,把树脂放在铁皮上 使其冷却,称其产量,计算产率。四、苯酚存在下甲醛含量的测定 1、分析甲醛含量: 根据甲醛与亚硫酸钠作用,生成氢氧化钠,然后用标准盐酸溶液滴定生成的氢氧化钠 。2、测定步骤: 将准确称量过的2—3g苯酚、甲醛混合物置于250ml的锥形瓶中,加入25ml蒸馏水,再加入3滴百里酚酞指示剂,用CNaOH=·L-1NaOH标准液滴定至溶液出现蓝色。然后加入1mol亚硫酸钠溶液25ml,为了使亚硫酸钠与甲醛反应完全,混合物在室温下放置2h,然后用CHCl=·L-1盐酸滴定至蓝色褪去。甲醛的百分含量计算式为:x%=C·V·MHCHO/1000W式中:x——甲醛含量 V——滴定所消耗的盐酸体积,ml C——盐酸的mol浓度 W——称量样品物质量 MHCHO——甲醛分子量五、实验数据处理1、实验数据:反 应时 间反 应现 象反 应温 度取 样空瓶质量g空瓶质量+样品质量g物料量g百分含量 2、根据分析结果,计算在不同时间甲醛的转化率,以时间对甲醛的浓度作图。六、思考题:1、计算配方中苯酚甲醛mol比,为什么要如此配方?2、苯酚与甲醛缩聚为什么既能生成线型缩聚物,又能生成体型缩聚物?任务书实验项目考核标准成果展示实验室规则总结

一、背景介绍 酚醛树脂也叫电木,又称电木粉。原为无色或黄褐色透明物,市场销售往往加 着色剂 而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色,有颗粒、粉末状。耐弱酸和弱碱,遇强酸发生分解,遇强碱发生腐蚀。不溶于水,溶于 丙酮 、酒精等 有机溶剂 中。苯酚醛或其衍生物缩聚而得。 酚醛树脂是世界最早人工合成和工业化生产的一类合成树脂,其原料易得,生产工艺简单,综合性能优良,应用非常广泛,因此研究酚醛树脂的制备方法,具有很高的社会意义和经济价值。酚醛树脂合成反应分为两步,首先是苯酚与甲醛的加成反应,随后是缩合及缩聚反应。 缩聚反应是指具有两个或两个以上官能团的单体,相互反应生成高分子化合物,同时产生有小分子(如 H2O、HX、醇等)的化学反应。酚醛树脂是由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚而成。反应机理是苯酚羟基邻位上的两个氢原子比较活泼,与甲醛基上的氧原子结合为水分子,其余部分连接起来成为高分子化合物——酚醛树脂。 酚醛树脂主要用于制造各种塑料、涂料、胶粘剂及 合成纤维 等 二、实验仪器 试管,烧杯,胶头滴管,酒精灯,石棉网,三脚架,药匙,玻璃棒,天平,量筒 三、实验试剂 苯酚,40%甲醛溶液,浓盐酸,乙醇 四、实验原理 苯酚和甲醛在酸性或碱性的催化剂作用下,通过缩聚反应生成酚醛树脂。 在酸性催化剂作用下,苯酚过量时生成线型热塑性树脂。 在碱性催化剂作用下,甲醛过量时生成体型热固性树脂。 五、实验装置六、实验步骤及现象 1、往试管中加入2g苯酚和3mL甲醛溶液,再用胶头滴管加入3滴浓盐酸,放在沸水浴中加热。 2、当试管中反应物渐渐沸腾时,从沸水中取出试管,并用玻璃棒不断搅拌试管中的溶液,可以观察到有白色固体生成。 3、待试管冷却至室温,往试管中加入无水乙醇,发现固体不溶解。 4、再将试管放在沸水浴中加热,白色固体也不溶解。说明制得了酚醛树脂。 七、 缩聚反应的特点是: (1)单体不一定含有不饱和键,但必须含有两个或两个以上的反应基团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)。 (2)缩聚反应的结果,不仅生成高聚物,而且还有副产物(小分子)生成。 (3)所得高分子化合物的化学组成跟单体的化学组成不同。

就是n个苯酚和n个甲醛一定条件合成一个缩合物,还得到n个水

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