材料与性能
魏雪巍, 张馨文, 叶海木, 徐军, 郭宝华
摘要 (
235 )
PDF (1920 KB)(
51
)
HTML (
0 )
聚（丁二酸乙二醇酯⁃共⁃草酸乙二醇酯）（PESOx）作为一种环境友好型可生物降解聚酯，因其共聚改性后结晶能力下降而限制了实际应用。为改善其结晶性能，本研究通过溶液共混法引入有机小分子成核剂癸二酸二苯甲酰肼（TMC⁃300），并探究了其对PESOx结晶行为的影响。研究表明，TMC⁃300在不改变PESOx的晶体结构与热稳定性的前提下，可显著提高结晶温度（Tc）和结晶焓（ΔHc），缩短半结晶时间（t1/2），并加快总结晶速率。等温结晶动力学分析显示，TMC⁃300的结晶促进效果随添加量先增强后减弱，最佳添加量为1 %（质量分数，下同）。偏光显微观察结果进一步证实，TMC⁃300可提高成核密度，缩小球晶尺寸并加快结晶速率。
蒙赫, 姜丽, 张凯, 杨鸣波
摘要 (
84 )
PDF (1390 KB)(
28
)
HTML (
1 )
左旋聚乳酸（PLLA）因其优异的环保性、加工性以及力学性能而被广泛关注。然而，PLLA较低的韧性和熔体强度极大限制了其作为吹塑薄膜材料。为解决该问题，本文首先利用右旋聚乳酸（PDLA）与聚乙烯醇（PVA）反应，成功合成了接枝共聚物PVA⁃g⁃PDLA，并将其通过直接熔融共混法和母料熔融共混法与PLLA/PVA进行共混。研究了直接法和母料法制备的PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA共混物结晶性能、流变特性、松弛行为和冲击性能。结果表明，相比于直接法，母料法制备的PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA共混物中形成了数量更多、尺寸更小的立构复合晶（SC晶），显著提高了共混材料的熔体强度，改善其松弛行为，促使其在180 ℃下的特征松弛时间增加，并且在熔体拉伸流变中表现出了明显的拉伸硬化现象。此外，母料法制备的PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA共混材料具有更好的冲击韧性，其冲击强度达到了6.03 kJ/m2，分别为纯PLLA和直接法制备的PLLA/PVA/PVA⁃g⁃PDLA的3.8倍和2.5倍。
郑鑫源, 黄骁, 严光明, 张刚, 杨杰
摘要 (
117 )
PDF (1458 KB)(
21
)
HTML (
0 )
以1，4⁃双（3⁃氨基丙基）哌嗪为原料通过界面反应制备二氟酰胺单体N， N'⁃（1，4⁃哌嗪二基⁃3，1⁃丙二基）双（4⁃氟苯甲酰胺）（FDC⁃200），并与联苯二砜、4，4’⁃二氯二苯砜通过高温溶液缩聚反应制备了一系列新型半芳族聚酰胺（SPAS树脂）。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和核磁氢谱（1H⁃NMR）表征了新型单体及聚合物的化学结构，结果表明，单体及聚合物已成功制备。半芳族聚酰胺具有优异的热性能，其玻璃化转变温度为149.0~171.2 ℃，热失重5 %所对应的温度为385.8~395.6 ℃，随着半芳族聚酰胺中二苯砜结构逐渐增加，聚合物的玻璃化转变温度逐渐增高。聚合物具有优异的力学性能，其拉伸强度大于60 MPa且随着二苯砜共聚比例的增加而逐渐增高。二苯砜结构提升了半芳族聚酰胺的疏水性，降低聚合物吸水率至3.7 %。此外，二苯砜结构的引入使聚合物变为无定形，提升了半芳族聚酰胺的溶解性，溶解性的增加有效的拓宽了含哌嗪环半芳族聚酰胺的可加工性能。同时分子结构的变化赋予半芳族更好的阻燃性，提高了半芳族聚酰胺的应用领域。
侯钦正, 刘文龙, 李长金, 秦柳, 丁玉梅, 李好义, 杨卫民, 霍正元
摘要 (
94 )
PDF (1418 KB)(
9
)
HTML (
0 )
低密度聚乙烯（PE⁃LD）超细纤维膜制品具有耐腐蚀、疏水、柔韧抗冲击等特点，在医疗、防护、建材等领域有着广泛的应用前景。本文通过自制的超临界二氧化碳（SC⁃CO2）浸润装置，研究了SC⁃CO2增塑熔喷的主要工艺参数热风温度、热风流量、计量泵转速对PE⁃LD纤维膜纤维形貌、结晶性能的影响，对影响机理进行了分析，并考察了其过滤与拉伸性能。结果表明，SC⁃CO2浸渍，提高热风温度、热风流量，降低计量泵转速都有利于降低PE⁃LD纤维直径，其平均直径最小可达3.88 μm；SC⁃CO2处理、热风温度增加均有利于结晶度的提高；制备的样品热压后滤效达72.9 %，滤阻仅51.4 Pa；最大拉伸强度为4.5 MPa，断裂伸长率最大可达30 %。本研究提出了PE⁃LD纤维膜的制备新工艺，相关研究成果有望为聚乙烯纤维膜制备工艺的发展提供参考。
史立强, 姜振春, 郝伟刚, 高文涛, 毛蕾, 尚伟伟, 王颖赛
摘要 (
101 )
PDF (939 KB)(
41
)
HTML (
2 )
采用不同形态和粒径的芦苇填充可降解材料聚乳酸（PLA），研究了芦苇粉粒径（7 μm、20 μm、50 μm）对力学性能的影响，芦苇粉粒径在50μm时冲击性能和弯曲模量最好，悬臂梁缺口冲击（23 ℃）可达3 kJ/㎡，弯曲模量可达3 690 MPa，芦苇粉粒径在20 μm时最差。探究了芦苇粉形态（芦苇粉、芦苇母粒）对复合材料性能的影响，随着芦苇粉的加入熔体流动速率下降，芦苇母粒因为添加了白油，可有效改善PLA芦苇复合材料的熔体流动速率，PLA芦苇母粒复合材料较不添加芦苇复合材料提高了冲击性能，但弯曲强度下降，弯曲模量上升，而且PLA芦苇母粒复合材料弯曲模量效果提升更明显。验证了芦苇母粒添加含量的不同，密度由于芦苇微观结构和细胞壁密度大，使PLA芦苇母粒复合材料的密度随着芦苇母粒含量（10份、15份、20份、25份、30份）的增加而增大，弯曲强度和拉伸强度呈下降的趋势，弯曲模量呈上升的趋势。利用扫描电子显微镜观察了冲击断口的微观结构，芦苇粉和PLA基体有较好的界面黏合力。
倪佳, 陈章成, 段凯歌, 陈小蝶, 胡怡萱, 梅振威, 周朝锡, 于东明
摘要 (
132 )
PDF (760 KB)(
18
)
HTML (
1 )
通过在聚乙烯中添加石墨，经过共混挤出制备一种导热耐热聚乙烯管材。研究了添加不同目数、不同添加量的石墨对管材导热系数的影响，并对管材的静液压性能及力学性能进行了测试。结果表明，当添加的石墨目数为300目、石墨的添加量为12 份（质量份，下同）时管材的导热系数可以达到0.73 W/（m·K）。采用PERT II管测试所用环应力进行静液压性能测试，制备的管材可以通过20 ℃下1 h，95 ℃下22 h、165 h和1 000 h静液压测试。
李鑫宇, 陆书来, 王立伟, 许超, 牛经鹏, 马晓坤
摘要 (
138 )
PDF (1458 KB)(
31
)
HTML (
0 )
在传统的丙烯腈⁃丁二烯⁃苯乙烯共聚物（ABS）乳液接枝聚合中加入甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA），制得了改性ABS，然后与聚碳酸酯（PC）共混挤出，制得了PC/改性ABS复合材料。结果表明，GMA中的环氧基团能与PC的端羟基和端羧基反应，从而提升合金的相容性，且加入10 g GMA制备的改性ABS制作的PC/ABS合金综合性能最好，冲击强度由47 kJ/m2提升到55.5 kJ/m2，PC/ABS的断裂伸长率由48 %提升到70 %。
陈飞, 李昊东, 喻敏, 滑海涛, 李青洲, 董春法, 徐磊, 汪智勇, 贺武清, 于盛睿
摘要 (
98 )
PDF (4166 KB)(
54
)
HTML (
1 )
为制取泡孔致密均匀、力学性能优良的微孔发泡注射成型（MIM）制品，本文基于正交试验设计方法，综合应用单因素分析法与对比试验，以典型样条为试验对象，研究熔体温度、注射速度、超临界流体（SCF）浓度、注射压力与纳米二氧化硅（SiO2）含量对泡孔结构与力学性能影响，利用矩阵分析法以泡孔直径、泡孔密度、拉伸强度、弯曲强度为评价指标进行多指标优化分析。结果表明，SCF浓度对泡孔结构影响最大，其增大可使泡孔直径减小、泡孔密度上升；注射速度对力学性能影响最大，其增大导致拉伸强度先减小再增大，弯曲强度逐渐下降。采用综合评价的最优工艺参数组合，其泡孔直径36.82 μm、泡孔密度1.40×106 个/cm3、拉伸强度19.69 MPa、弯曲强度36.49 MPa，较优化前分别提升79.27 %、8 135.29 %、39.94 %、12.87 %；较正交试验的最佳结果亦分别提升1.47 %、3.70 %、3.09 %、0.69 %。
孙敬汝, 陈洋, 杨祥春, 季辉, 王丽, 窦红星
摘要 (
101 )
PDF (903 KB)(
68
)
HTML (
1 )
对标日本大金的F⁃106和F⁃104C两款聚四氟乙烯（PTFE）树脂，选择了两种不同分子量的国产树脂制备微孔膜，并对两种微孔膜的微观形貌、热力学性能及力学性能进行比较。结果表明，大分子量的PTFE树脂在拉伸过程中更容易形成的短纤维小结点的微孔结构，形成的PTFE微孔膜孔径为0.22 μm，透气量为11 L/（m2∙s），拉伸强度为7.1 MPa，使用大分子量的PTFE树脂更易获得小孔径高强度的微孔膜；小分子量的PTFE树脂则更容易形成长纤维大结点的微孔结构，制备的微孔膜孔径为0.71 μm，透气量为33 L/（m2∙s），拉伸强度为3.3 MPa，适合制备具有大孔径高透气的微孔膜。另外发现，大分子量PTFE微孔膜的结晶度仅有69.72 %，而小分子量的有82.82 %，表明大分子量微孔膜在加工过程中对晶体结构的破坏更严重，再结晶度能力弱。
刘中平, 肖银河, 葛会军
摘要 (
111 )
PDF (1209 KB)(
24
)
HTML (
0 )
安装于某设备上的连接器组件，在运行过程中连接器母座螺纹管处出现脆性断裂。为了分析断裂的原因和机理，通过差示扫描量热分析、热失重分析、气相色谱⁃质谱分析和傅里叶变换红外光谱分析等方法对比分析断裂样品和运行正常的未断裂样品。结果表明，断裂样品存在可挥发的邻苯二甲酸二丁酯（DBP）成分，而未断裂样品则无此成分；进一步分析，该DBP成分来源于断裂样品通孔内安装的软质聚氯乙烯（PVC）套管。从Hansen溶度参数的角度分析，DBP与聚碳酸酯（PC）的相对能量差异（RED）值为0.72，说明DBP能够较好的溶解PC，即DBP能够侵蚀连接器母座。因此，连接器的断裂机理是环境应力开裂（ESC），连接器受到了PVC套管中的DBP污染，DBP渗透到螺纹处PC塑料内，消弱了PC分子间作用力，在锁紧螺母的拉伸应力作用下，导致由内向外的脆性开裂。
苏羽航, 卢修强, 毛健全, 尹望林, 刘向, 柯俊沐, 林渊智
摘要 (
81 )
PDF (1688 KB)(
19
)
HTML (
0 )
将丙烯酸乙酯接枝至甲壳素上，通过三层流延共挤制备聚丙烯/改性甲壳素厌氧生物降解薄膜。通过核磁共振、傅里叶变换红外、拉曼光谱、热失重分析、差示扫描量热、扫描电子显微镜、薄膜物理性能测试、堆肥厌氧降解实验等，对甲壳素接枝丙烯酸乙酯进行表征，对聚丙烯/改性甲壳素厌氧生物降解助剂的加工性能，薄膜的物理性能、降解性能进行测试。结果表明，丙烯酸乙酯成功接枝至甲壳素上，甲壳素的热分解温度提高至340 ℃。在3 %单甘酯的协调作用下，改性甲壳素含量为10 %的厌氧生物降解助剂的流动性、改性甲壳素在助剂中的分散性得到改善。在厌氧生物降解薄膜中，改性甲壳素含量≤1.5 %时，可以起到异相成核作用，聚丙烯结晶度提高，熔点提高，结晶速率加快。薄膜的纵向拉伸强度，在改性甲壳素含量为2 %时，达到12.8 MPa的最大值，而薄膜的断裂伸长率则不断下降，韧性降低，此时薄膜的透光率为87.6 %，雾度为4.6 %，薄膜的雾率低于双向拉伸聚丙烯（BOPP）国家标准的要求。将改性甲壳素含量为1.5 %的聚丙烯薄膜进行堆肥厌氧降解实验，聚丙烯薄膜的降解率随堆肥时间的增加而不断增加，到56天时，平均降解率达到9.19 %。
加工与应用
金清平, 武博, 易建明
摘要 (
84 )
PDF (1354 KB)(
9
)
HTML (
0 )
为研究不同端部约束对玻璃纤维增强聚合物（GFRP）管混凝土长柱轴压性能的影响，进行了两端固结、一端固结一端铰结和两端铰结约束的单调轴压试验，主要分析了端部约束对试件的破坏形态，荷载应变曲线、极限承载力和侧向位移的影响。结果表明，两端固结的破坏模式为端部材料发生脆性破坏，两种铰接则为弯曲失稳；两端固结具有最高的极限承载力和延性，两种铰结较两端固结极限承载力分别下降23.9 %和25.5 %，轴向极限应变分别下降53.4 %和65.8 %；现有稳定系数法极限承载力计算模型总体与试验吻合较好；两端铰结侧向位移增长最为显著，采用理想压杆挠度曲线模型对试验数据拟合效果良好，极限荷载下，两端铰结侧向位移峰值分别高于两端固结和一固一铰41.4 %和35.8 %。
关天民, 李新, 郭泽方, 吴贯英, 翟贇
摘要 (
86 )
PDF (2961 KB)(
18
)
HTML (
1 )
研究了以无支撑熔融沉积成型（FDM）技术成型的塑料薄壁结构的各种力学性能。针对C型薄壁结构，从曲面几何形状、薄壁结构厚度和材料等本征属性出发，探究以熔融沉积工艺，无支撑的方法，成型C型薄壁结构的力学性能与其结构之间的关系。采用有限元仿真和静态拉伸力学实验分析了丙烯腈⁃丁二烯⁃苯乙烯共聚物（ABS）和聚碳酸酯（PC）两种材料薄壁结构的力学性能与受力表征变化。综合正交试验，断口形貌分析，三因素方差分析等方法探索了不同本征属性C型薄壁结构的结构弹性模量，失效性质以及应力分布。结果表明，最小允许无支撑打印角度为16.53 °。在内凹、外凸、直体3种结构中，内凹结构拥有最高的结构弹性模量。在厚度上则体现为5 mm厚度最优，3 mm次之，4 mm最小。此外，结构的斜率不会对结构弹性模量产生影响，不同水平高度的结构弹性模量也因其旋转半径不同引发了差异性，使得直体和外凸结构的断裂发生在旋转半径较小处，而内凹结构的断裂发生在旋转半径较大处。本研究为面向无支撑熔融沉积工艺成型的薄壁结构设计提供了参考依据。
李延军, 李佟, 金淼, 阴铎源, 刘锐
摘要 (
90 )
PDF (511 KB)(
15
)
HTML (
1 )
热塑料管材采用真实冲击率作为评价抗冲击性能的指标，需要对整批管材进行冲击，以冲击破坏数除以冲击总数得到结果。在实际工作中，将真实冲击率看作是一个服从二点分布的总体的参数，从总体中抽取样本作区间估计，在样本量较大时可以采用正态分布或泊松分布作近似计算。通过假设检验确定了判定真实冲击率临界值的表和图，便于实际应用，本文也可为同类试验方法提供参考。
张旭, 马骅
摘要 (
92 )
PDF (1499 KB)(
21
)
HTML (
1 )
本文基于专利视角，从申请趋势、地域、重点申请人、技术发展路径、重点专利、专利产品等角度系统分析可降解封堵器的技术发展现状。
标准与测试
李南阳, 徐梅, 吴建港, 李小峰
摘要 (
68 )
PDF (676 KB)(
9
)
HTML (
0 )
耐蒸煮塑料复合膜袋产品质量关系食品安全，现行产品标准GB/T 10004—2008与GB/T 21302—2007已发布超过十五年，与国外标准存在脱节现象，且多数关键指标之间存在不一致性，已无法满足当前食品接触用塑料制品的卫生、安全、健康和环保要求。文章基于标准数字化平台，通过标准智能检索、标准指标比对、标准数据分析，总结归纳国内外产品标准的发展现状和指标异同，以期为标准指标比对、标准制修订、产品质量提升提供参考和指导。
塑料与环境
庞玥, 付烨, 翁云宣
摘要 (
110 )
PDF (817 KB)(
35
)
HTML (
0 )
随着塑料污染治理需求日益紧迫，能够从源头防治塑料污染的生物降解塑料得到了大力发展。兼具有良好韧性、耐冲击性和生物降解性的聚对苯二甲酸⁃己二酸丁二酯（PBAT）成为消费量最高的生物降解塑料之一，广泛用于生物降解膜袋类制品和一次性餐饮具等领域。本文综述了目前已知的PBAT降解菌和降解酶及其降解能力，总结了影响微生物降解速率的主要因素，阐述了PBAT的生物降解机理，并对降解能力标准化评价方法、PBAT降解菌剂和PBAT高效降解酶的开发和应用提出展望。
全淑苗, 张哲, 于丹, 杜闰萍
摘要 (
66 )
PDF (1320 KB)(
15
)
HTML (
0 )
城市污泥作为有机固废的典型种类之一，其处理处置是城市污水厂污水处理全过程中碳排放的重要环节。在“碳达峰、碳中和”双碳目标挑战下，根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）提供的核算准则，结合生命周期评价（LCA），对我国主要的污泥处理处置工艺包括好氧堆肥、厌氧消化、填埋、焚烧和热解等工艺进行了碳排放核算，并根据碳排放产生方式分为直接碳排放、间接碳排放和碳减排3个部分。结果表明，直接碳排放量的顺序为焚烧>热解>厌氧消化>好氧堆肥>填埋，间接碳排放量的顺序为填埋>焚烧>热解>厌氧消化>好氧堆肥，碳减排量的顺序为热解>焚烧>厌氧消化>好氧堆肥>填埋。热解技术作为城市污泥化学回收新兴技术，资源化利用程度高，总碳排放量和净碳排放量分别为694.53、355.11 kgCO2eq/t DS，属于中水平碳排放工艺，是未来发展的重要趋势。
王琼, 徐芳, 翁云宣
摘要 (
82 )
PDF (1939 KB)(
18
)
HTML (
1 )
随着聚乳酸（PLA）的产量增加、后端应用领域的扩大，废旧PLA的化学回收引起了国内外的广泛关注。本文总结了PLA的基本性能、常用合成及化学回收方法的研究进展，重点分析了PLA各种解聚方法机理、催化剂和产物种类，总结其优缺点以及PLA化学回收的未来发展趋势。
机械与模具
赵利平, 杨展朋, 陈盈华, 程煜, 黄启烨, 秦瑞亮
摘要 (
85 )
PDF (5199 KB)(
16
)
HTML (
2 )
针对某品牌汽车收纳盒塑件的独特形状特征与严格的工艺要求，开展了复杂塑胶模具的设计研究。为了满足该塑件的高精度品质需求，采用单型腔结构与侧浇口进胶方案，并设计了模架平衡装置以保障模具运行平稳性。通过对比分析两种差异化设计方案，确定了最优分型面位置，并采用了两次分型结构与超大行程两次抽芯结构。首次分型采用定距优先开模（PL1）设计，该机构具备双重技术优势：其一，通过提前脱出定模芯镶针，有效避免了塑件黏附于定模的问题；其二，鉴于抽芯块承受较大的包紧力，先利用传统斜销驱动结构进行初步抽芯，使抽芯块与塑件有效分离，随后再通过油缸驱动完成第二次抽芯，实现倒扣出模。这种抽芯设计不仅确保了油缸在第二次抽芯过程中的稳定性，还显著提升了生产效率和产品品质。
综述
赵林, 杨高品, 杨卫民
摘要 (
93 )
PDF (932 KB)(
22
)
HTML (
5 )
阐述了挤出机停留时间分布（RTD）的原理、特性以及主要影响参数，归纳了近年来常见的RTD检测方法。可以看出RTD可以用于衡量挤出过程中的混合均匀性，在新型挤出加工领域中具有广阔的应用前景。对RTD的研究为挤出行业智能化和高精度化提供了新方法。
覃淮, 杨宽, 伍静, 王书磊, 杨晨鑫
摘要 (
90 )
PDF (1476 KB)(
15
)
HTML (
0 )
综述了近几年来光交联甲基丙烯酸水凝胶在伤口修复领域的发展情况，从常用的制备光交联甲基丙烯酸水凝胶的材料；以及光交联甲基丙烯酸水凝胶通过携带药物促进伤口修复的应用两个方面介绍了光交联甲基丙烯酸水凝胶在伤口修复领域的应用。
李艳, 王馨妍, 庄传龙, 陈洁, 刘烨
摘要 (
77 )
PDF (2325 KB)(
14
)
HTML (
0 )
辐射制冷材料通过无源光谱调控实现高效降温，兼具节能环保与多场景适用性，极具发展与应用潜力。本文从辐射制冷的背景及原理出发，阐明静电纺丝技术在制备聚合物基辐射制冷薄膜中的优势，重点从材料选择、微结构构筑、膜结构设计等方向分析了提升辐射制冷效率的策略，归纳了静电纺丝制备的辐射制冷材料在智能穿戴、设备降温、建筑降温领域的应用前景，最后对该技术在制备辐射制冷材料的产业化道路上存在的挑战以及未来发展趋势进行了展望。
京公网安备11010802034965号
京ICP备13020181号-2
