本期目录

2018年 32卷 07期 刊出日期：2018-07-26 上一期 下一期

综述

塑料管材的耐氯氧化性能研究进展

孙晋 李玉娥 武志军 者东梅 胡法 魏若奇

2018, 32 (07): 1-9; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.001

摘要 ( 681 )

综述了塑料管材耐氯氧化性能的研究现状，分析了饮用水氯消毒不同方式的优缺点，重点介绍了塑料管材耐氯性能的几种评价方法，并阐述了塑料管材耐氯氧化机理的一些研究结果。

聚合物/生物质复合材料的研究进展

邓亚峰 崔若昕 汪梓玉 禚安琪

2018, 32 (07): 10-20; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.002

摘要 ( 603 )

简要介绍了聚合物/生物质复合材料的主要成分和界面改性,详细阐述了稻壳、麦秸、竹子、花生壳作为填料、聚合物为基体的复合材料的研究进展。此外,还介绍了几种其他生物质与聚合物复合所制备的复合材料的研究进展,并展望了聚合物/生物质复合材料的应用前景。

燃气管材用聚乙烯专用料的应用发展

黄国家 伍振凌 利观宝 李露水 吴文栋 涂欣

2018, 32 (07): 21-27; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.003

摘要 ( 455 )

回顾了塑料管道在燃气输配领域的应用发展，简要介绍聚烯烃的催化关键制备技术的发展历程；比较了国内燃气用埋地聚乙烯（PE）管材制造国家标准(GB 15558.1)2015版和2003版对PE混配料的性能要求变化；分析比较了国际标准ISO 4437和欧洲标准EN 1555的对燃气管PE专用料的性能要求。重点阐述了PE80、PE100、PE100RC的高性能特点及发展过程,提出了开发PE125的建议。

材料与性能

苯基聚硅氧烷微胶囊化聚磷酸铵的制备及其在PP中阻燃性能研究

诸健强 杨华裕 陆馨 辛忠

2018, 32 (07): 28-32; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.004

摘要 ( 543 )

采用苯基三甲氧基硅烷为前驱体，通过溶胶凝胶法制备出苯基聚硅氧烷微胶囊化聚磷酸铵（MAPP）。将MAPP作为阻燃剂，季戊四醇（PER）作为成炭剂，制备阻燃聚丙烯（PP）。用傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜、能谱仪及热重分析仪对MAPP进行表征。结果表明，聚磷酸铵（APP）被苯基聚硅氧烷成功包覆；较之APP，MAPP的热稳定性和疏水性显著提高；MAPP的阻燃性能优于APP，PP/MAPP/PER复合材料达到V-0级别；阻燃剂及成炭剂的加入对PP的结晶行为有促进作用。

乳化条件对自乳化聚乙烯蜡乳液性能的影响

吴迪 刘振国 曹春雷 谭志勇 张会轩

2018, 32 (07): 33-39; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.005

摘要 ( 733 )

通过对马来酸酐接枝聚乙烯蜡（PEW-g-MAH）接枝共聚物进行皂化改性制备自乳化聚乙烯蜡，探讨了固含量和乳化条件对自乳化聚乙烯蜡的自乳化性及聚乙烯蜡乳液外观、分散性、稳定性、粒径及其分布的影响。结果表明，固含量是影响自乳化聚乙烯蜡乳化性的主要因素，只有当聚乙烯蜡乳液的固含量大于30 %时，自乳化聚乙烯蜡自乳化后方能得到分散良好、长期稳定且粒径分布均一的聚乙烯蜡乳液；乳化温度、乳化时间及剪切速率等乳化条件对乳液的性能均有影响，但乳化温度对自乳化聚乙烯蜡乳液的性能影响较大，乳化温度过高或者过低均对乳液分散和稳定不利，最佳的乳化温度为130 ℃。

环氧树脂/丙烯酸锌潜伏性固化体系制备及性能

刘晨 郑玉婴

2018, 32 (07): 40-46; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.006

摘要 ( 545 )

以潜伏型固化剂丙烯酸锌(ZDA)和双酚A型环氧树脂（E-51）为主要原料，经过物理共混的方法制备了环氧树脂混合物，并用红外光谱对混合物固化前后的结构进行表征。采用非等温差示扫描量热法研究了ZDA的含量对环氧树脂/ZDA耐高温固化体系的固化行为和性能的影响，通过Kissinger和Ozawa法来计算固化反应的表观活化能（Ea）。结果表明，随着ZDA含量的增加，固化反应的活化能降低，反应更容易进行；随着ZDA含量的增加，环氧树脂固化物的热稳定性随之降低；当ZDA的含量为15份时，弯曲强度、弯曲模量和拉伸强度都达到最大值，分别为88.82 MPa、2.64 GPa和46.70 MPa；逐步增加固化剂的含量，固化物会出现脆性的转变，材料的韧性得到了提高。

碱处理竹纤维对EVA结构和性能的影响

周松 闫珂华 鲁超飞 罗玉梅 白小东

2018, 32 (07): 47-51; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.007

摘要 ( 642 )

采用NaOH碱液处理竹纤维（BF），通过双螺杆挤出和注射成型制备了乙烯醋酸乙烯酯共聚物（EVA）/BF复合材料。用红外光谱﹑扫描电子显微镜﹑差示扫描量热仪﹑X射线衍射仪和热失重分析等表征了材料的形貌、组成结构和热性能，测试了力学性能和熔体流动速率。结果表明，BF对EVA结晶有异相成核作用；BF使EVA的压缩强度和模量明显增大，EVA/30 %~40 % BF的拉伸强度接近或超过纯EVA；EVA/BF在熔体加工中保持较高的热稳定性能，源于碱处理去除了BF中的胶质物、EVA与BF较好的界面结合以及EVA较低的熔体加工温度。

PLA/PBAT/OMMT纳米复合材料的制备及其结构与性能研究

赛华捷 王翔宇 刘烨 张玉霞

2018, 32 (07): 52-57; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.008

摘要 ( 360 )

通过转矩流变仪将聚乳酸（PLA）、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯（PBAT）、有机蒙脱土（OMMT）和扩链剂（ADR）熔融共混制备了PLA/PBAT/OMMT三元纳米复合材料。通过差示扫描量热仪、偏光显微镜、扫描电子显微镜、旋转流变仪和傅里叶红外光谱仪对复合材料的结晶性能、熔融行为、相态结构、流变性能等进行了分析。结果表明，PBAT和OMMT的加入提高了PLA的结晶速率和晶核密度； ADR的加入提高了PLA与PBAT的相容性；随着ADR的加入，PLA/PBAT/OMMT复合材料的储能模量提高，体系的熔体弹性增加。

PE-LD/硅烷偶联剂改性石墨烯复合薄膜的制备及性能表征

胡晨 颜建伟 林勤保 张明 郭新华

2018, 32 (07): 58-65; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.009

摘要 ( 667 )

将硅烷偶联剂KH-560接枝到氧化石墨烯上制得KH-560改性氧化石墨烯（KGO），通过水合肼还原得到KH560改性石墨烯（KG），最后将KG和石墨烯（G）分别与低密度聚乙烯（PE-LD）熔融共混、中空吹塑成PELD/KG复合薄膜和PE-LD/G复合薄膜。对样品的结构、形貌、光学性能、阻透性能、热性能和力学性能等进行表征。结果表明，KH-560成功接枝到KG上；KG无序度增加，KG的层间距比G增加约80 %；KG在PE-LD中分散均匀，团聚较少；G对复合薄膜的光学性能和阻透性能的增强效果优于KG；而KG对复合薄膜的热性能和力学性能的改善明显优于G；当KG的含量为0.5 %（质量分数，下同）时，PE-LD/KG复合薄膜的结晶度和弹性模量分别比纯PE-LD薄膜提高了8.4 %和63.9 %。

多孔功能性PLA/纳米氧化铈复合纤维的制备及性能

李玥 张恒飞 孟静静 常玉雪 周宏艳

2018, 32 (07): 66-71; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.010

摘要 ( 524 )

利用静电纺丝法制备了不同CeO2含量的PLA/CeO2复合纤维，并系统的研究了CeO2含量对PLA/CeO2静电纺丝液性质的影响，电压和CeO2含量对于复合纤维直径的影响及CeO2含量对PLA/CeO2复合纤维膜细胞增殖的影响。结果表明，随着CeO2用量的增加，静电纺丝液的表面张力逐渐下降，电导率逐渐提高；PLA静电纺丝纤维的直径随纺丝电压的升高先减小后增加，且电压较高时，纤维直径分布逐渐变宽；CeO2能够有效降低纤维的直径，但用量过多时会导致纤维直径增加，分布变宽；CeO2能够显著地促进PLA结晶，并且从多重熔融峰转变为单重熔融峰；PLA/CeO2复合薄膜具有良好的生物相容性，随CeO2含量的增加，对细胞增殖的促进作用更加明显。

PP/PP-g-MAH/废PCB粉复合材料非等温结晶动力学研究

熊煦 张枝苗 马立波 龚方红

2018, 32 (07): 72-77; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.011

摘要 ( 481 )

利用差示扫描量热法结合Avrami方程研究了聚丙烯（PP）、聚丙烯/聚丙烯接枝马来酸酐/废印刷电路板非金属粉复合材料（PP/PP-g-MAH/废PCB粉）的非等温结晶动力学行为，根据Avrami方程的Jeziorny法和莫志深法对数据进行处理。结果表明，废PCB粉在PP基体中起到异相成核作用，提高了PP的结晶温度，使其成核速率加快，晶粒分布变窄，结晶速率增大，但当废PCB粉含量过多时，复合材料体系黏度会增大，使PP链段扩散迁移并进行规整有序排列的速度受到影响，导致结晶速率下降。

PMMA/MWCNT复合材料的热降解动力学

李丽霞 任金忠 刘洁晶 曹建蕾 孙会娟

2018, 32 (07): 78-82; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.012

摘要 ( 731 )

采用溶液共混法制备了聚甲基丙烯酸甲酯/多壁碳纳米管（PMMA/MWCNT）复合材料，利用热重法研究了不同气氛下复合材料的热降解，并采用Flynn-Wall-Ozawa、Kissinger和Friedman等3种方法计算其动力学参数。结果表明，MWCNT的添加量为3 %时，在氮气和氧气中复合材料的初始降解温度较纯PMMA分别提高了54.62 ℃和70.4 ℃，最大热失重速率温度也有一定程度的提高，说明MWCNT能显著提高PMMA的低温热稳定性，尤其是在有氧环境中，而对高温热稳定改善不明显;采用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法和Friedman法计算得到的活化能（Ea）变化趋势一致，当MWCNT的添加量为3 %时，Ea较纯PMMA提高最多，在氮气中分别为45.99、95.10、72.46 kJ/mol，在氧气中分别增加53.42、120.63、110.41 kJ/mol；由Friedman法求解出复合材料的反应级数（n）在氮气中约为1.5，在氧气中约为0.9。

加工与应用

混炼设备结构对PP/GF复合材料中GF残存长度及其力学性能的影响

于文俊 马玉录 谢林生 林雨航 张秘滔

2018, 32 (07): 83-89; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.013

摘要 ( 395 )

基于熔融共混法，分别采用双转子连续混炼挤出机和同向啮合双螺杆挤出机制备了20 %玻璃纤维增强聚丙烯（GFRPP）复合材料，并对制备出的GFRPP复合材料中玻璃纤维残存长度及其力学性能进行了相应表征，在此基础上探讨了具有不同混炼特性的混炼设备结构对GFRPP复合材料中玻璃纤维残存长度及其力学性能的影响。结果表明,GFRPP复合材料的力学性能随玻璃纤维残存长度的增加而明显提高；双转子连续混炼挤出机相对于同向啮合双螺杆挤出机更有利于保留长玻璃纤维，同时适当减弱双转子连续混炼挤出机的转子的分散混合能力，降低转子转速，有利于提高玻璃纤维的残存长度，制备出更高性能的GFRPP复合材料。

硬质聚氨酯泡沫动静态劈裂拉伸的试验研究

江伟 卢玉斌 姜锡权 段俊舟

2018, 32 (07): 90-99; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.014

摘要 ( 340 )

利用双立柱微机控制电子万能试验机并结合应变分析测量系统对密度为0.54 g/cm3和0.62 g/cm3的2种硬质聚氨酯泡沫（RPUF）进行准静态劈裂以及利用分离式霍普金森压杆对密度为0.62 g/cm3的RPUF进行动态劈裂，试验研究主要考虑应变率、密度和长径比3个影响因素。结果表明，在RPUF的准静态劈裂试验中，其抗拉强度、弹性模量均随应变率的增大而提高，而随长径比的增大却呈现降低的趋势；此外，RPUF的抗拉强度与密度也有着密切关系，即材料密度越大，抗拉强度越高，而对于较高密度的材料，当应变率达到一定值后，其抗拉强度的变化不再明显；在动态劈裂试验中，RPUF的DIF值随应变率的增大而明显升高且呈非线性增长的趋势，而抗拉强度、弹性模量均随长径比的增大而降低。

反复荷载下GFRP筋与混凝土黏结性能

高永红 申俊宇 金清平 汪光波 向亚男

2018, 32 (07): 100-104; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.015

摘要 ( 376 )

对直径为16 mm，埋深分别为4d、5d、8d的玻璃纤维增强(GFRP)筋标准立方体拉拔试件进行静载和反复荷载作用下的拉拔试验，研究了2种不同应力水平（60 %Fm、80 %Fm）的反复荷载作用下GFRP筋与混凝土之间的黏结滑移关系，埋深与黏结强度关系，黏结刚度、加载端滑移量随循环次数的演变规律，得到了反复荷载下黏结滑移滞回曲线变化规律。结果表明，反复荷载下较少的循环次数对黏结强度和滑移量的影响不大；当反复荷载应力水平不高、循环次数较少时，黏结强度没有显著的退化，反而在一定程度上有所增加；较高应力水平反复荷载下，GFRP筋与混凝土之间的黏结强度退化较显著。

基于BP神经网络算法的聚乙烯管材寿命预测

谷亚新 赵梓怡

2018, 32 (07): 105-108; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.016

摘要 ( 439 )

通过分析聚乙烯管材在实际应用中寿命的影响因素，选取其中可控因素加以分析及相关性预测。以MATLAB计算软件为平台，根据具体试验建立寿命预测模型，参考试验变量设计模型可变因素。实验设计部分，以静液压实验为基础，选取实验温度、实验用水有效氯含量以及实验压力作为3因素变量进行静液压实验，共进行实验192组次，试验样品384个，模拟聚乙烯管材在输配水系统中的实际使用。在建模过程中，进行神经网络学习后，对所建模网络进行训练，然后对其中所选择的3因素变量BP神经网络疲劳方程模型进行寿命预测。结果表明，BP神经网络计算出聚乙烯管材的使用寿命具有科学性，运行后的网络模型概率学上拟合优度R2为0.87；预测结果相对于聚乙烯管材的通常算法具有计算简洁、样本可扩充、模型阀值及权重可自行更改等一系列优势。

几何平衡流道剪切流动不平衡现象的三维数值模拟

王鑫 张通 王静 李立尧

2018, 32 (07): 109-115; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.017

摘要 ( 517 )

考虑惯性效应，利用分层细化流道网格技术，实现了几何平衡流道剪切流动内外不平衡现象的动态模拟，并利用正交实验方法，考察了工艺因素对内外不平衡流动的影响。研究结果表明，流动速率对内外不平衡现象影响都较大，且随着流动速率的提高，内外不平衡指数都出现减小的趋势。而熔体温度和注射压力对内外不平衡指数的影响程度反差较大，趋势相反。

助剂

二元羧酸单酯金属盐对PVC的热稳定作用——性能递变规律与机理

曹先贵 吴茂英 刘辉

2018, 32 (07): 116-121; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.018

摘要 ( 494 )

用烘箱变色法测试了丙二酸、丁二酸和马来酸单丁酯的钙、锶、钡、锌和镉盐对聚氯乙烯（PVC）热稳定性的影响。结果表明，二元羧酸单酯金属盐所稳定PVC的变色随其分子中羧酸根羰基C原子的正电性和金属离子的极化力的增强而减慢，而分子中含有亲双烯结构的二元羧酸单酯金属盐所稳定的PVC的着色减轻；据此可以推知，二元羧酸单酯金属盐之所以能抑制PVC的变色，并不是因为能取代不稳定氯（Frye和Horst机理），而是因为能以羧酸根羰基 C 原子和金属离子与 PVC 发生亲电反应，而之所以分子中含有亲双烯结构的二元羧酸单酯金属盐所稳定的PVC着色减轻，则是因为它们还能与PVC发生Diels-Alder环加成反应。

三嗪膨胀阻燃剂/硅酸镁协效阻燃TPU的制备及性能研究

姜洪丽

2018, 32 (07): 122-125; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.019

摘要 ( 586 )

以三嗪成炭发泡剂（CFA）及聚磷酸铵（APP）复配成膨胀阻燃剂(IFR)，以硅酸镁(MgSiO3)为协效剂添加到热塑性聚氨酯弹性体(TPU)中制备阻燃TPU材料，研究了阻燃TPU材料的阻燃性能、力学性能、热降解行为和炭层的表面形貌。结果表明，纯TPU材料的极限氧指数仅为22.0 %，在空气中极易燃烧，当IFR添加量为28 %（质量分数，下同），MgSiO3添加量5 %时，材料的极限氧指数提高到37.1 %，通过UL 94 V-0级，表现出很好的阻燃效果；但是IFR/MgSiO3的加入使材料的拉伸强度和断裂伸长率明显下降，也使得TPU材料的起始热分解温度提前，最大热降解速率峰值降低，同时材料的残炭量得到了很大程度的提高。

塑料与环境

聚乙二醇改性聚乳酸/乙酰柠檬酸三丁酯复合薄膜的结构及性能

杨晓宇 任欢欢 黄玉龙 焦彩珍 张继

2018, 32 (07): 126-131; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.020

摘要 ( 598 )

以聚乳酸（PLA）为基材、乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC）为增塑剂、聚乙二醇（PEG）为增韧剂采用溶液共混法涂覆制备PLA复合薄膜。采用红外吸收光谱、热分析、X射线衍射、扫描电子显微镜及拉伸测试表征PLA复合薄膜的结构和性能。结果表明，适量的PEG改性PLA/ATBC复合薄膜后，使其拉伸强度从29.52 MPa增加到33.40 MPa，断裂伸长率从262 %增加到292 %，薄膜的柔韧性得到增强；PEG的端羟基与PLA的羰基发生缔合反应形成氢键，提高了PLA/ATBC复合薄膜的热稳定性和结晶度；观察90 d后的薄膜表面SEM图像，发现PEG改性后的PLA/ATBC复合薄膜表面没有龟裂纹的产生，延长了其使用寿命；加入微量的爽滑剂乙撑双硬脂酰胺（EBS）改善了PLA复合薄膜的相容性和加工性能。

机械与模具

基于Moldflow的洗衣机平衡环叠层注塑模设计及工艺优化

马一恒 王小新 刘琴

2018, 32 (07): 132-136; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.021

摘要 ( 527 )

针对洗衣机平衡环的产品特点进行了叠层注塑模设计，使用Moldflow软件对产品进行了充填及保压、翘曲模拟分析。通过模拟熔体充模过程，优化了浇口数量和流道尺寸，达到了流动平衡；通过对不同的保压方案进行保压和翘曲变形分析，确定了合理的保压控制方法和工艺参数。结果表明，该叠层模具能够很好地满足洗衣机平衡环的成型和装配要求。

基于LM-BP神经网络的汽车AB柱内饰板注塑CAE优化分析

黄鹏

2018, 32 (07): 137-145; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.07.022

摘要 ( 445 )

以某汽车内饰A、B柱上内饰板产品同模注塑为例，对产品的注塑工艺进行了优化设计，包括不同浇注系统的优化选用、已选定浇注系统的成型质量优化、成型工艺参数优化3个过程。在成型工艺优化中，对传统的BP神经网络进行了基于LM算法的结构改进，采用正交试验粗选优化工艺路径，改进后的LM-BP神经网络对细化优化工艺路径有着较好的预测功能。通过LM-BP神经网络辅助优选，得到了很好的产品注塑工艺组合参数，将之应用于实际注塑时，获得了质量良好的注塑产品，具有较强的设计实践指导意义。