本期目录

2018年 32卷 10期 刊出日期：2018-10-26 上一期 下一期

综述

滚塑用交联聚乙烯材料及其在化学品储运领域的应用

孙小杰 王珂 梁文斌 朱鹤翔

2018, 32 (10): 1-12; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.10.001

摘要 ( 915 )

介绍了国内外主要的用于化学品储运的滚塑级交联聚乙烯材料的加工及性能特点，重点对比了交联聚乙烯（PE-XL）和普通聚乙烯的分子构性、耐化学腐蚀性、耐高温性、力学性能和综合使用性能。对PE-XL化学品储运容器的应用现状进行了阐述，并对滚塑加工PE-XL化学品储运容器未来的发展提出了展望。

我国塑料食品包装的安全性分析

康智勇 杨浩雄

2018, 32 (10): 13-19; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.10.002

摘要 ( 656 )

简要概述了塑料食品包装材料的发展及塑料包装材料的种类，详细分析了影响塑料包装食品安全的因素，不仅原材料和加工助剂能影响食品安全，法律法规、产品质量检验方法和技术也是影响食品安全的重要因素。提出了提高食品安全性的措施，明确政府职责，发挥监管作用；完善相关标准，强化检验体系；强化企业自管，提高自律意识；加大科研投入，开发绿色材料。

材料与性能

PPS/PA66/GF复合材料的制备及性能研究

张翔 刘钊 王孝军 张刚 龙盛如 杨杰

2018, 32 (10): 20-26; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.10.003

摘要 ( 782 )

在聚苯硫醚（PPS）树脂基体中引入聚酰胺66（PA66），随着PA66含量增加，PPS/PA66共混物的拉伸强度和弯曲强度逐渐下降，结合PPS/PA66共混物的相形貌分析，提出了通过玻璃纤维（GF）的引入，制备具有互锁结构的PPS/PA66/GF三元体系复合材料，达到同时提高复合材料的强度、刚度及韧性的目的。分别考察了短玻璃纤维（SGF）和中长玻璃纤维（LGF）增强PPS/PA66的综合性能。结果表明，GF的引入显著提高了共混物的力学性能，同时，PPS/PA66/SGF和PPS/PA66/LGF复合材料的扫描电子显微镜和动态力学性能分析都表明共混物内部形成了一个高度互锁的结构。

3D打印聚己内酯/电气石复合材料性能的实验研究

吴潇 谭晶 刘晓军 丁玉梅 杨卫民

2018, 32 (10): 27-31; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.10.004

摘要 ( 453 )

在聚己内酯(PCL)中添加不同质量分数的电气石粉，用熔融共混的方法制备电气石粉质量分数分别为1 %、3 %、5 %和7 %的PCL/电气石复合材料。利用双螺杆挤出机挤出造粒后，在以粒料为原料的3D打印机上制备力学测试样条，并进行拉伸、弯曲和冲击性能测试。结果表明，添加了改性后电气石粉的复合材料力学性能在一定范围内有所提升，并具有释放负离子的特性；在力学性能上，随着电气石粉含量的上升，拉伸强度和弯曲强度先上升，均在5 %时达到最高，之后下降；断裂伸长率和冲击强度则随电气石粉含量的增加而减小；电气石粉在复合材料中的分散性在其含量达到7 %时大大下降；复合材料释放负离子的能力随电气石粉含量的变大而增强。

硅灰石与石墨对聚四氟乙烯摩擦磨损性能的影响

李红波 苏正涛 杨睿 马绪强

2018, 32 (10): 32-38; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.10.005

摘要 ( 526 )

以针状的硅灰石和鳞片石墨为填料，采用冷压—烧结工艺制备了不同填料含量的聚四氟乙烯（PTFE）复合材料，考察了复合材料的摩擦磨损性能，并利用扫描电子显微镜对磨痕和转移膜进行了分析。结果表明,单独填充硅灰石和石墨时，PTFE的磨损率都会随填料含量的增加而降低，硅灰石的作用要强于石墨；但硅灰石会使PTFE的摩擦因数明显增大，而石墨会使PTFE的摩擦因数降低;2种填料提升PTFE耐磨性的作用机理不同，硅灰石在摩擦过程中会在滑动界面区域上逐渐堆积，起到优先承担载荷的作用；而石墨在摩擦过程中会发生片层的滑移与剥离，有助于转移膜的形成;适量的硅灰石（含量为20 %，质量分数，下同）与石墨（含量为5 %或10 %）复合填充能产生协同效应，使PTFE的磨损率进一步降低，耐磨性比未填充的PTFE提高200倍。

PA6/不锈钢热压复合界面性能研究

陈静 杜坤鹏 张攀 刘小祥 陈修敏 李又兵 杨朝龙 夏小超

2018, 32 (10): 39-44; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.10.006

摘要 ( 544 )

采用机械抛光、化学刻蚀以及退火分别对304不锈钢表面进行预处理，并利用自制模具将聚酰胺6（PA6）注塑试样与不锈钢进行热压成型。力学性能测试结果表明，经过机械抛光后的不锈钢与PA6热压的搭接强度为3.31 MPa， 而经过抛光、化学腐蚀和退火处理后，复合制件的搭接强度达到17.48 MPa，失效模式由界面失效变为内聚失效；扫描电子显微镜、原子力显微镜观察结果表明，化学刻蚀后的不锈钢表面具有微纳米孔洞，热压时塑料熔体进入金属表面微纳米孔洞形成锚定效果；傅里叶红外光谱分析结果表明，PA6与退火处理后的金属表面氧化物形成了化学键；锚定结构与化学键合有利于提高复合件的力学性能。

CO₂在聚乳酸中的溶解和扩散行为研究

余科松 倪敬越 周洪福 王向东 密建国

2018, 32 (10): 45-49; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.10.007

摘要 ( 564 )

采用统计力学的密度泛函理论，建立了CO2在聚乳酸中的溶解度计算理论模型，并利用非原位重力法测定了CO2在聚乳酸以及在聚乳酸/聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）合金中的溶解度及扩散系数。将实验数据和理论计算结果对比，结果表明,DFT模型可以定量预测不同温度、压力条件下CO2在聚乳酸中的溶解度，而非原位重力法在低压下具有较高的准确性，且适用条件广泛;相比于纯聚乳酸，在不影响扩散系数的情况下，聚乳酸/PBAT合金具有更高的CO2溶解度。

植物油多元醇与L赖氨酸乙酯二异氰酸酯原位单体反应型增韧聚乳酸

陈 宁 单鹏嘉 刘宏治 赵兴科 陈金周

2018, 32 (10): 50-57; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.10.008

摘要 ( 604 )

以可生物降解的植物油多元醇（HM10100）和L-赖氨酸乙酯二异氰酸酯（LDI）作为反应性增韧单体，熔融共混过程中原位形成与聚乳酸（PLA）基体相容性良好、且分散均匀的交联聚氨酯弹性体增韧相，最终制备出一种新型全生物降解的增韧PLA材料，分别研究了2种反应型增韧单体总质量含量和它们之间异氰酸酯基团与羟基的等当量比（nNCO/nOH）对PLA共混物力学、结晶性能及冲击断面形貌的影响规律。结果表明，当2种增韧单体总含量为40 %（质量分数，下同）且nNCO/nOH =1:0.8时，共混物的缺口冲击强度最高，约为纯PLA的3.5倍；随着2种增韧单体总含量和官能团摩尔比的增加，共混物中PLA组分的冷结晶温度(Tcc)和玻璃化转变温度(Tg)增加。

CSH增强PPC骨修复材料的制备及性能表征

李玥 张恒飞 孟静静 常玉雪 周宏艳

2018, 32 (10): 58-64; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.10.009

摘要 ( 470 )

为了实现对聚碳酸亚丙酯（PPC）的增强和半水硫酸钙（CSH）的缓慢降解，通过共混的方法制备了PPC/CSH复合材料，并使用扫描电子显微镜、热重分析、力学测试、X射线衍射等测试方法对CSH和PPC/CSH复合材料进行表征。结果表明，通过高压水热盐溶液法制备的CSH为半水硫酸钙，且CSH呈纤维状结构，具有较大的长径比，适用于高分子的增强；CSH显著提高了PPC复合材料的拉伸强度和弯曲强度，但是复合材料的断裂伸长率则随着CSH的增加而逐渐下降；CSH加入到PPC基体中之后未改变其结晶结构，保持了其生物活性；少量的CSH能够均匀地分散在PPC基体中，具有良好的界面相容性，CSH用量较多时则出现了少量的团聚体；PPC与CSH复合之后，CSH的降解速率明显下降，达到了对CSH降解速率控制的效果。

浓乳液模板法制备导电多孔聚氨酯复合材料

张晓茜 高明 孙英娟 申腾飞 王昊

2018, 32 (10): 65-70; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.10.010

摘要 ( 563 )

通过浓乳液模板法制备了一种孔径可控的多孔聚氨酯弹性材料，并以多壁碳纳米管(MWCNTs)为导电填料制备了压力敏感的导电多孔聚氨酯复合材料。采用扫描电子显微镜分析了乳化剂含量、蓖麻油含量对多孔聚氨酯形貌的影响。结果表明，乳化剂含量越多，聚氨酯孔径越小；蓖麻油含量越多，聚氨酯孔结构越偏离球形，且得到的聚氨酯材料孔径为微米级；将酸化碳纳米管引入到体系中作为导电填料，即得到压力敏感的导电聚氨酯多孔复合材料，随碳纳米管负载含量的增加，复合材料的电阻可降低2个数量级；随着外应力的增加，聚氨酯复合材料的电阻同样可降低2个数量级。

聚乳酸/马来酸酐接枝线形低密度聚乙烯合金的制备及其发泡行为研究

韩硕 王贤增 周洪福 胡倩 赵明明

2018, 32 (10): 71-78; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.10.011

摘要 ( 518 )

通过熔融共混法制备聚乳酸（PLA）/马来酸酐接枝线形低密度聚乙烯（PE-LLD-g-MAH）合金，使用差示扫描量热仪、旋转流变仪、扫描电子显微镜、偏光显微镜等仪器研究了不同PE-LLD-g-MAH含量的PLA合金的结晶性能、流变性能、断面形貌及发泡性能等。结果表明，随着PE-LLD-g-MAH含量的增加，PLA/PE-LLD-g-MAH合金的冷结晶温度大幅提高和流变性能明显改善，样品断面出现了明显的“海岛”结构，发泡样品的泡孔尺寸逐渐减小，泡孔密度增加。

加工与应用

等温热压印法制备超疏水薄膜

李翰文 吴大鸣 刘颖 吴丹 马廷月 高小龙

2018, 32 (10): 79-86; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.10.012

摘要 ( 489 )

以刷涂有疏水性SiO2微球的筛网作为模具，通过等温热压印的方法，在聚乙烯（PE）塑铝复合薄膜上制备出超疏水表面。对压印压力、筛网目数、SiO2微球直径等参数对制品表面微结构形貌和疏水性能的影响进行了研究。结果表明，该方法可以在PE塑铝复合薄膜表面构筑出具有良好疏水效果的二级复合微结构；在压力作用下，SiO2微球会与PE基体共混形成复合体系，使得SiO2微球与基体的连接更加稳定；增加热压印压力可以增大微米级结构的深度，但是过大的压力会导致SiO2微球被PE覆盖，合理的压印压力应在8~12 MPa之间；减小SiO2微球的粒径可以进一步提高接触角数值；制品对水的接触角达到150°，滚动角低至1°，达到了超疏水的标准。

面向家族制模具多异型腔不平衡充填的快速优化设计

李光明 郑丽璇 要小鹏

2018, 32 (10): 87-92; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.10.013

摘要 ( 642 )

由于家族制模具多异型腔结构的不平衡性，极易在注射成型过程中产生局部充填不满、迟滞效应等缺陷，很大程度上制约着制品的品质。在对塑料熔体流动分析的基础上，发现流道截面半径和长度是影响熔体体积流量和压力分布的重要因素。针对指示灯柱产品多异型腔组合结构的注射成型特征，提出将不同型腔间充填末端的最大平均压力差作为不平衡因子，集成一种基于均匀设计多维结构变量的快速优化机制，结合遗传算法全局优化获得指标最优的流道方案。模拟验证结果表明，结构参数改进后的流道系统充填平衡效果明显优于初始结果。

基于流固耦合的密炼机动力学特性分析

张彦杰 何延东 朱向哲 刘万锁

2018, 32 (10): 93-98; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.10.014

摘要 ( 434 )

采用单向与双向流固耦合计算方法，对密炼机在3种不同工况下的内流场及结构场进行分析，得到流场瞬态剪切率和结构场最大应力位置与最大位移位置的等效应力，以及最大位移的波动情况。计算结果表明，流场剪切率变化由转子几何外形决定，剪切率波动主频为1倍转子棱倍频，且双向耦合计算结果高于单向耦合计算结果；2种耦合计算得到的转子棱部应力、变形分布具有一致性，波动主频以转子棱顶啮合产生的低频为主；转子外轮廓结构是最大应力波动的主要因素，最大应力位置的自转频率对应力波动影响很小，但最大位移位置的自转频率对应力波动影响较大。

基于DOE、RSM及PSO的大尺寸板类塑件的翘曲优化

刘月云 刘碧俊

2018, 32 (10): 99-104; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.10.015

摘要 ( 394 )

首先通过实验设计（DOE）分析得出对柜式空调面板翘曲变形影响较大的工艺参数为熔体温度、模具温度、保压压力和保压时间。其次，以这4个工艺参数为实验变量，以面板的翘曲量为目标，采用响应面法（RSM）构建出两者之间的二阶响应面模型，并优化出翘曲量最小的工艺参数，翘曲量预测误差率仅为2.486 %，模型精度较高。最后，运用粒子群算法（PSO）对二阶响应面模型进行迭代寻优，得出最优工艺参数。验证结果表明，PSO优化误差为4.882 %，相比于RSM优化，翘曲量实际值由5.217 mm降为3.459 mm，降低了38.367 %，优化效果较好。

基于CAE的汽车副仪表箱体平衡注塑优化分析

朱洪军

2018, 32 (10): 105-112; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.10.016

摘要 ( 467 )

针对塑件体积大，形状不规则难以进行平衡注塑的问题，结合计算机辅助工程（CAE）辅助分析手段，通过对3次浇注方案的调整和平衡注塑优化，将塑件的翘曲变形有效地控制降到15 mm左右，避免了基于经验设置浇注系统可能导致模具报废的潜在风险；在基于翘曲变形得到控制的基础上，通过进一步的料温、保压参数、冷却参数的优化调整，获得了塑件的最佳注射成型工艺参数为：料温245 ℃，模温60 ℃，保压分2段保压，分别为90 MPa/16 s，70 MPa/9 s，冷却时间为60 s。通过试模检验，所优化的工艺参数能完全满足本塑件的量产要求。

助剂

不同形貌CaCO₃负载β成核剂对PP性能的影响

石行波 王艳芳 陈商涛 张凤波 黄强 王桂春 王晶晶

2018, 32 (10): 113-116; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.10.017

摘要 ( 466 )

将3种不同形貌的碳酸钙（CaCO3）（立方体、纺锤形、球形）填充聚丙烯（PP）树脂，考察了未负载CaCO3和CaCO3负载庚二酸对PP结晶性能和力学性能的影响。结果表明，未负载的CaCO3主要起到增刚的作用，其中纺锤形CaCO3对PP力学性能的影响最小；负载β成核剂后的CaCO3起到增韧的作用，出现了明显的β结晶峰；立方体CaCO3对PP的刚性影响最小，纺锤体CaCO3可将冲击强度由最初的4.48 kJ/m2提高到5.57 kJ/m2；负载庚二酸后，CaCO3粒径越小其增韧效果越好。

塑料与环境

聚ε-己内酯薄膜的脂肪酶促降解

马庆峰 李会举 沈智奇 郭长友 苏婷婷 王战勇

2018, 32 (10): 117-122; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.10.018

摘要 ( 745 )

利用脂肪酶对聚ε己内酯（PCL）薄膜进行降解研究，并利用扫描电子显微镜、差示扫描量热仪和热重分析仪、X射线衍射、核磁共振以及质谱等分析方法对降解后的PCL薄膜进行了表征分析。结果表明，PCL薄膜（3 cm×1 cm×0.05 cm）在45 ℃和30 U/mL脂肪酶的作用下，经20 h后失重率可达86.9 %；随着降解时间的增加，PCL薄膜表面发生降解并形成孔洞，且孔洞随降解时间呈现增大趋势；PCL相对结晶度随降解时间的延长而逐渐降低；随降解时间的延长，PCL薄膜的热稳性呈下降趋势；PCL在酶促降解前后化学组成未发生变化。

标准与测试

非金属压力管道元件标准体系现状分析与对策

李茂东 吴文栋 辛明亮 尹香槟 黄国家

2018, 32 (10): 123-131; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.10.019

摘要 ( 351 )

分析了目前我国非金属管道元件标准体系现状，同国际上发达国家标准体系进行了对比，论述了现阶段我国标准体系存在的标准体系不完善、标准规范老化问题比较突出和关键标准存在缺失和不适用问题，有针对性地提出了我国建立健全我国非金属管道元件标准的具体措施——加强标准与国际接轨、加强标准归口组织沟通协调工作力度和加快紧缺、老化标准的研制和更新，为我国非金属管道元件标准体系发展提供了具体对策。

机械与模具

壶体哈弗滑块驱动二次滑块和二次斜顶机构注塑模具设计

贺柳操 肖国华 卞平

2018, 32 (10): 132-137; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.10.020

摘要 ( 667 )

结合塑件的特点，设计了其1模2腔单分型面注塑模具。针对塑件难脱模特征的脱模，设计了一种复合式结构哈弗滑块脱模机构；复合机构中，通过哈弗滑块机构主体的2个半边滑块对塑件的外壁整圆周面进行侧壁抽芯脱模；利用哈弗滑块左滑块来驱动内抽芯脱模子机构实施对塑件内壁倒扣的抽芯脱模；利用哈弗滑块右滑块来驱动安装于右滑块体内的侧面斜顶抽芯子机构来实施内壁上侧边倒扣特征的脱模。复合式哈佛滑块脱模机构设计合理，特别是左、右滑块分别驱动的2个子机构，构思精巧，能有效利用哈弗滑块机构的动作动力，来进行二次驱动以实现局部复杂特征的巧妙脱模，简化了模具脱模机构的设计，降低了模具设计难度。

热流道复杂抽芯斜顶出双色注塑模具设计

刘庆东

2018, 32 (10): 138-142; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.10.021

摘要 ( 347 )

分析了某双色注塑件的成型工艺性，该产品尺寸小，外观要求高，结构复杂,并针对塑件在模具中必须倾斜放置导致顶出方向和受力面不垂直造成顶出困难，设计了斜顶出机构；针对产品尺寸小，抽芯部位多且前、后模都要抽芯导致抽芯机构设计困难，设计了T型块、斜导柱、顶针板等抽芯机构；针对二次注射不能在塑件表面进胶且塑件周围布满滑块导致浇注系统设计困难，设计了热流道转冷流道的浇注系统。检验结果表明，所设计的双色模具结构合理，动作可靠，可以满足生产要求。