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华南理工大学学报(自然科学版) 2025年第1期53卷 92-100页

作者：曹贤武姚志强黄其隆曾佩佩赵婉婧华南理工大学机械与汽车工程学院/广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室/聚合物新型成型装备国家工程研究中心/聚合物成型加工工程教育部重点实验室广东广州510640

目前,能源领域不断发展,对电容器要求不断提高,兼具高温性能和高储能的电容器已成为研究热点。其中高储能密度即要求其具备高介电常数和低介电损耗。特种工程材料聚酰亚胺(PI)因其耐高温性能而备受人们青睐,但其较低储能密度制约其应用... 详细信息

目前,能源领域不断发展,对电容器要求不断提高,兼具高温性能和高储能的电容器已成为研究热点。其中高储能密度即要求其具备高介电常数和低介电损耗。特种工程材料聚酰亚胺(PI)因其耐高温性能而备受人们青睐,但其较低储能密度制约其应用。为更好地利用聚酰亚胺的耐高温性能,从其合成原料的多样性出发,寻找优异合成路线,该研究以制备高介电常数与低介电损耗聚酰亚胺(PI),研究同分异构体2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐(a-BPDA)和3,3',4,4'-联苯四酸二酐(s-BPDA)对聚酰亚胺介电性能的影响为目标,以a-BPDA、s-BPDA、3,3',4,4'-二苯甲酮四酸二酐(BTDA)、4,4'-双(3-氨基苯氧基)二苯基砜(m-BAPS)为原料,通过三元共聚制备了PI薄膜,从而验证方案可行性。在此基础上调配原料比例,探究最佳性能时各种原料配比。并运用傅里叶红外光谱(FTIR)分析、X射线衍射(XRD)分析、热性能分析和介电性能分析对薄膜进行表征。实验结果表明:a-BPDA、s-BPDA、BTDA和m-BAPS可成功合成聚酰亚胺薄膜;合成的薄膜仍可以保持较高的热学性能,其中a-BPDA和s-BPDA分别将聚酰亚胺的玻璃化转变温度最高提升至245.8℃和239.1℃。s-BPDA与a-BPDA对聚酰亚胺的介电性能产生不同影响,当s-BPDA与BTDA物质的量比为3∶2时,在1000Hz下sPI介电常数为4.25,介电损耗为0.0029,当a-BPDA与BTDA物质的量比为3∶2时,aPI介电常数为3.49,介电损耗为0.0023;综合对比下,s-BPDA对于聚酰亚胺的热学性能和介电性能改善效果更加明显。

关键词：聚酰亚胺三元共聚高介电常数低介电损耗

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Mecanum轮全向AGV轨迹跟踪级联控制器设计

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华南理工大学学报(自然科学版) 2025年第1期53卷 49-61页

作者：文生平苏毅龙瞿弘毅华南理工大学广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室/聚合物成型加工工程教育部重点实验室广东广州510640 广东省科学院智能制造研究所/广东省现代控制技术重点实验室广东广州510070

针对四Mecanum轮驱动的自动导引车(AGV)的轨迹跟踪控制问题,设计了一种模型预测控制(MPC)和自适应滑模控制(SMC)级联的控制器,来改善控制精度和稳定性,提高控制过程的层次性、针对性和有效性。在运动学层面,建立了AGV轨迹跟踪误差模型,... 详细信息

针对四Mecanum轮驱动的自动导引车(AGV)的轨迹跟踪控制问题,设计了一种模型预测控制(MPC)和自适应滑模控制(SMC)级联的控制器,来改善控制精度和稳定性,提高控制过程的层次性、针对性和有效性。在运动学层面,建立了AGV轨迹跟踪误差模型,将其转化为二次规划问题,并加入约束条件,配合模型预测控制的滚动优化来在线求解二次规划的最优解,将AGV位姿误差转化为轮子转速的期望输出;在动力学层面,采用滑模控制得到轮子的输出力矩,实现轮子对期望转速的跟踪,引入具有快速准确逼近能力的极限学习机(ELM)神经网络对模型不确定性和未知干扰进行在线观测,并与滑模控制相结合自适应抵消干扰,进一步提高控制器的鲁棒性。在余弦扰动和脉冲干扰下对控制器进行仿真验证,并将结果与PID控制结果进行对比,发现MPC+SMC级联控制器的跟踪效果具有明显优势;与采用径向基函数(RBF)神经网络观测的级联控制器的对比表明,采用ELM观测器的控制器对干扰的鲁棒性更强,在各转速条件下与干扰曲线的拟合度均超过95%,其跟踪误差在多项指标上相比其他方法小1个数量级,最大位置偏差仅为毫米级。轨迹跟踪样机实验结果验证了该控制器的实用性和可行性。

关键词： Mecanum轮轨迹跟踪模型预测控制滑模控制极限学习机

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一种紫外截止型POE光伏封装胶膜的制备与性能研究

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中国塑料 2025年第4期39卷 1-7页

作者：何和智熊华威赖文华南理工大学机械与汽车工程学院聚合物成型加工工程教育部重点实验室广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室广州510000

本研究采用氢化烃类树脂(H-HCR)与聚烯烃弹性体(POE)熔融共混,并添加过氧化二异丙苯(DCP)与3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六酯(UV2908)作为交联剂和紫外吸收剂,制备一种高体积电阻的紫外截止型光伏封装胶膜。随着H-HCR含量的增加,POE胶... 详细信息

本研究采用氢化烃类树脂(H-HCR)与聚烯烃弹性体(POE)熔融共混,并添加过氧化二异丙苯(DCP)与3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六酯(UV2908)作为交联剂和紫外吸收剂,制备一种高体积电阻的紫外截止型光伏封装胶膜。随着H-HCR含量的增加,POE胶膜在紫外光区(250~380 nm)的透光率明显降低,同时其在可见光/近红外区(380~1 100 nm)具有较高透光率,而UV2908在250~292 nm范围有较强的紫外截止性能,两者能够协同阻挡紫外线进入光伏组件,从而制备出高紫外截止功能的光伏胶膜。同时复合材料的力学性能和体积电阻率均有明显增强,体积电阻率在H-HCR含量为15%(质量分数,下同)的组分中到达最高值。当POE/H-HCR/DCP/UV2908共混物的配比为85/15/1.5/0.2时,复合材料在可见光/近红外区的平均透过率和紫外截止波长为91.6%和284 nm,而拉伸强度、断裂伸长率、体积电阻率分别能达到20.1 MPa、904%和5.9×10^(15)Ω·cm,该复合材料既具有较好的体积电阻和力学性能,又具有优异的紫外截止性能。

关键词：光伏胶膜高透光率紫外截止体积电阻率复合材料

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热塑性纤维素与PVA混溶性的分子动力学模拟

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原子与分子物理学报 2025年第3期42卷 149-158页

作者：冯彦洪陈帅杰孙航华南理工大学机械与汽车工程学院聚合物新型成型装备国家工程研究中心聚合物成型加工工程教育部重点实验室广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室广州510000

首次提出了将氧化还原改性纤维素(Oxidation-reduction modified cellulose,ORC)与聚乙烯醇(Poly(vinyl alcohol),PVA)共混进行制备复合材料,并采用分子动力学模拟研究了ORC与PVA的混溶性.对分子链间相互作用能和氢键数量分析发现,随着... 详细信息

首次提出了将氧化还原改性纤维素(Oxidation-reduction modified cellulose,ORC)与聚乙烯醇(Poly(vinyl alcohol),PVA)共混进行制备复合材料,并采用分子动力学模拟研究了ORC与PVA的混溶性.对分子链间相互作用能和氢键数量分析发现,随着改性程度增加,ORC与PVA会产生更强烈的相互作用,这促进了组分间的混溶.当ORC的改性程度达到40%后,ORC与PVA的溶解度参数差值为2.02(J/cm^(3))^(1/2),达到混溶条件.根据Flory-Huggins理论确定了醇解度为88%和99%的PVA与ORC的混溶性,结果表明PVA(88%)与ORC的混溶性更好.对共混体系中形成氢键原子的径向分布函数分析发现,醋酸乙烯酯重复单元上的羰基更倾向与ORC形成分子链间氢键,而乙烯醇重复单元上的羟基更倾向形成分子链内氢键,这促使PVA(88%)/ORC共混体系中形成更多的分子链间氢键,从而混溶性更好.研究结果可为ORC/PVA复合材料的制备提供理论指导.

关键词：混溶性氧化还原改性纤维素分子动力学聚乙烯醇

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超声波与可调正应力协同混合装置的研制及尼龙6/碳纤维复合材料制备

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高分子材料科学与工程 2022年第8期38卷 147-153,161页

作者：殷小春汪棋何光建冯彦洪华南理工大学聚合物成型加工工程教育部重点实验室广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室广东广州510640

提出一种超声波与可调正应力协同作用的新型混合方法及相应装置。通过调节该装置内定子和转子轴之间的偏心距(e_(2))可以调控物料受到的压缩/拉伸应力大小以适合不同的材料体系,同时改变偏心距(e_(2))还可调节熔体厚度以匹配超声波的有... 详细信息

提出一种超声波与可调正应力协同作用的新型混合方法及相应装置。通过调节该装置内定子和转子轴之间的偏心距(e_(2))可以调控物料受到的压缩/拉伸应力大小以适合不同的材料体系,同时改变偏心距(e_(2))还可调节熔体厚度以匹配超声波的有效作用范围,实现了超声波与正应力协同的熔融混合。利用该装置制备了尼龙6(PA6)/碳纤维(CF)复合材料。扫描电镜和光学显微镜图像表明,在超声波和正应力的协同作用下CF(质量分数25%)均匀分散在基体中且纤维平均保留长度达到291μm;施加超声波后复合材料的拉伸强度和模量分别提高41.4%与30.4%;适当的超声作用使得复合材料电导率提升到8.76×10^(-3) S/m,且逾渗阈值下降超过5%。新设备为高性能聚合物基纤维增强复合材料的制备提供了新途径。

关键词：超声波可调正应力尼龙6 碳纤维

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PEO基固态聚合物电解质膜的免溶剂熔融制备及性能

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华南理工大学学报（自然科学版） 2022年第8期50卷 119-127页

作者：张桂珍刘洋严明保华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心/聚合物成型加工工程教育部重点实验室/广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室广东广州510640

随着科学技术的进步,各种智能电子设备和电动车、电网体系迅速成长,人们对高能量密度和可充电电池系统的需求越来越大,锂离子电池也得到了长足的发展。目前市场上常用的锂离子电池由正负极、电解液和隔膜组成。由于电解液易挥发、泄露,... 详细信息

随着科学技术的进步,各种智能电子设备和电动车、电网体系迅速成长,人们对高能量密度和可充电电池系统的需求越来越大,锂离子电池也得到了长足的发展。目前市场上常用的锂离子电池由正负极、电解液和隔膜组成。由于电解液易挥发、泄露,因此电池容易发生短路甚至着火、爆炸等安全事故。固态电解质的出现很大程度上消除了这一安全隐患。固态电解质在电池中既能分隔正负极、防止内部短路,又能充当离子导体实现正负极活性物质之间的锂离子传递,已成为新能源领域的研究热点之一。目前固态电解质膜的制备方法主要包括有机溶剂浇铸、涂布和热模压等,这些方法普遍存在有机溶剂污染环境、制造周期长、成本高等问题。有鉴于此,文中提出了一种聚环氧乙烷(PEO)基复合固态电解质膜的拉伸应力诱导免溶剂熔融制备新方法,并采用SEM、XRD表征电解质膜的结晶形态和微观形貌,采用DSC表征膜的热性能,通过线性扫描伏安法、电导率测试来表征膜的电化学性能。结果表明,与简单的机械混合相比,采用文中提出的新方法制备的聚环氧乙烷/聚偏氟乙烯-六氟丙烯/双三氟甲磺酰亚胺锂(PEO/PVDF-HFP/LiTFSI)复合固态聚合物电解质膜的锂盐分散性更好。离子电导率测试结果表明:即便不使用有机溶剂,采用文中方法制备的复合固态聚合物电解质膜仍与采用溶液浇铸法制备的电解质膜的离子电导率相当;所加入的PVDF-HFP含量为30%时,PEO基固态聚合物电解质膜在60℃下的离子电导率达2.07×10^(-4)S/cm,电化学稳定窗口超过5.0V。

关键词：锂离子电池复合固态电解质聚环氧乙烷熔融制备拉伸应力离子电导率

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近红外光谱的通用聚苯乙烯牌号在线识别方法

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光谱学与光谱分析 2021年第9期41卷 2759-2763页

作者：方圆何张平朱世超梁显荣晋刚华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室华南理工大学聚合物加工工程教育部重点实验室广东广州510640

在聚合物加工过程中,如果在同一生产线上混用不同牌号的原材料,可能会影响产品性能,降低产品合格率。然而采用传统方法识别相同类型不同牌号的聚合物往往耗时长且具有滞后性,目前还缺乏一种快速实时的牌号识别方法。因此,以5种不同牌号... 详细信息

在聚合物加工过程中,如果在同一生产线上混用不同牌号的原材料,可能会影响产品性能,降低产品合格率。然而采用传统方法识别相同类型不同牌号的聚合物往往耗时长且具有滞后性,目前还缺乏一种快速实时的牌号识别方法。因此,以5种不同牌号的通用聚苯乙烯(GPPS)为研究对象,利用自主开发的安装于挤出机上的在线近红外光谱测量系统,将近红外光谱与化学计量学、机器学习算法相结合,实现对挤出过程中GPPS牌号的快速在线识别。首先利用在线近红外光谱测量系统实时采集5种不同牌号GPPS熔体的在线近红外光谱,波长范围为900~1700 nm。经过谱图分析后,利用主成分分析结合K均值聚类算法验证在线近红外光谱数据对于不同牌号的可分性。最后采用偏最小二乘判别分析和随机森林两种算法分别建立GPPS牌号识别模型并进行对比。结果表明:①经过基线校正、最大最小归一化、7点移动平均平滑预处理后,在线近红外光谱在1207,1388,1407和1429 nm处的特征峰峰值会随着牌号的变化呈阶梯状改变,以前3个主成分得分作为K均值聚类的输入变量得到聚类正确率为88%,说明了不同牌号GPPS在线近红外光谱数据的可分性;②所建立的两种预测模型均能够对GPPS牌号有效识别,最佳主因子数为3的偏最小二乘判别分析模型对验证集的分类正确率为90.4%,以前5个主成分得分作为输入变量建立的随机森林模型对验证集的分类正确率达95.6%,所以随机森林模型的牌号识别性能更好。因此,在线近红外光谱测量系统结合化学计量学、机器学习算法可以实现GPPS牌号的快速在线识别,为在生产线上利用近红外光谱识别同种聚合物的不同牌号提供参考。

关键词：近红外光谱牌号识别通用聚苯乙烯偏最小二乘判别分析随机森林

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四元共聚热塑性聚酰亚胺的合成与表征

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华南理工大学学报（自然科学版） 2020年第4期48卷 73-79页

作者：曹贤武韦创何光建文江维华南理工大学广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室∥聚合物新型成型装备国家工程研究中心∥聚合物加工工程教育部重点实验室广东广州510640

为了提高聚酰亚胺的热塑性,制备兼具优异热塑性与耐热性的聚酰亚胺材料,以均苯四甲酸二酐(PMDA)与3,3′,4,4′-联苯四羧酸二酐(s-BPDA)为二酐、4,4′-二氨基二苯醚(ODA)与2,2′-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)为二胺,通过两步法成... 详细信息

为了提高聚酰亚胺的热塑性,制备兼具优异热塑性与耐热性的聚酰亚胺材料,以均苯四甲酸二酐(PMDA)与3,3′,4,4′-联苯四羧酸二酐(s-BPDA)为二酐、4,4′-二氨基二苯醚(ODA)与2,2′-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)为二胺,通过两步法成功制备了一系列四元共聚热塑性聚酰亚胺,并研究了刚性联苯基团与柔性单体、侧甲基的协同作用对聚酰亚胺材料性能的影响。利用FTIR、XRD、DMA和TGA等测试手段对材料的分子结构、热塑性和耐热性等进行了表征。结果表明:该系列四元共聚聚酰亚胺具有良好的热塑性与耐热性,其中当二酐与二胺的摩尔分数比(PMDA∶s-BPDA∶ODA∶BAPP)为70∶30∶70∶30时,该材料表现出优异的热塑性和耐热性,同时在非质子极性溶剂中表现出较好的溶解性,极大地提高了聚酰亚胺在溶剂或熔融状态下的加工性能。

关键词：热塑性聚酰亚胺四元共聚 BAPP 热稳定性

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拉伸流场诱导聚丙烯/聚乙烯结构性能演变

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高分子材料科学与工程 2021年第1期37卷 8-15页

作者：黄照夏瞿金平聚合物新型成型国家工程研究中心聚合物成型加工工程教育部重点实验室广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641

相容性是阻碍废旧塑料高质高值回收的主要问题。文中采用自行研制偏心转子挤出机所提供的拉伸流场,以常用的PP和PE为研究对象,研究拉伸流场作用下PP/PE不相容体系结构性能演变行为,着重考察偏心转子挤出机加工转速和PP/PE组分比的影响... 详细信息

相容性是阻碍废旧塑料高质高值回收的主要问题。文中采用自行研制偏心转子挤出机所提供的拉伸流场,以常用的PP和PE为研究对象,研究拉伸流场作用下PP/PE不相容体系结构性能演变行为,着重考察偏心转子挤出机加工转速和PP/PE组分比的影响。通过扫描电镜证明了拉伸流场可以诱导PP/PE不相容体系形成类蜂窝结构,并建立了结构演变规律。通过对制品力学性能的表征,证明了拉伸流场可以有效实现PP/PE的物理强制增容,并阐明了拉伸强度与拉伸流场强度和PP/PE组分比的关系。该文可以为聚合物不相容体系的物理强制增容提供理论和实验支撑,也可以为废旧塑料污染提供一条切实可行的高质、无污染、低成本回收路线。

关键词：拉伸流场聚丙烯聚乙烯不相容体系

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PPC/PHB吹塑薄膜的相形态、力学和阻隔性能研究

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功能材料 2019年第4期50卷 4093-4097页

作者：蒋果张梦迪余立汪峰华南理工大学聚合物成型加工工程教育部重点实验室广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室广州510640

采用挤出吹塑成型制备PPC/PHB复合材料薄膜,研究薄膜的微观形态与力学性能和阻隔性能之间的关系。结果表明,薄膜的拉伸强度随着PHB含量的增大逐渐增大,薄膜的纵向拉伸强度比横向拉伸强度高,横向直角撕裂强度比纵向略高,这与薄膜沿拉伸... 详细信息

采用挤出吹塑成型制备PPC/PHB复合材料薄膜,研究薄膜的微观形态与力学性能和阻隔性能之间的关系。结果表明,薄膜的拉伸强度随着PHB含量的增大逐渐增大,薄膜的纵向拉伸强度比横向拉伸强度高,横向直角撕裂强度比纵向略高,这与薄膜沿拉伸方向发生了一定的取向有关;薄膜的水蒸气渗透系数和氧气渗透系数均随着PHB含量的增大而不断减小,表明其阻水及阻氧性能得到提高;当PHB含量为30%(质量分数)时,与纯PPC相比,复合材料薄膜的氧气阻隔性能提升了约5倍。分别采用Fricke和Nielsen理论模型预测PPC/PHB复合材料薄膜的阻隔性能,探究影响PPC/PHB共混薄膜阻隔性能的作用机制,可为高阻隔性能的PPC/PHB复合材料制备提供理论指导。

关键词：聚甲基乙撑碳酸酯聚-3-羟基丁酸酯增容阻隔模型

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