乙二胺的性质及应用

乙二胺的性质及应用（精选十篇）

乙二胺的性质及应用 篇1

关键词：瓦斯发电余热制冷,热—电—乙二醇低温制冷,矿井降温

随着煤矿开采深度的不断增加, 矿井热害越来越严重。平顶山煤业集团为了解决高温热害难题, 多年来投入资金数亿元进行研究探索, 取得了一定的成效, 为热害治理打下了一定的基础。

近年来, 迫于安全的压力和建设国家循环经济示范矿区的需要, 平煤集团开始进行瓦斯抽采、发电、余热制冷技术综合研究与工程示范的实践。通过抽采瓦斯, 保障矿井安全生产;抽出的瓦斯进行发电, 变废为宝, 减排减污;在热害治理方面先后进行了多种降温模式的研究, 取得了一定的效果, 但上述研究都是单一的、孤立的、不系统的, 未能从根本上解决热害治理技术难题。

该研究项目是将热—电—乙二醇低温制冷加以集成研究和工程示范, 研究重点是利用瓦斯发电余热作为矿井降温制冷动力源进行集中制冷, 解决井下高温热害问题, 并形成完善的新型矿井降温技术理论体系。该项目为2008年河南省重大科技攻关项目, 项目成果通过煤炭行业权威机构鉴定, 并获得3项国家发明专利。通过在平煤四矿的应用, 在可靠性、降温幅度、低运行成本、维护管理上取得重大突破, 荣获2008年中国煤炭工业协会科学技术一等奖、2008年河南省安全生产科技进步一等奖、2008年河南省煤炭工业科技进步特等奖。

1 已有降温模式的应用情况分析

平煤集团是我国最早出现井下热害的矿区之一。为解决井下高温热害问题, 平煤一矿实施了井下局部降温 (1979年) 、五矿己三采区实施了井下集中降温 (1996—2005年) 、八矿实施了冰块降温 (1997年) 、六矿实施了片冰降温 (2005—2006年) , 在这些降温方法中, 最为突出的是设备可靠性、降温效果和运行成本问题。

1.1 井下局部降温 (1980年)

据统计降温幅度基本在1~2 ℃。平煤一矿使用的国产设备可靠性差、降温效果差;国内峰峰矿务局梧桐庄矿、阜新矿业集团及国外波兰的高温煤矿使用德国机组的可靠性好, 但降温效果差、成本高、投资大。通过总结分析, 局部降温只适宜于井下局部高温的情况, 对于区域性高温的矿井, 该种方法的应用受到限制。

1.2 井下集中降温 (1996—2005年)

设备可靠性差, 排热不方便, 具有一定的降温幅度, 一般为2~4 ℃;优点是投资省、运行费用低、冷量损失小。通过平煤五矿的应用, 井下集中降温只适于井深小于900 m、井下具备良好排热条件 (含低温水、低温回风) , 且设备可靠性能高的条件下使用。

1.3 冰块降温 (1997年)

通过平煤八矿的应用, 该降温方式具有良好的降温效果, 但运冰不方便, 且成本高。在比较不同制冰方式的制冰成本和投资后, 通过改变输冰方式, 可以值得进一步研究。

1.4 片冰降温 (2005—2006年)

1986年在南非金矿首次开始应用冰降温, 地面设制冰站制取片冰, 用水平输送器送至井筒输冰管道入口, 通过自重落入设在井下的融冰池, 冰融化成低温水, 水泵将低温水输送到工作面进行循环, 通过空冷器散冷至采掘工作面, 从而达到降温的目的。目前国内制冰设备技术成熟, 关键是制冰设备能效比的选择, 片冰制备主流生产厂家有重庆冰人、上海格兰特、福建雪人。

片冰降温的优点:可靠性较好, 具有一定的降温效果。据国内统计降温幅度一般在3~5 ℃, 如平煤六矿上马片冰降温系统后2006年6月18日实测采面上口温度由34.2 ℃降到30.1 ℃, 降幅4.1 ℃。

片冰降温的主要缺点是投资大、能耗高, 如日产760 t/d的降温系统, 能够服务1面1头, 其总投资预计在5 000万元, 系统运行功率2 600 kW, 日运行电费为27 000元/d以上 (尚不包括设备折旧、人工、水耗、材耗等) 。导致吨煤成本居高不下。

由于制取片冰需要的蒸发温度为-25 ℃以下, 且制取片冰过程中由水变成冰, 再由冰变成水, 能量浪费大、效率低, 发达国家已经淘汰片冰机, 取而代之的是冰浆机。冰浆机的蒸发温度大多为-5 ℃, 制冰效率高, 国内主要厂家有天津飞太壳、广州科能。

从技术和经济角度, 南非、波兰、美国的矿井降温规范规定:“高温矿井的采深大于3 000 m或采面岩石温度超过60 ℃时可采用冰降温”, 而我国煤矿现阶段, 甚至将来很长一段时间, 采深和岩石温度难以达到此水平, 因此片冰降温不符合目前我国煤矿经济降温使用。

根据国内几大矿区的矿井降温情况分析, 总体降温模式上与平煤集团相似, 因此可以说, 我国目前缺乏可靠性高、降温效果好、运行费用低、投资省的矿井降温技术。

2 热—电—乙二醇低温制冷理论

乙二醇溶液作为载冷剂, 不同于水, 其黏度、密度、热导率等随温度变化而变化, 沿程阻力损失和冷量损失将很难确定, 无法通过传统的阻力计算方式和温升方式来确定沿程阻力和冷量损失, 故组织了国内权威的研究机构对此进行研究, 通过实际应用, 表明研究结果客观、有效。

根据质量守恒方程、动量守恒定律、能量守恒方程, 对相关理论进行离散分析, 通过数值计算与拟合, 在对上述数学模型简化的基础上, 应用数学工具origin6.0软件对乙二醇溶液的密度、比热容、动力黏度进行拟合, 得到相关的数学表达式。不同浓度时乙二醇溶液的动力黏度、密度、比热容的拟合曲线见图1—3。

3 应用及技术经济分析

在模拟分析热—电—乙二醇低温制冷系统热力学基础上, 根据考察国内降温实例及平煤集团以前的降温经验, 并结合平煤四矿生产条件及四矿瓦斯发电厂余热可以充分利用的有利条件, 经充分研究论证确定采用“热—电—乙二醇低温制冷降温模式”。

3.1 降温范围及降温标准

根据四矿生产条件和热害现状, 实施2面2头降温, 即己16-23070综采面、己15-23140机巷掘进面、三水平专回下山、己16-23060综采工作面。综采面平均每面风量为1 600 m3/min, 温度按36 ℃计算;掘进面每面风量按500 m3/min, 温度按36 ℃计算。根据井下风流热力参数分析计算, 可以确定矿井总的冷负荷为5 000 kW。

矿井降温标准:根据国家有关规定, 将采掘工作面气温降到28 ℃以下。

3.2 工艺流程

利用电厂蒸汽余热, 通过溴化锂吸收式制冷机一级制冷制出5.2 ℃的低温水, 再由压缩式制冷机二级制冷使冷媒温度进一步降低到-3.4 ℃, 然后由主斜井送到-320 m水平的换冷硐室内的高低压换热器的高压侧进行冷热交换, 乙二醇水溶液放出冷量后返回地面循环使用。高低压换热器的低压侧循环水吸收冷量后, 由冷水泵将3 ℃左右的低温水输送到安装在综采工作面机巷的空冷器进行冷热交换 (见图4) , 使工作面进风流温度降低, 达到治理热害的目的。

3.3 降温效果

根据采掘工作面实际冷负荷及工作需要及具体条件, 该降温系统可实现以下6种运行模式。

模式M1:只开1台溴化锂机组;

模式M2:开1台溴化锂机组和1台乙二醇机组;

模式M3:开1台溴化锂机组和2台乙二醇机组;

模式M4:开1台溴化锂机组和3台乙二醇机组;

模式M5:只开3台乙二醇机组;

模式M6:纯水作冷媒的运转模式 (含方式1至6, 但设计冷冻水出水温度为2~4 ℃) 。

可任选一种模式解决矿井高温问题, 适用范围广, 如果有余热可利用, 采用M1—M4或M6, 如果没有余热可利用可采用M5或M6的不含溴化锂机组

部分, 任何热害类型的矿井均可借鉴。M4可以确保采掘工作面温度降幅超过或达到9~10 ℃, 但也是最耗电的模式, 经过近2个月的运转, 经济合理的运行模式是:按热害时段, 选择运行模式。

4月底—6月底:选择M1;

7—8月:选择M3或M2;

9—11月:选择M1。

平煤四矿自2007年8月8日开始运行了4种降温模式, 9月的实测数据见表1。

通过平煤四矿实施降温后的结果与降温前比较, 并根据项目查新和专家鉴定:项目整体达国际先进水平, 其中制冷模式和冷量配送技术达国内领先水平。

3.4 技术经济分析

整个系统的运行成本主要体现在:人工费、电费、热力费、水费、设备折旧费等费用。计算分析表明, 3个月运行期间降温系统成本为193.5万元。

根据四矿生产统计报表, 2007年5—7月为降温前, 8月以后为降温期, 降温后, 降温工作面共增产原煤132 360 t。影响矿井产量的因素较多, 根据国外统计, 就降温角度而言, 气温增加1 ℃, 矿井生产效率降低6%~8%, 反之, 采用降温措施后, 气温每降1 ℃, 矿井生产效率提高6%~8%, 实际降温幅度按8 ℃考虑, 则提高的劳动生产效率为48%以上, 因此由于降温而提高的产量如下:132 360×48%=63 532.8 t。吨煤售价420元, 扣除吨煤生产可变成本210元, 则直接创造经济效益:63 532× (420-210) -193.5=1 140.7万元, 每月可产生纯利润:1 140.7÷3=380.2万元。

4 结论与建议

该研究项目通过在平煤四矿的应用, 取得了传统降温方法无法达到的降温效果, 系统可靠、运行成本低廉, 充分利用了瓦斯发电厂的烟气余热, 实现了变废为宝、发展循环经济的思想, 符合国家产业政策。

该项目的降温模式, 在有余热可利用的情况下, 可以利用热—乙二醇模式和热—电—乙二醇模式;没有余热利用的情况下, 可直接采用电—乙二醇模式, 均能可靠、低运行成本解决井下高温热害难题。可适应任何类型高温矿井。

该项目的6种运行模式, 每一模式可解决任何煤矿的高温热害问题, 可为我国矿井降温工作提供多方面的科技成果和实践经验。

环保餐具的性质及应用开题报告 篇2

——研究性学习开题报告

班级：高二5班

课题组组长：杨浩

课题组成员：章一涵、王宁、商佳琪、高逸、刘佳乐、范汪鸣、马嘉锦

课题题目：环保餐具的性质及应用

研究背景：

环保餐具是所用材料对人体无害，无毒无味，易降解，生产制造、使用和销毁过程均无污染，产品质量完全符合国家食品卫生要求，产品用完后具有易回收、易处置或易消纳等特点的食品容器。

目前许多商家仍然选择使用不可降解的餐具，市面上的环保餐具仍然较少，瓷质餐具成本过高，而且环保餐具行业门槛较低，生产企业实力参差不齐，导致目前市场上所用的部分环保餐盒存在严重的质量问题，因此，我们小组针对环保餐具的性质及应用进行研究。

研究课题的意义和价值：

为了解决日益严重的“白色污染”问题，开发研制一种有效的一次性环保餐具具有重要意义。其对环境，对人体有很多的益处。

研究渠道：

资料文献

网络查找

小组讨论

专家意见

教师咨询

动手实验

研究内容：

1、环保餐具的分类及它们的性质

2、环保餐具的应用及对人们生活的影响

3、动手制作一种环保餐具

4、对于环保餐具的现状提出我们的看法和建议

研究计划：

一、任务分工

总负责：杨浩

活动记录、资料搜集及整理：王宁、商佳琪

制作调查问卷、发放，后勤：范汪鸣、高逸

撰写报告：章一涵、马嘉锦

摄影：刘佳乐

二、活动步骤：

前期：

1、学习准备：在指导教师的指导下学习研究性学习有关内容与研究方法；

2、搜索相关资料，通过网络、图书等资料，对环保餐具性能进行研究，了解其品种；

3、组员汇总各自的查询资料和研究成果，组长整合并精选，再进行补充、完善，为接下来进行访问及问卷调查作准备。

中期：

1、参观、访问一些生产环保餐具的公司，了解环保的制作工艺、性能、种类等具体方面。向相关技术人员进行咨询请教，请技术人员对小组讨论结果进行指导；

2、发放调查问卷，调查市民对环保餐具的使用情况，并提出改进措施及建议；

3、整理分析获得的相关资料、调查结果、讨论并对下一步方案进行调整。

后期：

1、自己动手制作环保餐具，并对其进行总结，分析；

2、撰写研究报告，提出建议；

3、总结，成果汇报。

表达形式：文字、图片、实物、音像资料等。

预期的成果：论文、调查问卷、调研报告、制作模型、实验报告等。

分式的基本性质及应用 篇3

分式的分子和分母都乘（或除以）同一个不等于0的整式，分式的值不变，即 = ， = （M是不等于0的整式）.从形式上看，分式的基本性质与小学学过的分数基本性质几乎是一样的，学习起来不会有多大困难，但要真正理解和掌握，必须注意从三个方面去把握.

1． 基本性质中的A、B、M表示整式，实际上随着知识的不断扩充，A、B、M还可以代表任何代数式（B、M不等于0）.

2． 基本性质中的B ≠ 0是已知条件中的隐含条件，在解题过程中一般不需要强调，M ≠ 0这个条件千万不能忽略.在算术中讲到分数基本性质时，虽然也要求M ≠ 0，但在运用中我们是不会用0去乘（或除）分数的分子与分母的，所以这个条件常常不被引起重视，而在分式中，M是一个含有字母的代数式，由于字母的取值可以是任意的，故M就有取0的可能性.因此，我们在应用基本性质时，应分析M的值是否为0，养成随时注意应在什么条件下应用这个性质的习惯.

3． 基本性质由六部分构成：（1）分式的分子和分母；（2）都乘（或除以）；（3）同一个；（4）不等于0；（5）整式；（6）分式的值不变.其中前五个是条件，第六个是结论.要注意条件中的“都”、“同一个”、“不等于0”和“整式”这几个关键词语，它们保证了“分式的值不变”这一结论.

[二、基本性质的应用]

1． 对一个由分式构成的等式从左到右进行变形.

例1填空：

（1） = .（2） = .

分析：（1）右边的分母a2b是左边的分母ab乘a得到的，根据分式的基本性质，右边的分子应是左边的分子乘a，即a（a - b） = a2 - ab.（2）右边的分子x + y是左边的分子x2 + xy除以x得到的，故右边的分母应是左边的分母除以x，即x2 ÷ x = x.

解：（1） = .（2） = .

点评：解这类题时，要认真比较等式两边分式的分子和分子、分母和分母的关系，看它们同乘（或除以）了什么样的整式.切记变形前后分式的值保持不变.

2． 把分式中各项的分数、小数系数化为整数系数.

例2将下列分式中各项的系数都化为整数.

（1） .（2） .

分析：（1）中各项的系数都是小数，观察特点可知，只要将分子和分母同乘10就行了.（2）中各项的系数都是分数，它们分母的最小公倍数是12，所以只要将分式的分子和分母同乘12就解决问题了.

解：（1）== .

（2）== .

点评：解这类题时，要根据分式的基本性质进行变形.通常情况下，若各项系数都是分数，可以把分式的分子和分母同乘各项系数的所有分母的最小公倍数；若各项系数都是小数，可以根据具体情况，把分子和分母同乘10n；若各项系数不统一，有分数系数又有小数系数，要先化统一，再解题.

3． 改变分式的分子、分母的符号.

例3下列各等式正确的是（）.

A．= B．=

C．= 1 D． -=

分析：A中同时改变分式的分子、分母的符号，相当于把分式的分子、分母同乘－1，分式的值不变，故A正确；B中改变符号后分母应为 － x + y，不能只改变其中一项的符号，故B是错的；C中分子应为－ （- x + y），显然等式不成立；D中（y - x）2 = （x - y）2，分子、分母同除以x － y后不应改变分式本身的符号，故D也是错的.

解：应选A．

点评：利用分式的基本性质可以对一个分式的分子、分母的符号进行变化，即同时改变分式的分子和分母的符号，分式的值不变.

4． 对分式进行约分.

例4约分：.

分析：首先将分子、分母中的每一个因式的最高次项系数化为正数，然后再对每一个能分解因式的多项式进行分解，利用分式的基本性质约去分子、分母中的相同因式.

解： =

=

=

= .

点评：将分式约分时，若分子、分母都是单项式，则公因式取相同字母的最低次幂与系数的最大公约数的积；若分子、分母是多项式或含多项式的因式积，则应先将多项式分解因式，再约去相同因式.

5． 对分式进行通分.

例5通分：，，.

分析：先将每个分式的分母分解因式，然后确定最简公分母.因为2a + 2 = 2（a + 1），a2 - a - 2 = （a + 1）（a - 2），4 - 2a =- 2（a - 2），所以最简公分母为2（a + 1）（a - 2）.

解：∵最简公分母为2（a + 1）（a - 2），

∴ == ，

==，

乙二胺的性质及应用 篇4

目前生产中较为成熟的工艺是添加质量比4%~5%的固体阻燃剂六溴环十二烷[4]。但此工艺在相溶性、稳定性、腐蚀性及含有害元素溴等方面存在不足,导致挤塑板阻燃性能不稳定,给今后挤塑板的大量应用带来隐患[5]。

本研究合成的乙二醇四甲氧基磷酸酯阻燃剂具有阻燃与增塑双重功能。它可使阻燃剂实现无卤化,并且有机磷系在室温下多为液态物质,可增加高聚物的流动性并降低高聚物材料的软化温度[6]。增塑功能可抑制燃烧后的残余物,产生的毒性气体和腐蚀性气体比卤系阻燃剂少[7]。乙二醇四甲氧基磷酸酯阻燃剂具有效率高、适用于透明塑料、对光稳定性或光稳定剂作用的影响较小、腐蚀性小、可阻碍被阻燃材料复燃以及不增加或极少增加被阻燃材料的质量等优点[8]。

1 实验部分

1.1 试剂及仪器

试剂:三氯氧磷,天津市光复精细化工研究所;乙二醇,天津市月星化工有限公司;甲醇,西安化学试剂厂;苯酚,天津市永大化学试剂有限公司;石油醚,天津市瑞金特化学品有限公司。

仪器:沸点仪、乌氏黏度计、集热式恒温加热磁力搅拌器(DF101S),巩义市予华仪器有限责任公司;循环水式真空泵(SHZD),巩义市予华仪器有限责任公司;真空干燥箱(DZG-6050SA),上海森信实验仪器有限公司;热重-差热分析仪,德国乃驰公司;傅里叶红外光谱器(IR,IRPrestige-21),日本岛津公司;精密增力电动搅拌器(JJ-1),国华公司;高效液相色谱分析仪器(HLPC,LC-20A),日本岛津公司。

1.2 乙二醇四甲氧基磷酸酯阻燃剂的合成

1.2.1 合成原理

以三氯氧磷、乙二醇、甲醇和苯酚为原料,采用两步法合成了乙二醇四甲氧基磷酸酯阻燃剂产品,其酰氯化阶段和酯化阶段如图1和图2所示。

1.2.2 合成步骤

在装有搅拌、回流冷凝管、恒压滴液漏斗、干燥装置和尾气接受装置的三口圆底烧瓶中加入三氯氧磷40.77g,于滴液漏斗中加入乙二醇8.25g,在15℃,快速搅拌下缓慢滴加乙二醇,滴料完毕后反应4h,真空抽滤,得到无色透明黏稠状的中间体,升温至45℃,缓慢向其中间体中滴加无水甲醇26.25g,滴加完毕后反应4h,真空抽滤,经提纯得到无色透明黏稠状液体。产率达到86.77%。

1.2.3阻燃剂的表征

(1)酸值测定:氢氧化钾-乙醇溶液测定,标准:GB/T601—2002;(2)黏度测定:乌氏黏度计;(3)磷含量测定:磷钼酸铵沉淀法;(4)沸点的测定:沸点仪;(5)密度的测定:比重瓶法;(6)红外光谱分析:傅里叶变换红外光谱仪(IRPrestige-21),日本岛津公司;(7)热重-分析:热重-差热分析仪(TGA),德国乃驰公司;(8)高效液相色谱分析仪器(HLPC,LC-20A),日本岛津公司。

1.3 阻燃性能测试

为了对合成产品进行阻燃性能测试,本实验选择研究和制备具有高性能阻燃效果的阻燃纸。

阻燃纸的制备工艺:在常温常压下,将去离子水放入搅拌容器中,在搅拌状态下,先将制备的阻燃剂加入水中至完全溶解,得到水基阻燃液产品。将阻燃整理采用的普通纸板(昆明造纸厂生产,125g/m2,厚度为0.75mm)分别完全浸渍在不同浓度的阻燃液中,时间为5min,然后将阻燃后的纸板取出在80℃真空烘箱中烘干12h。

2 结果与讨论

2.1 阻燃剂的理化指标

目前阻燃剂虽然具有巨大的市场需求和市场用量,但世界上还没有一个国家制定单独的阻燃剂和阻燃剂添加标准,因此阻燃剂和阻燃剂添加缺乏统一的评定标准。由于各种阻燃剂应用范围和应用领域不同,对阻燃剂的各种理化性质也提出了特定的要求。本研究将实验室所得到的产品进行了化学分析,通过酸值测定、黏度测定、磷含量测定、溶解性、沸点的测定以及密度瓶法对阻燃剂的性质进行了分析检测,同时将实验室测试的指标和市场上常见的阻燃剂的理化性质进行比较,结果表明本研究合成的阻燃剂基本上可以达到现有阻燃剂的标准,甚至一些理化性质优于现有阻燃剂的理化性质。合成阻燃剂的相关化学含量指标及理化性质,见表1。

2.2 阻燃剂的红外光谱分析

通过IR-Solution红外图谱处理软件分析了所得到的谱图(图1),从中可以清楚的看到聚磷酸酯几个主要的振动发生在以下位置:1456、1163、1186 和1217cm-1为ArO—P的伸缩振动;1259cm-1为O—C的伸缩振动吸收峰;964cm-1为P—O—C的伸缩振动吸收峰;754cm-1为对称P—O—C的伸缩振动吸收峰;617 和578cm-1为P—O—Ar的伸缩振动吸收峰;1259 和1367cm-1为P=O振动吸收峰;1593、1641、1487、1474、3022、3043和3072cm-1为苯环的骨架振动吸收峰;1163cm-1为P—O—CH2振动吸收峰;通过以上数据分析可以进一步确定本实验所合成的为磷酸酯类阻燃剂。

2.3 阻燃剂的高效液相分析

为了进一步表征本实验所合成的阻燃剂为所需要的单一磷酸酯阻燃剂,对所合成的阻燃剂进行了高效液相色谱分析。

以pH=4.5的磷酸缓冲溶液为流动相,高效液相谱图如图2所示,谱图数据分析如表2所示。从表2中可以清楚的看到峰面积和峰高的百分比都达到了98%左右,并且从图2中可以看出峰的对称性也比较好。因此,通过这种方法合成的阻燃剂具有较高的产率并可得到较单一的产品。

2.4 阻燃剂的热重分析

利用德国乃驰-热重分析仪,在氮气流速为100mL/min,升温速度为10℃/min下进行进行测试分析。结果如图3 所示,从图可以看出,阻燃剂具有2个明显的分解过程,第一阶段在150~250℃,当温度达到150℃时开始失重,阻燃剂的热解速率较快,这主要是由于在加热的条件下,阻燃剂发生自身焦炭化包覆在材料的表面,阻止材料燃烧过程中的热传递和隔绝燃烧过程中的氧气,在300℃时质量损失为50%以下。随着温度的进一步升高,第二阶段在300~900℃,600℃ 时分解速率降低,阻燃材料的聚磷酸酯除了自身焦炭化的同时还能夺取材料中的氢元素,在材料的表面同时发生焦炭化并形成具有更大分子量的焦炭层阻止材料的燃烧,在900℃ 时残留质量为40% 以上。表明材料具有较好的热稳定性和高温残余量。

2.5 阻燃纸的阻燃性研究

对不同阻燃剂添加量的阻燃纸的阻燃性能进行测试,结果见表3,所有的测试具采用现有的标准方法进行测试。测试结果表明阻燃纸具有较好的阻燃性能,添加少量的阻燃剂就可以起到较好的阻燃效果,阻燃纸的燃烧实验照片中(见图4)清楚的表明添加了阻燃剂的纸(每张图片中右边的纸)在使用酒精灯火焰点燃2min都没有引燃,没有添加阻燃剂的纸(每张图片中左边的纸)点燃2min后已经燃烧尽。而且添加了阻燃剂的纸不仅具有较好的阻燃性能,同时阻燃剂的添加对纸张的书写和机械性能几乎没有影响,经过长时间的放置,阻燃纸张上没有阻燃剂析出。

[(a)燃烧前;(b)点燃2s;(c)燃烧4s;(d)燃烧2min]

3 结论

以三氯氧磷、乙二醇和无水甲醇为原料合成了乙二醇四甲基磷酸酯,最佳反应条件为:n(三氯氧磷)∶n(乙二醇)∶n(无水甲醇)=2.05∶1.00∶4.10,分两步反应,产率达到86.77%。该产品合成工艺简单、操作方便、无毒、原料价廉、来源广泛,极易实现工业化生产,经过阻燃剂在阻燃纸制备中的应用实验验证,达到良好的阻燃效果,在阻燃材料中具有潜在的应用价值。

摘要：本研究合成乙二醇四甲氧基磷酸酯,并对其进行了理化性能、红外光谱分析、热重分析和高效液相色谱分析的测试,确定了其性能。研究了其与自制的阻燃纸的阻燃性能。结果表明:目标产物具有优良的阻燃性能。

关键词：阻燃剂,磷酸酯,合成,阻燃纸

参考文献

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乙二胺的性质及应用 篇5

“教学有法，教无定法，贵在得法”，行之有效的教法是取得良好教学效果的保证，按教学论中教为主导，学为主体的原则，教师的任务是制定目标，组织教学活动，控制教学活动的进程，并随机应变、排除障碍，承认和尊重学生的主体地位。为了适应素质教育，培养学生的能力，本节课采用“五点”教学法。具体如下：

1、以“问题”为学生学习的“起点”;

2、以“范式”为学生学习的“焦点”;

3、以“变式”为学生学习的“重点”;

4、以“创新”为学生学习的“难点”;

5、以“评价”为学生学习的“疑点”;

三、学法(说学法)

教学活动是教与学的双边相互促进的活动。在教学活动中，学生始终是学习的主体，为了激发学生自主学习科学的方法，真正做到课堂教学中面向全体学生，针对本课内容和以上教法，采用的学法如下：

四、教学程序(说过程)。

1、设问激趣，导入新课(起点)：

首先复习四边形的概念、明确四边形的.性质，然后用特殊化方法设计一问题：若四边形的两组对边分别平行，则该四边形是什么样的四边形?这样导入新课的目的是使学生在已有的知识基础上去探索数学发展的规律，达到用问题创设数学情境，提高学生学习兴趣，并提高学生的发散思维能力，让学生敢于探索和猜想。

2、诱导思维，以诱达思(焦点)：

其次通过设问、质疑，进一步引导学生区分平行四边形与一般四边形，进而猜想出平行四边形的特殊性质。同时教师整理出一种推导平行四边形性质的范式，再让学生联想范式，演绎其他推导模式，这样做的目的是让学生去观察、猜想出平行四边形的性质，在教师的范式的有诱导下，达到演绎数学论证过程的能力。

3、变式问题，突出“重点”：

通过具体问题的观察、猜想、演绎出一些不同于一般四边形的性质，进一步由学生归纳总结得到平行四边形的性质。通过投影不同层次的典型习题给不同层次的学生练习，让学生自己去掌握“重点”。

4、引导创新，化解“难点”：

设计“无图形”和“无结论”问题，引导学生读题、审题、画图、观分析、猜想、归纳，然后把问题中所有可能的结论推导出来，通过这种开放式问题的解决，既达到突出“重点”，又化解“难点”的目的。

5、反馈补缺，消除“疑点”：

在学生自主探索学习的过程中，遇到自己无法解决的疑难问题时，教师做适当的评价和提示，以弥补学习不足之处，从而达到消除“难点”的目的。

6、总观全课，找到收获：

教师对此课学生的表现作一小结、评价，特别是对“两头”的学生予以表扬，告诉学生本节是本章及以后学习的基础，要求他们在以后学习中会用平行四边形的性质去解决实际问题。

7、布置做业：

《金属钠的性质》微课程制作及应用 篇6

《金属钠的性质》这节课选自鲁科版高一化学必修1第1章第2节第1课时。金属钠是《高中化学新课标》中要求掌握的重要的金属单质，学好本节内容对学生以后学习其他金属元素具有指导性的作用，也为今后学习元素物质结构、元素周期律以及化学反应与能量等理论知识打下坚实的基础。

设计

依据教学目标的要求并结合学生的实际认知发展情况，笔者明确了本节微课要达成的目标：借助观看微视频和完成“自主学习任务单”规定的任务，认识金属钠的性质。其中，通过实验现象来认识金属钠的性质是本节微课程的重点和难点。

为了使学生达成所设定的目标，笔者设计了课前自主学习任务单（以下简称任务单），同时制作了相应的微视频以帮助学生顺利完成任务单上的相关学习任务。任务单由以下三部分组成：①学习指南。笔者引导学生明确自主学习的主题和要达成的目标，并给出了一些中肯有效的建议。②学习任务。这是任务单的主体部分，是学生通过自主学习达成目标的重要保证，根据本节课要达成的学习目标，笔者制定了四项学习任务。③困惑与建议。旨在让学生记录学习过程中遇到的问题以及对微课的一些建议，以便课堂学习时与老师和同学交流。

制作

笔者制作了微视频以帮助学生顺利完成任务单上的相关学习任务。本微视频时长8分10秒，使用软件Camtasia 8.4进行录制和后期加工处理，以MP4格式发布。

微视频首先引用了一则某化工厂金属钠燃烧引起火灾的新闻报道，报道中“金属钠着火时要用干粉灭火器或沙土扑灭，而不能用水来灭火”的说法激起学生强烈的求知欲和浓厚的学习兴趣，同时也让学生明确了本节微课的学习任务就是研究金属钠的性质。

实验视频一：用镊子取出保存在煤油中的一块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油，再用小刀把它切开，并请学生仔细观察被切开的钠其断面有什么变化。（为了更好地让学生观察实验现象，在后期制作中，笔者使用箭头引导学生进行观察，对需要学生重点观察的实验现象进行了局部放大处理;另外，由于金属钠新切开的断面颜色变化较快，学生不容易看清，所以笔者在后期制作时对这部分进行了慢镜头回放和高亮显示的处理）。

实验一视频播放完后，字幕显示“请暂停播放，完成自主学习任务单的学习任务一”。这是笔者在微视频的适当位置设置的暂停思考环节。此时，学生需要暂停视频播放，并对刚才微视频中的实验现象进行观察分析，完成任务单上对应的学习任务。

实验二视频：向一只盛满水的烧杯中滴入数滴酚酞试液，用玻璃棒搅拌，然后将切好的黄豆粒大小的钠投入水中，引导学生进行观察（为了让学生更清晰地观察实验现象，笔者进行了局部放大处理，并配以字幕提示）。金属钠在水中的什么位置反应？钠块的形状发生了什么变化？它做什么样的运动？你听到了什么声音？反应前后溶液的颜色有什么变化？利用一系列具体的问题引导学生有序地观察实验现象，并准确描述所观察到的实验现象。

实验二视频播放完后，同样需要学生暂停视频，在任务单中用表格形式归纳金属钠与水反应的实验现象并对实验现象进行分析，完成学习任务二。

实验视频三：先取一只装有大半瓶蒸馏水的塑料瓶，用手挤出瓶中的空气，使瓶中充满水，再取一个插有一根大头针的橡皮塞，用大头针扎起一块切好的黄豆粒大小的钠，最后迅速用橡皮塞塞紧瓶口。这时钠在瓶中与水发生反应，不断摇动塑料瓶，以免钠粘在瓶壁上烧坏塑料瓶，可以看到反应产生的气体使挤瘪的塑料瓶又重新鼓了起来，反应结束后，将橡皮塞拔出，并迅速将点燃的火柴放置于瓶口，反应产生的气体燃烧了。教师引导学生观察实验现象分析得出金属钠与水反应生成的气体是氢气，由此学生就很容易写出金属钠与水反应的化学方程式，完成学习任务三，从而达成目标②;另外综合学习任务一、二，学生不难得到金属钠的物理性质，即达成目标①。

在第一段实验视频中学生已经看到，金属钠新切开的断面露置在空气中会迅速变暗，说明金属钠在常温下会与氧气反应，生成白色的氧化钠，由此提出新的探究问题：钠在空气中燃烧有什么现象？产物又是什么呢？

实验视频四：在玻璃管中放入一小块金属钠，用酒精灯加热玻璃管，用箭头以及标注引导学生观察现象：钠首先发生什么变化？然后又发生了什么变化？燃烧时火焰呈什么颜色？最终生成的产物是什么颜色？由此学生不难得出结论：钠与氧气反应条件不同，现象不同，产物也不同。学生完成学习任务四，也就达成了目标③。

学生在观看微视频的过程中，通过笔者设置的一系列具体而又有针对性的问题，体验了对金属钠性质的实验探究过程，通过观察、分析、归纳、总结，得出金属钠的物理性质及化学性质，顺利达成预定的目标。最后，笔者用一个拓展思考的问题作为结尾：“如果在生活中你遇到金属钠的着火事故，会采取哪些措施呢？”让学生将理论与实际相结合，达到学以致用。这样除了能获得学习的成就感、提高学习化学的兴趣之外，同时也起到安全教育的作用。

课堂应用

微课程是为翻转课堂服务的。在翻转课堂中，学生是活动的主体，教师只是起引导的作用。学生通过在家中的自主学习已经学会了正确取用金属钠的方法，并掌握了金属钠与水的反应以及金属钠与氧气反应的现象和原理，这就为课堂上学生的探究活动预留了充分的时间。

课堂上，笔者首先评价了学生课前自主学习任务单的完成情况，并就学生在自主学习过程中发现的问题进行答疑，然后由学生完成自我检测，检查自主学习成果;当学生较好地掌握了自主学习任务时，笔者又布置学生完成进阶作业，在进阶作业中设计了金属钠与酸溶液及金属钠与盐溶液反应的相关习题，这一部分内容在微视频中没有涉及，学生通过自主学习还不能获取这一部分信息，因此在做题的过程中学生遇到了障碍，这时适合进行分组实验。这样，学生通过分组实验进一步探究金属钠与盐酸的反应、金属钠与盐溶液的反应（如CuSO4、FeCl3溶液）。实验完毕，各小组学生展示自己的探究成果（观察到的实验现象，分析反应的过程，写出反应的化学方程式），大家达成共识后，对本节所学内容进行总结，分享收获，交流心得。同时，笔者还设计了评价量规，供学生在课堂上进行自我评价和小组成员之间互评。

教学反思

学生通过翻转课堂，在课堂上能更有效地探索更多新的知识，并且拥有了更多做练习、做作业的时间;通过课堂上的合作探究，展示交流，可以培养学生的动手能力，语言表达能力，勇于提出问题、解决问题的能力，同时也锻炼了学生严谨求实的科学态度以及与人合作的团队精神，真正实现了“学习知识在课外，内化知识拓展能力在课堂”。

附：自主学习任务单

《金属钠的性质》自主学习任务单

一、学习指南

1.课题名称：

鲁科版高一年级化学必修1第1章第2节《金属钠的性质》

2.达成目标：

①知道并能说出金属钠的物理性质（如颜色、状态、硬度的相对大小、密度的相对大小以及熔点的相对高低）;

②能准确描述钠与水反应的实验现象，分析现象并得出结论，能书写钠与水反应的化学方程式;

③能准确描述常温下和加热条件下金属钠与氧气反应的实验现象，能知道这两种条件下钠与氧气反应的产物不同。

3.学习方法建议：

①请你运用观察法认识钠的物理性质;

②请你运用观察法、实验法、比较法学习钠与水的反应、钠与氧气的反应;

③请你运用表格归纳法分析实验现象，得出相关结论;

④请你认真观看实验视频（可以暂停或重新播放），尝试准确描述实验现象，并对实验现象作出合理的分析或解释，然后与微视频中的相关讲解进行对比。

4.课堂学习形式预告：

教师评价课前自主学习任务单完成情况并进行答疑→作业（学生定时完成自我检测，小组内讨论，自我纠错）→进阶作业（学生定时完成课堂检测，教师巡视，进行个性化辅导）→协作探究（针对进阶作业中的疑问，各小组讨论并设计实验方案，进行分组实验：①钠与盐溶液反应，如钠与CuSO4、FeCl3溶液反应;②钠与酸的反应，如钠与盐酸反应）→展示（各小组交流实验现象，分析得出结论，提出实验中遇到的困惑，大家讨论）→学生对本节课做小结，分享收获与心得→学生进行自我评价以及小组成员之间互评。

二、学习任务

任务一 请你仔细观察第一段视频中的实验现象，思考并回答下列问题：

①实验室中的钠保存在煤油中，说明了什么？

②钠可以用小刀切割，说明了什么？

③在切开钠的瞬间，你观察到断面呈什么颜色？随后，断面的颜色有什么变化？请你推测为什么会发生这种变化

④观看了这一段实验视频，你能得出钠的哪些物理性质？

任务二 请你仔细观察第二段视频中钠与水反应的实验现象，你看到金属钠在水中的什么位置反应？钠块的状发生了什么变化？它做什么样的运动？你听到了什么声音？反应前后溶液的颜色有什么变化？根据观察到的这些实验现象，你能分析得出什么结论？请你填写下列表格（可以不填满，也可以再补充）。

任务三

请你仔细观察第三段视频中的实验现象，思考并回答：钠与水反应完毕后，将点燃的火柴靠近瓶口时，

你听到了什么？看到了什么？由此，你能推测钠与水反应产生的气体是什么？请你试着写出这个反应的化学方程式。

任务四

请你仔细观察第四段视频中的实验现象，思考并回答：在空气中加热金属钠，钠首先发生什么变化？

钠在燃烧时火焰呈什么颜色？最终生成的固体产物呈什么颜色？

三、困惑与建议

评委印象

钠是学生进入高中阶段后学习到的第一种典型的金属元素，也是高中必修化学课程标准中要求掌握的重要元素。学生如果顺利理解了钠的学法，将对后续学习其他金属元素起到较强的指导性作用。李大明老师的《金属钠的性质》微课程设计，是一份非常有效的助学资源。

1.从设计理念来看

①为学情需要而设计。无论是我们所进行的课堂教学，还是设计的学习活动，亦或是对学生的指导，出发点和落脚点都在学生身上。李老师的微课设计正是在遵循课程标准的前提下，精准地把握了学情，满足了学生的需求。

②为促进学生的知识建构而设计。李老师的微课与学习任务单紧密配合，以任务驱动的方式，指导学生自主选择观看、选择观看频次，并在技术手段上进行了必要的放大、慢镜头回放、高亮显示等处理，有利于促进学生进行自我发现与构建知识，体现了翻转课堂先学后教、以生为本的理念。

③为提高学生的科学素养而设计。李老师从学生已有的经验出发，通过几个实验和情境的设置，将学科知识与社会生活密切联系，激发了学生的问题意识和学习兴趣，让学生有更多的探究过程与学习体验，指导学生“做中学、思中学、悟中学、研中学、用中学”。在这样的探究实践中获得知识、提炼方法、得到感悟，实现逐步提高学生自主学习、合作探究的能力，为形成学生的终身学习意识和能力抓好每一次教育契机。

2.从设计内容来看

①本节微课选题切口较小，重点、难点突出，直指问题要害。李老师通过富有启发性的小坡度渐进性问题，逐步引领学生抵达核心内容的学习和学习方法的掌握。这样的设计便于突破学习难点，符合学生的认知特点，更适合学生自主学习。

②学习单的内容形式明确具体，指导性、层进性强，凸显了对钠金属学习的思维方式的指导。结合课堂的新课学习，教师让学生学会观察现象—分析原因—得出知识—感悟方法—尝试运用。

③注意了与课堂的有效衔接。学习单标注了课堂学习预告，学生可以明确现在进行的微课学习与课堂学习的密切关系，从而调动学生以积极主动的态度投入到自主学习当中。

④体现了学习活动的交互性。李老师在课前学习任务单上指导学生将自主学习中遇到的问题、学习建议等进行记录，这为课堂充分、有效地学习交流做好了准备。课内，李老师指导学生进行学习评价、交流困惑问题。分组合作探究、展示讨论、达成共识、分享收获、交流心得、自评互评等环节的设计，为学生创设了一个良好的交互式学习平台。

向量的一个简单性质及应用 篇7

当λ<0时, b→由a→绕其起点顺时针方向旋转900且将模扩大 (λ≤-1) 或缩小 (-1<λ<0) 到原来的λ倍而得到。

特别地, 当λ=±1时, 丨a→丨=丨b→丨.

例1正方形ABCD相对的顶点B、D的坐标分别为 (0, -1) 、 (2, 5) , 则顶点A、C的坐标分别为 ()

分析:如图, 由题意, 向量BD姨= (2, 5) - (0, -1) = (2, 6)

即点A的坐标为 (-2, 3)

同理, 点C的坐标为 (4, 1) , 选A

例2如图, 菱形ABCD的顶点A、C的坐标分别为 (-2, -1) 、 (6, 3) , ∠B=600.求点B、D及AB姨的坐标。

解设AC交BD于点M, 则M为AC的中点, 因为A (-2, -1) , C (6, 3) , 所以M (2, 1) ,

故点B、D及向量BC→的坐标分别为:

Poisson过程的性质及应用 篇8

(1) ln X (t) 是计数过程, 且P{X (0) =1}=1;

(2) ln X (t) 是独立增量过程;

( 3) 在任意长度为t的时间区间内, 随机变量ln X ( t) 服从参数为 λt ( λ > 0) 的Poisson分布, 即对一切s, t > 0,

则称X是速率 ( 或强度) 为 λ 的对数Poisson过程.

对数Poisson过程的性质

对数Poisson过程的矩的性质

定理如果随机过程{ X ( t) , t≥0} 是速率为 λ 的对数Poisson过程, 则X ( t) 的k阶矩为E[ Xk ( t) ] = eλt ( ek - 1) .

特别地, ( 1) 均值函数: mX ( t) = E[X ( t) ] = eλt ( e -1) ;

(2) 均方值函数:ψ2X (t) =E[X2 (t) ]=eλt (e2-1) ;

( 3) 方差函数: D[X ( t) ] = eλt ( e2 -1) - e2λt ( e -1) ;

(4) 自相关函数:当t>s时,

一般地, RX (s, t) =eλt-s (e-1) eλmin{s, t} (e2-1) .

(5) 自协方差函数:

对数Poisson过程的分析性质

性质 若随机过程{ X ( t) , t ≥ 0} 是速率为 λ 的对数Poisson过程, 则X ( t) 在R+= { t | t ≥ 0} 上是均方连续的.

性质若随机过程{ X ( t) , t ≥ 0} 是速率为 λ 的对数Poisson过程, 则随机过程X ( t) 在R+= { t | t ≥ 0} 上非均方可导.

性质若随机过程{ X ( t) , t ≥ 0} 是速率为 λ 的对数Poisson过程, 则随机过程X ( t) 在R+= { t | t ≥ 0} 上均方可积的.

对数Poisson分布的应用举例:

显然, χ2= 5. 904 < 12. 592 = χ20. 05即 χ2未落在拒绝域中, 接受H0, 故认为赔偿金额服从对数Poisson分布.

参考文献

[1]陈必红.概率论与数理统计[M].上海:华中科技大学出版社2013年12月出版.

正态分布的性质及应用 篇9

关键词：正态分布,性质,应用,数学模型

引言

正态分布作为最常见且应用最广泛的随机变量的分布, 正态分布在随机变量的分布中居于中心地位, 在教学工作中也是讲授的重点内容。对于正态分布的相关结果, 由于受到学生基础知识和课程要求等因素的影响, 相对来说介绍的不够全面、深入。正态分布在概率论和数理统计中无论在理论研究还是实际应用上都占有极其重要的地位, 这是因为它在误差理论[1]、投入产出理论[2]、产品检验[3]、质量控制[4]等领域都有广泛应用。数理统计中许多重要问题的解决都是以正态分布为基础的。数学和经验都证明:受大量、独立、均匀小效应影响的随机变量服从正态分布。在数理统计中用于统计推理的许多统计量, 不管原分布是什么, 只要样本容量n充分大, 它都近似于正态分布。因此, 正态分布的应用是十分广泛的。

一、正态分布的来源及相关概念

1、正态分布的来源

正态分布是最重要的一种概率分布。正态分布概念是由德国的数学家和天文学家Moivre于1733年首次提出的, 但由于德国数学家Gauss率先将其应用于天文学家研究, 故正态分布又叫高斯分布。

高斯这项工作对后世的影响极大, 后世之所以多将最小二乘法的发明权归之于他, 也是出于这一工作。高斯是一个伟大的数学家, 重要的贡献不胜枚举。现今德10马克的印有高斯头像的钞票, 其上还印有正态分布的密度曲线。

在高斯作出这个发现之初, 也许人们还只能从其理论的简化上来评价其优越性, 其全部影响还不能充分看出来。这要到20世纪正态小样本理论充分发展起来以后。

拉普拉斯很快得知高斯的工作, 并马上将其与他发现的中心极限定理联系起来, 为此, 他在即将发表的一篇文章 (发表于1810年) 上加上了一点补充, 指出如若误差可看成许多量的叠加, 根据他的中心极限定理, 误差理应有高斯分布。这是历史上第一次提到所谓“元误差学说”——误差是由大量的、由种种原因产生的元误差叠加而成。后来到1837年, 海根 (G。Hagen) 在一篇论文中正式提出了这个学说。其实, 他提出的形式有相当大的局限性:海根把误差设想成个数很多的、独立同分布的“元误差”之和, 每只取两值, 其概率都是1/2, 由此出发, 按狄莫佛的中心极限定理, 立即就得出误差 (近似地) 服从正态分布。

拉普拉斯所指出的这一点有重大的意义, 在于他给误差的正态理论一个更自然合理、更令人信服的解释。因为, 高斯的说法有一点循环论证的意思:由于算术平均是优良的, 推出误差必须服从正态分布;反过来, 由后一结论又推出算术平均及最小二乘估计的优良性, 故必须认定这二者之一 (算术平均的优良性, 误差的正态性) 为出发点。但算术平均到底并没有自行成立的理由, 以它作为理论中一个预设的出发点, 终觉有其不足之处。拉普拉斯的理论把这断裂的一环连接起来, 使之成为一个和谐的整体, 实有着极重大的意义。

2、正态分布的相关概念

(1) 正态分布的定义

定义1:设连续型随机变量的密度函数 (也叫概率密度函数) 为:

式中, μ为正态总体的平均值;σ为正态总体的标准差;x为正态总体中随机抽样的样本值。

其中μ、σ是常数且σ>0, 则称随机变量ξ服从参数为μ、σ的正态分布, 记作ξ~N (μ, σ2) 。正态分布密度函数φ (x) 的图形如图1所示。

定义2[5]:在 (1) 式中, 如果μ=0, 且σ=1, 这个分布被称为标准正态分布, 这时分布简化为:

如图2, 给出了四个不同参数集的正态分布的概率密度函数图:

(2) 正态分布的分布函数

定义3[5]:分布函数是指随机变量X小于或等于x的概率, 用密度函数表示为:

标准正态分布的分布函数习惯上记为φ, 它仅仅是指μ=0, σ=1时的值, 表示为:

二、正态分布的性质

1、如果X~N (μ, σ2) 且a与b是实数, 那么2a X+b~N (aμ+b, (aσ) ) 。

2、如果X~N (μX, σX2) 与Y~N (μY, σY2) 是统计独立的正态随机变量, 那么:

(1) 它们的和也满足正态分布

(2) 它们的差也满足正态分布

(3) U与V两者是相互独立的。

3、如果X~ N（0，σx2和Y~N (0, σY2) 是独立正态随机变量, 那么:

(1) 它们的积XY服从概率密度函数为p的分布

(2) 它们的比符合柯西分布, 满足

4、如果X1, L, Xn为独立标准正态随机变量, 那么X12+L+Xn2服从自由度为n的卡方分布。

正态分布有一个非常重要的性质:在特定条件下, 大量统计独立的随机变量的和的分布趋于正态分布, 这就是中心极限定理。中心极限定理的重要意义在于, 根据这一定理的结论, 其它概率分布可以用正态分布作为近似。

在实际应用上, 常考虑一组数据具有近似于正态分布的概率分布。若其假设正确, 则约68%数值分布在距离平局有1个标准差之内的范围, 约95%数值分布在距离平均有2个标准差之内的范围, 以及约99。7%数值分布在距离平均值有3个标准差之内的范围。成为“68-95-99。7法则”或“经验法则”。

三、正态分布的应用

1、正态分布在钢索误差理论中的应用

(1) 索长制作误差的正态分布随机模型

对于钢索的制作误差, 每个误差都是一个随机变量, 而且每一个制作误差都是实际存在并且相互独立的, 每一个误差对于误差总体分布都影响大。这些现象正好符合林德伯格提出的正态分布随机变量的性质, 所以本文采用正态分布的随机模型来描述一般误差的随机分布。

首先, 假设每段索的测量值个数为n个, 根据这个测量结果建立误差的正态分布模型。设每一段索的误差分布值ξi是一个关于索长的分段函数[1]:

根据概率统计的方法可以得出这些误差的均值为:。这个模型是一个服从N (μ, σ2) 分布的误差分布模型。根据正态分布随机数的形成方法, 可以形成关于索长制作误差正态分布的随机模型:X=μ+6/nσni=∑1Xi-3/nσ

其中, X就是要产生的关于钢索制作误差的随机数。当b=1, c=0时, (bxi+c) 在[0, 1]上均匀分布。

这样形成的正态随机数均值落在3σ以内的概率为99。7%, 均值大于3σ的可能性只有0。3%, 此时不能够称之为随机数。

此时可以计算钢索的正态分布随机误差, 并且这一误差应该符合我国关于钢索制作误差的规定。应用生成的随机误差, 可以分析这些随机误差对索穹顶体系初始预应力的影响。

2、正态分布在投入产出中的应用

投入产出模型可以从数量上反映经济系统各部门之间的依存关系, 反映国民经济各部门之间生产与分配的关系。部门处于相互影响的动态平衡之中。很多变动都可以以价格幅度变动的形式来体现, 尽管直接消耗系数有变动, 但使用价值型投入产出模型是容易反映其影响关系的。因此, 人们在运用投入产出分析方法对经济活动进行分析时, 一般基于下列价值型投入产出模型[2]。

这里, aij为直接消耗系数, 表示第j部门生产单位产品直接消耗第i部门的产品量;xi表示第i部门的总产值, yi表示第i部门的最终需求值 (i=1, 2, L, n) 。

(1) 模型

在实际用中, 对于模型 (6) , 由于经济系统的复杂性, 不能仅仅认为aij或iy是对未来的直接消耗系数及最终需求的一种简单估计, 而是应当把aij及iy看成随机变量加以研究。因此, 人们在研究投入产出模型时认识到, 将有接消耗系数及最终需求值看成随机变量更符合经济活动的实际情况。

由于正态分布能较好地描述自然社会中许多随机现象, 将其运用到模型 (6) 中。事实上, 由于多种因素的共同作用, 直接消耗系数会在某一确定的数值周围变动, 且左右变动相同幅度的概率接近。这样, 就可以用正态随机变量来描述直接消耗系数的变化, 即可以令:

这里, εi j~N (0, σ2ij) , 且εi j之间相互独立。又设Yi~N (bi, n+1, σi2, n+1) , 即最终需求也可以用正态分布来描述, 从而Aij~N (aij, σ2ij) , 且Aij之间相互独立。基于 (7) 的模型 (6) , 研究如下模型:

这里, 0<αi<1, i=1, 2, L, n。

这是投入产出模型 (6) 的某一类研究问题, 易见在这个概率方程中涉及多个独立随机变量和的分布。此方程组的意义在于, 可以利用样本资料估计出未知参数, 从而由式 (8) 可以求出未知量ix, 即得到第i个部门的总产出值。

(2) 结论

设 (i=1, 2, L, n;j=1, 2, L, n+1) 且Aij之间, Aij与Yij之间相互独立, 则各部门的总产出所满足的方程为:

这里, 0<αi<1, i=1, 2, L, n;φ (·) 为标准正态分布函数。若给出相应的αi值, 即可计算出各个部门总产出ix和其区间值。

3、正态分布在质量管理中的应用

质量管理是以数据为基础的活动, 数理统计就是把大量实地测量得来的数据进行分析研究的一种方法。统计方法的科学是根据概率论, 而质量变化所遵从的客观规律就是概率分布。在建筑工程质量管理上, 由于大部分计量数据都服从正态分布, 因而数理统计中的正态分布的应用就显得更为重要而广泛[4]。

(1) 正态分布在工程中的应用

考察某个工程的质量, 由于偶然误码差的存在, 其实际质量评分是不相同的, 如将所有的数值按一定的组距进行大小分组整理, 每组的分值个数叫做频率。以频率为纵坐标, 数值为横坐标, 可求出各组坐标, 用线段把这些点连接起来, 就可得到“中间高, 两边低, 左右近似对称”的折线。这折线叫实验分布曲线。由于它近似于理论分布曲线, 可根据理论分布曲线的数学表达式, 对工程质量的情况进行研究和讨论。

这就是说, 废品率=1-合格率。当质量评分分布曲线符合正态分布时, 在±3σ的范围内, 实际上几乎包含了整个工程质量评分数。

参考文献

[1]张丽梅、陈务军、懂石麟:《正态分布钢索误差对穹顶体系初始预应力的影响》, 上海交通大学学报, 2008年。

[2]王吉春:《基于正态分布的随机投入产出模型》, 《淮海工学院学报》, 2008年。

[3]张建平:《正态分布函数在产品失效上的应用》, 《高师理科学刊》, 2001年。

[4]赵鹏毅、高丽:《正态分布在工程质量管理中的应用》, 《河北建筑科技学院学报》, 2002年。

醋酸丙酸纤维素的性质及应用 篇10

关键词：醋酸丙酸纤维素,性质,应用

1 背景

纤维素(cellulose)是由β-葡萄糖缩合而成的天然高分子化合物,是自然界中最为丰富的可再生资源。近年来随着石油、煤炭储量的下降,其重要性日益显著。特别是20世纪80年代以来,随着各国对环境污染问题的日益关注和重视,科研工作者把注意力重新集中到纤维素这一具有生物可降解性、环境协调性的可再生资源上来。纤维素的聚合度高,分子取向度好,化学稳定性较强。利用葡萄糖基环中羟基的特性,可使纤维素发生多种反应,从而产生一系列衍生物。然而,这些羟基又可以缔合成分子内和分子间氢键,另外,纤维素还具有高结晶度。这使得它不溶于普通溶剂,因此,在纤维素工业中,都是把它转变成纤维素衍生物而加以利用的。

醋酸丙酸纤维素(cellulose acetate propionate,CAP)是由天然纤维素经酯化所得的纤维素衍生物,属于纤维素有机酸酯。将纤维素用丙酸处理后,再用丙酸、丙酸酐和乙酸、醋酸酐混合液在硫酸存在下,进行酯化,然后再经水解、沉析、洗涤、干燥等工序就可以得到某一取代度的醋酸丙酸纤维素。纤维素有机酸酯由于受到酯化剂(有机酸及其酸酐)来源的限制[1],具有实用价值且已形成工业规模生产的有醋酸纤维素(cellulose acetate,CA)、醋酸丙酸纤维素(cellulose acetate propionate,CAP)和醋酸丁酸纤维素(cellulose acetate butyrate,CAB)。CAP具有比CA更好的冲击强度、耐水性、尺寸稳定性和比CAB更好的透气性,而且具有良好的溶解性、相容性和力学性能,因此被广泛应用于涂料、薄膜、工艺品制造等领域[2]。

虽然CAP在国外已经实现工业化生产,但有关其制备技术的报道很少。目前,国内还没有工业化生产CAP,涉及CAP合成和性质的研究更少。本文对CAP的性质及其应用进行归纳总结,希望能给相关领域的研究工作者提供参考。

2 醋酸丙酸纤维素的性能

醋酸丙酸纤维素(CAP)的结构式为[C6H7O2(OCOC2H5)x(OCOCH3)y(OH)3-x-y]n,CAP在纤维素中引入了乙酰和丙酰基团,分子链展布更开,降低了其吸引力,改变了分子的柔顺性、力学性能、电学性能和化学性能。

2.1 物理性能

醋酸丙酸纤维素(CAP)、醋酸纤维素(CA)和醋酸丁酸纤维素(CAB)的物理性质相似。CAP具有良好光泽,由于丙酰基加入并对其光学性能产生影响,所以CAP和其他纤维素酯类折射率基本相同。由于较大丙酰基团加入不利于透气,所以在这3种纤维素有机酸酯中,透气性依次递减的次序是CA、CAP、CAB。透气性大小还与增塑剂、填充剂、温湿度情况有关,用CA制成的塑料膜是纤维素塑料中透水蒸气率最大的一种,对CO2、O2、N2等也有较大透气率。

未增塑CAP的机械性能相对较差。CAP强度在同等条件下小于CA,大于CAB。在低温5℃下或40℃以上有很好的强韧性,较难被破坏。其强度大小还受温度、湿度影响。纤维素塑料的尺寸稳定性除了与温度、增塑剂挥发程度有关外,还受到本身吸湿性的影响。因为在吸湿和脱湿过程中,必然导致成型物伸缩而造成尺寸变化。吸湿性与纤维素衍生物的取代基种类、取代度、塑料配方,以及增塑剂种类、数量有关。通常,CAP吸湿性比CA小,所以尺寸稳定性好。而CAP的吸湿性比CAB差。

CAP的电绝缘性能在纤维素塑料中相对较低,只比CA好,而比CAB差。由于它具有吸湿性能,所以它的电绝缘性不能与聚乙烯、聚苯乙烯等塑料相比,但是由于它仍然具有一定绝缘性,所以可以用来制作某些电器零件。

CAP的耐候性较好,除比一般塑料好以外,也好于纤维素塑料中的CA,而比CAB稍差。纤维素塑料耐候性差的主要原因是增塑剂迁移,紫外线使纤维素分子裂解,所以为增加耐候性,可添加抗紫外线助剂。

CAP的性能与羟基、乙酰基、丙酰基的含量有关。随着乙酰基含量的增加,CAP的熔点、拉伸强度均升高,而与增塑剂的相容性及薄膜的柔性都在一定范围内降低;羟基含量的增加,使其在极性溶液中的溶解度增加;而丙酰基含量的增加,则使CAP的密度降低,溶解范围扩大。

2.2 化学性能

醋酸丙酸纤维素(CAP)的耐化学性能不佳,在醇、酸、酯、氯化烃等溶剂中膨润或溶胀、溶解,而耐脂和油。长时间与化学药品接触会使得增塑剂迁出,所以在CAP和其他塑料接触使用的场合,要注意这个问题。要尽量避免与软质聚氯乙烯制品接触。

纤维素分子内、分子间由于存在强的氢键作用,其带状、刚性的分子链易于聚集在一起,使整个分子的自由运动受到极大限制,所以尽管纤维素属于线型热塑性聚合物,但纤维素分子受热时往往在达到流动温度前就发生了热降解。这也是纤维素可塑化性不良的主要原因。与纤维素相比,由于乙酰基和丙酰基的引入,CAP晶型发生明显变化,结晶度从68%降到了30%～40%;同时,侧链基团的接入破坏了纤维素晶区结构的规整性,削弱了分子间及分子内氢键作用,从而使其具有良好的塑化性能[3],CAP的玻璃化转变温度为150℃左右,低于其分解温度。取代基的引入使CAP结晶度降低,但是当取代度达到一定值后,由取代基引入而引起的结晶度变化已不明显[4]。

2.3 加工性能

在醋酸丙酸纤维素(CAP)加工成型过程中,需添加各种添加剂来改善其性能。最常用的添加剂有改善CAP机械性能或干燥速度的增塑剂。常见增塑剂为含磷酯类和羧酸酯类。需要注意的是,增塑剂的增塑性并不相同,可以2种或2种以上同时使用。随着增塑剂量的增加,CPA熔融指数变大,增塑剂使CPA的流动性变好,同时CPA在水中的失重也变大[5]。在溶剂配置过程中或产品使用中,为防止降解,常加入稳定剂,而最典型的稳定剂为碱金属。同时,还可在溶液制备过程中添加无机粉末、着色剂、抗氧化剂、抗静电剂、紫外线吸收剂,以及阻凝剂等。

2.4 溶解性能

在以往纤维素醋酸酯成型的溶解过程中,二氯甲烷为其最佳溶剂,对环境的危害很大。醋酸丙酸纤维素(CPA)相对于二醋酸纤维素和三醋酸纤维素有更广泛的溶剂。而在溶解过程中,无机溶剂有广泛的应用。值得注意的是,CAP无规度的增加会进一步增加CAP的溶解度。表1为可溶解CAP的溶剂,它们可单独使用或2种混合使用。一般情况下,随CAP丙酰基含量增大,取代度提高。

3 醋酸丙酸纤维素的应用

醋酸丙酸纤维素(CAP)于20世纪30年代问世,20世纪60年代应用于涂料工业。目前在黏合剂、油墨等领域被广泛应用。醋酸丙酸纤维素(CAP)的用途基本和醋酸纤维素(CA)、醋酸丁酸纤维素(CAB)相仿。CAP比CA拥有更好的冲击强度、耐水性能、尺寸稳定性能、电绝缘性能、成型性,但其机械强度、硬度和软化温度比CA低。CAP主要应用于大型制品,如手柄和扶手上,还可以应用于各种框架、箱盒、工具柄等。利用CAP耐候性好的特点,美国主要用其制造气体、水道、油田以及工厂中用的管道和地下电缆用保护管。而相对CA来说,CAP拥有更广泛的溶剂和溶解性能,其薄膜和片材用作各种包装材料和户外广告牌材料等[6]。用CAP制成的塑料主要用作汽车零件、收音机和电视机部件、钢笔杆、眼镜框、工具柄、方向盘、自来水笔芯等。

CAP在涂料中主要作为保护性涂料和装饰性涂料。用作透明金属清漆可以保护建筑物上的铝、铜、银等金属表面不丧失光泽、不受腐蚀;用作塑料类用的清漆,可涂于醋酸酯、丙烯酸类酯和其他涂料的表面,这样使其有美丽光泽且不易老化;用作木材用的清漆可涂布于家具、地板等处;还可用于织物的涂布,如飞机蒙布、遮阳布等。目前,我国醋酸纤维素酯由于原料成本较高,因而在涂料工业上未得到大量应用,生产产品的规模尚处于小批量生产状态。随着醋酸纤维素酯的国产化的技术提高,CAP在涂料中的应用必将越来越广。

CAP是无味的,可用于对气味要求高的品种,这些性质使CAP在印刷、套印、塑胶涂料、纸及其他不同的图片复制过程中特别有用。高羟基的CAP在酒精与水的混合物中的溶解度使其在花线制图的印刷及套印中非常有用,因其具有无臭味、不泛黄的特征,而且具有速溶性及黏性,故在塑胶、纸张及湿石板印刷油墨生产方面显得尤为重要。

4 结语

目前,世界上只有少数几家公司能生产醋酸丙酸纤维素(CAP),这些公司主要有美国伊士曼公司、赫克力士公司和德国拜耳公司等,具体工业合成方法未见报道。国内至今未实现CAP的工业生产,所需产品均需进口。CAP是具有广阔应用前景的功能材料,国内应加强对CAP的研究。从CAP的化学结构来看,其含有羟基、乙酰基、丙酰基,可以发生多种化学反应,利用这些反应可以进一步改善和扩展CAP的性质及其应用,从而满足更广泛领域实际应用的需求。尽管它实现大量商品化生产还有一个过程,但它的研究成果对社会进步和生态环境保护有着重要意义。

参考文献

[1]许冬生.纤维素衍生物[M].北京:化学工业出版社,2001.

[2]Edgar K.J.,Buchanan C.M.,Debenham J.S..Advances in cellulose ester performance and application[J].Prog Polym Sci,2001, 26(9):1605-1688.

[3]段丽艳,金立维.醋酸丙酸纤维素的合成及结构研究[J].林产化学与工业,2008,28(5):11-15.

[4]陈一,包永忠.醋酸丙酸纤维素的合成与表征[J].纤维素科学与技术,2007,15(2):17-21.

[5]金立维,段丽艳.醋酸丙酸纤维素的加工工艺研究[J].现代化工, 2009,29(2):238-243.