本期目录

2019年 33卷 1期 刊出日期：2019-01-26 上一期 下一期

材料与性能

超临界CO₂发泡热塑性聚烯烃弹性体材料的研究

丁美娟 曹贤武 梁健飞 何光建

2019, 33 (1): 1-5; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.001

摘要 ( 686 ) PDF (1425 KB)( 259 )

用超临界CO2作为物理发泡剂，采用间歇釜式微孔发泡技术制备了热塑性聚烯烃弹性体（POE）发泡材料，应用扫描电子显微镜等测试手段探究了发泡温度及饱和压力对POE发泡材料表观结构和微观形态的影响。结果表明，发泡温度和饱和压力对材料泡孔结构和性能影响较大；当饱和压力为10 MPa、发泡温度为65 ℃时，所得的POE发泡材料表观密度较小、发泡倍率大，其内部泡孔密度较大，泡孔尺寸分布均匀。

不同磷酸酯与酚醛树脂复配阻燃ABS的机理讨论

段盛元 邹再旺 崔永岩 苏志伟

2019, 33 (1): 6-10; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.002

摘要 ( 833 ) PDF (1064 KB)( 294 )

分别采用磷酸三苯酯（TPP）、双酚A双（二苯基）磷酸酯（BDP）、异丙基化磷酸三苯酯（IPPP）与酚醛树脂（PF）复配阻燃丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物（ABS）。研究了磷酸酯的种类及用量对ABS/PF复合材料阻燃性能的影响，并通过红外光谱、扫描电子显微镜等对阻燃机理进行讨论。结果表明，不同含量时，磷酸酯可以通过物理干扰影响材料的阻燃性；不同种类时，磷酸酯可以通过化学干扰影响材料的阻燃性；同时，化学干扰对物理干扰有较强的催化加速作用。

聚丙烯/冷冻胶粉复合材料结构与性能的研究

李雪健 刘广永 李旭宁 成垦 龚瑞歆 邱桂学

2019, 33 (1): 11-16; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.003

摘要 ( 413 ) PDF (1196 KB)( 240 )

采用熔融挤出的方法制备聚丙烯（PP）、冷冻胶粉（LGTR）、相容剂及增韧剂的共混物，研究了胶粉用量、相容剂种类和用量及增韧剂对共混体系力学性能和微观结构的影响。结果表明，LGTR的加入会降低PP的力学性能，但随着LGTR用量的增加，共混体系的冲击强度上升；相容剂的使用会增加PP与LGTR的相容性，使力学性能提高；热塑性聚烯烃类弹性体（POE）和三元乙丙胶接枝马来酸酐（EPDM-g-MAH）的使用可以有效提高PP/胶粉共混体系的缺口冲击强度，并且增韧剂的使用可以提高PP与LGTR之间的相容性；高密度聚乙烯（PE-HD）/POE并用做增韧体系时，可以进一步提升共混体系的韧性，提高冲击强度。

POM/MWNTs-PEG复合材料的制备和结晶性能研究

张旭亮 邹易谙 崔新盼 石家华 张予东

2019, 33 (1): 17-23; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.004

摘要 ( 719 ) PDF (1051 KB)( 323 )

采用原子转移自由基聚合的方法将聚乙二醇（PEG）接枝到多壁碳纳米管（MWNTs）上，然后利用平板硫化机制备出聚甲醛（POM）/MWNTs-PEG复合材料。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、红外光谱和热重分析对MWNTs-PEG进行表征。通过差式扫描量热仪研究了该复合材料结晶行为的变化，用Jeziorny法和Mo法对其进行非等温结晶动力学分析。结果表明，PEG均匀接枝到MWNTs上；MWNTs-PEG的加入具有异相成核的作用，使POM结晶温度向高温区移动，结晶速率提高，半结晶时间缩短；结晶速率常数值增加，F(T)值降低；有效结晶活化能降低；MWNTs-PEG最终起到促进POM结晶的作用。

阻燃PLA复合材料的制备及其阻燃性能研究

唐刚 彭中朝 宋强 彭建文 李端生 黄若森

2019, 33 (1): 24-28; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.005

摘要 ( 833 ) PDF (618 KB)( 248 )

采用熔融共混技术，将二乙基次膦酸铝（ADP）引入聚乳酸(PLA)中，制备了一系列阻燃聚乳酸复合材料(FR-PLA)。在此基础上，采用热重分析、极限氧指数、UL 94垂直燃烧、微型量热测试研究了二乙基次膦酸铝对阻燃聚乳酸复合材料热稳定性、阻燃性能以及燃烧性能的影响。结果表明，ADP可以有效提高复合材料的阻燃性能，30 %（质量分数，下同）的ADP使得PLA/ADP30通过UL 94 V-0级别，极限氧指数达到31.6 %（体积分数，下同）; ADP使得阻燃PLA复合材料的初始分解温度降低，但明显提高复合材料的成炭性； ADP使得复合材料的热释放速率峰值明显下降，PLA/ADP30热释放速率峰值为290 W/g,相对于PLA下降37.1 %,明显降低复合材料的火灾危险性。

TPEX材料的制备及性能研究

段凯歌 程志 胡明远 于东明 徐俊正 倪佳

2019, 33 (1): 29-32; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.006

摘要 ( 544 ) PDF (298 KB)( 233 )

选取高密度聚乙烯（PE-HD）和耐热聚乙烯（PERT）共混体系进行交联改性得到一种新型的热塑性交联聚乙烯（TPEX）材料，使其即保留PERT的热塑性又因为部分交联提高了其耐热性和抗蠕变性［交联聚乙烯（PEX）］；对TPEX材料进行了拉伸、弯曲、冲击等力学性能的测试；采用定伸热强度和动态热力学分析仪来表征材料的热强度和拉伸蠕变性能。结果表明，当熔体质量流动速率为1~2 g/10 min（21.6 kg）时，其交联度为(2±1) %，TPEX的综合性能较好，可以满足材料加工应用；维卡软化点温度达到126.1 ℃，具有良好的耐热性能； TPEX的定伸热强度大于PERT与PEX，动态热力学分析仪拉伸蠕变测试TPEX与PEX接近，能够满足工程需要。

纤维素/氧化石墨烯复合气凝胶的制备及其阻燃性能研究

陈艳果 李志伟 李小红 吴志申

2019, 33 (1): 33-39; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.007

摘要 ( 540 ) PDF (1909 KB)( 256 )

为了提高纤维素气凝胶的阻燃性能，用具有阻隔效应和催化成碳能力的氧化石墨烯（GO）作为阻燃剂，通过简单的冷冻干燥的方法制备了具有阻燃功能的纤维素/GO复合气凝胶。结果表明，GO在纤维素黏液中的最佳添加量是5 %（质量分数，下同）；在此条件下，GO在纤维素中分散良好，可以形成有序的三维多孔气凝胶结构；GO和纤维素之间的作用力为氢键；在最佳添加量条件下，G5C95气凝胶始终处于阴燃状态，其燃烧速率从纯的纤维素气凝胶的5.67 mm/s降低为0.57 mm/s；相对于纯的纤维素气凝胶，GO阻燃纤维素气凝胶的峰值热释放速率减少了57.7 %，总热释放量也明显降低，显示出较好的阻燃性能；相对于纯的纤维素气凝胶，GO阻燃气凝胶的残炭更加致密；GO提高了残炭的石墨化程度；由于GO的物理屏障效应和催化成碳能力，其不仅能增加残碳量，而且能提高残碳致密度和石墨化程度，从而有效提高纤维素气凝胶的阻燃性能。

P(VAc-DBM-AA-AMPS)共聚乳液的结构特点对水泥砂浆力学性能的影响

李美兰 龚伟 师静 姚丹 吕盼盼 刘白玲

2019, 33 (1): 40-47; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.008

摘要 ( 329 ) PDF (1630 KB)( 249 )

通过抗压和抗折试验研究了醋酸乙烯酯马亚酸二丁酯丙烯酸2丙烯酰胺基2甲基丙磺酸共聚乳液［P(VAc-DBM-AA-AMPS)］对水泥砂浆力学性能和耐久性的影响。结果表明，AMPS的引入，能显著地提高了共聚乳液胶膜的耐盐性；同时，随着AMPS的用量的增加，共聚乳液改性水泥砂浆的力学强度呈现出先增大后减小的趋势，且在AMPS含量为2.0 g时，改性水泥砂浆的抗压强度达到最大值；共聚乳液的掺入，也明显提高了改性水泥砂浆的耐盐性能和抗冻融性；通过SEM微观结构分析可知，掺加适量P(VAc-DBM-AA-AMPS)共聚乳液，水泥砂浆的孔结构得到了明显的改善，形成的网状结构有效改善了水泥石结构与集料的结合形态，使内部结构趋于完善。

加工与应用

基于锥形螺杆挤出单元的熔融沉积成型3D打印机及实验研究

冷杰 许祥 陈宁 吴俊杰 王琪 张杰

2019, 33 (1): 48-52; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.009

摘要 ( 403 ) PDF (1238 KB)( 242 )

研制了一种基于锥形螺杆挤出单元的桌面式熔融沉积成型（FDM）3D打印机，采用锥形螺杆塑化聚合物并挤出丝条，配合沉积平台的运动打印制品。使用聚乳酸（PLA）、 高密度聚乙烯（PE-HD）材料对设备挤丝性能进行了研究，并研究了打印参数包括电机脉冲频率、走丝间距、层厚等对 PLA 拉伸样条性能的影响。结果表明，自制锥形螺杆挤出式 FDM 打印机具有较好的打印效果，合适的电机脉冲频率、走丝间距、层厚等工艺参数可以使打印制件获得较好的表观质量和强度，而较大的走丝间距使制件的拉伸强度下降了约20 %。

基于Moldex3D分析模具温度对PP发泡注塑制品的影响

李树松 闫宝瑞 安华亮

2019, 33 (1): 53-58; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.010

摘要 ( 494 ) PDF (2243 KB)( 279 )

对微孔发泡注塑过程进行模具温度控制，对制品进行扫描电子显微镜、弯曲强度、冲击强度、表面粗糙度测试，探讨模具温度对制品的力学性能与泡孔结构的影响。结果表明，当其他工艺参数不变时，提高模具温度，制品的泡孔更加致密，有助于提高制品的弯曲性能和冲击性能并且有助于降低制品表面粗糙度；通过Moldex3D模拟统计泡孔平均直径、密度以及尺寸标准差，验证了模具温度升高时，泡孔尺寸标准差降低，泡孔分布更加均匀；通过模拟验证了当模具温度升高时，泡孔尺寸以及制品减重比变化趋势与实验结果一致。

聚丙烯/纳米碳纤维复合材料微孔注射成型加工与性能研究

袁洪跃 蒋晶 刘宪虎 赵振峰 黄明

2019, 33 (1): 59-64; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.011

摘要 ( 562 ) PDF (2459 KB)( 261 )

将聚丙烯(PP)和纳米碳纤维(CNF)共混后，通过双螺杆挤出制备成不同组份的复合粒料，采用注射成型加工制备实体和发泡试样，研究不同CNF含量对PP基体复合材料性能的影响。结果表明，随着CNF含量的增加，微孔样品中的孔径显著的减小同时泡孔密度增加;注射成型的样品中，添加CNF后的模量和拉伸强度略微降低，但微孔注塑的PP/CNF复合材料的性能呈现出相反的效果。

模内微装配成型微型机械转动运动副可运动特性研究

周国发 郭勇 陈松

2019, 33 (1): 65-71; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.012

摘要 ( 290 ) PDF (1968 KB)( 274 )

模内微装配成型微型机械转动副装配界面的冷却收缩自紧接触特性是创造运动副可运动性能的关键调控因素，如何准确预测和调控其自紧接触特性是模内微装配成型的技术关键。基于实验建立的热黏弹塑性本构关系，构建了成型过程中运动副微装配界面收缩自紧热黏弹塑性接触特性的模拟方法。结果表明，运动副微装配界面的最大装配过盈量、间隙量和驱动摩擦阻力扭矩与二次成型熔体注射温度呈正关联关系，降低二次成型注射温度，有利于提高模内微装配成型微型机械转动副装配界面的配合精度，并大幅减小其微型机械转动运动副获得可运动性能的最小驱动摩擦阻力扭矩;当二次成型注射温度由503 K降至463 K时，其驱动摩擦阻力扭矩由3.61 N·mm减至2.35 N·mm，降幅为34.9 %。

照明LED灯罩及灯管用光扩散聚碳酸酯的制备

杨明山 朱宝 张万里 薛增增 孟豪宇 张军

2019, 33 (1): 72-77; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.013

摘要 ( 357 ) PDF (825 KB)( 352 )

制备了有机硅交联微球，探究出了最佳制备工艺。采用光扩散剂直接添加法和母粒法2种工艺将得到的微球与聚碳酸酯（PC）混合制备了照明用LED灯罩及灯管用光扩散PC，并对其进行了性能测试。结果表明，添加0.15 %（质量分数，下同）的光扩散剂即可大幅度提高PC的雾度，同时仍保持较高的透光率；母粒法比直接添加法效果更好，加入紫外光吸收剂后使光扩散PC抗老化性能得到大大提高，但光扩散剂的加入使PC的冲击强度下降。

助剂

抗老化剂对聚己内酯/木纤维复合材料热老化性能的影响

方筱雅 唐钱 郑霞

2019, 33 (1): 78-86; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.014

摘要 ( 418 ) PDF (1364 KB)( 268 )

分别采用力学性能分析、红外光谱分析、扫描电子显微镜分析、X射线衍射分析等表征手段研究了抗氧化剂、抗水解剂、热稳定剂等抗老化剂含量对杨木纤维（WF）增强聚己内酯（PCL）复合材料热老化性能的影响。结果表明，抗氧化剂丁基羟基茴香醚（BHA）、抗水解剂（丁二醇双缩水甘油醚）及热稳定剂（Ca/Zn热稳定剂）的适量添加，都有助于延缓PCL/WF复合材料的热老化；分别选取抗老化效果最佳配比：抗氧化剂4 %、抗水解剂4.5 %、热稳定剂2 %添加入PCL/WF复合材料中，协同作用下其抗老化效果相对未添加或只添加其中一种抗老化剂时都有所提高。

水滑石分散剂用量对热膨胀微胶囊的粒径及其芯材含量的影响

陈玉星 付海 杜兴英 龚维 周洪福

2019, 33 (1): 87-92; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.015

摘要 ( 383 ) PDF (1247 KB)( 217 )

在悬浮聚合体系中以水滑石（LDH）作为分散剂制备的聚合物为壳体，正己烷为芯材的微胶囊。微胶囊受热后壳体软化、芯材气化产生热膨胀效果。改变LDH用量探究微胶囊粒径和芯材含量的变化规律。利用扫描电子显微镜、热失重仪、静态热分析仪分析了不同LDH用量时制得的热膨胀微胶囊的微观形貌、粒径、发泡剂含量和膨胀性能。结果表明，当LDH的用量增加到5 %（以水相质量为基准，下同）时，微胶囊表面光滑，球形较完整，平均粒径降到11 μm，发泡剂含量提高到16 %（质量分数，下同），热膨胀性能良好，Dmax达到750 μm。

塑料与环境

聚乳酸/氧化石墨烯纳米复合材料的界面调控与性能研究

狄莹莹 任鹏刚 宋丹萍

2019, 33 (1): 93-97; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.016

摘要 ( 395 ) PDF (1041 KB)( 232 )

分别以乙二胺（EDA）、十二烷基胺（DA）和十八烷基胺（ODA）修饰的氧化石墨烯（GO）为填料，制备了具有不同界面结构的功能化聚乳酸(PLA)/氧化石墨烯(FGO)纳米复合薄膜。采用X射线衍射分析、扫描电子显微镜、热失重分析、差示扫描量热法对复合薄膜的材料结构、微观形貌和热性能进行表征，并研究了其力学性能及气体渗透性。结果表明，随着GO表面接枝分子链的增长，复合材料的热稳定性、力学性能及气体阻透性能提高；3种FGO中，GO-g-ODA改性体系的综合性能最佳，当其添加量为0.5 %（质量分数，下同）时，复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别达到88.52 MPa和9.68 %；氧气渗透系数由原来的4.21×10^13 cm3·cm/(cm2·s·Pa)下降到1.172×10^14 cm3·cm/(cm2·s·Pa)，约下降了97.2 %；此外，功能化石墨烯的加入使复合材料的热稳定性提高。

机械与模具

基于热流道技术的节能环金属粉末注塑模设计

张维合 蔡婷婷 袁媛 黄坤

2019, 33 (1): 98-101; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.017

摘要 ( 424 ) PDF (2007 KB)( 235 )

根据零件的结构特点和“金属粉末/丙烯腈丁二烯苯乙烯树脂（ABS）”的成型特性，对该坯件的注塑模具进行了设计。重点对成型零件、浇注系统、侧向抽芯机构和温度控制系统进行了研究，确定了先进合理的模具结构。通过采用热流道浇注系统和“直通式水管+隔片式水井”组合结构，成型坯件经烧结后线性尺寸公差达到了基本尺寸的±0.4 % 范围之内，角度的公差达到了± 0.5 °，表面粗糙度达到Ra0.8 μm。

笔记本电脑盖板IMR注塑模设计

任长春 夏宗禹 张颖利 陈京

2019, 33 (1): 102-107; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.018

摘要 ( 667 ) PDF (2654 KB)( 306 )

通过对笔记本电脑盖板的模内贴膜工艺（IMR）及塑件结构分析，设计了用于模内贴膜工艺的热流道注塑模。通过对模内贴膜工艺分析，设计了薄膜吸附、密封、移动、定位装置；通过对模具分型面、浇注系统、侧抽芯机构、推出机构、排气及冷却系统等的特点分析，确定了动定模倒装、热流道、侧边扇形浇口、斜顶内侧抽芯与推出等的模具结构。实践证明，采用此种模具设计，可进一步提高塑件质量和生产效率、降低塑件制造成本，并为同类结构特点的注塑模设计提供了参考。

军工塑料技术

高性能、功能化高分子材料在军民融合深度发展中释放强国强军新动能

曹俭

2019, 33 (1): 109-110; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.019

摘要 ( 391 ) PDF (111 KB)( 320 )

在2018年8月中国工程院学部学术活动——高性能、
功能化高分子材料工程前沿技术发展高峰论坛上的讲话

滚塑无伞空投储水罐的设计与分析

赵西友 李彦平 王静伟 耿小凯

2019, 33 (1): 111-115; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.020

摘要 ( 446 ) PDF (1391 KB)( 226 )

为解决野战部队、应急抢险人员的饮用水、油料的快速补给问题，实现紧急情况下的用水、用油的有效保障，本文针对滚塑无伞空投储水罐技术进行深入研究和探索，根据实战需求，设计并研制出一种可无伞空投、便于携运行的储液装备。论文针对该储液装置提出了合理的设计方案，包括结构、外形、材料以及成型工艺的设计，并通过理论分析和空投试验验证设计方案的可行性和合理性。实际应用表明，该滚塑无伞空投水罐的结构、材料、工艺、性能均能满足液体类无伞空投的要求，空投后液体无外泄情况，能正常使用。本研究开发的无伞空投水罐是一种实用、方便、经济的新型空投装备，值得推广的实用。

综述

树脂基复合材料拉挤成型研究进展

陈轲 薛平 孙华 贾明印

2019, 33 (1): 116-123; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.021

摘要 ( 528 ) PDF (1736 KB)( 511 )

简要综述了用于拉挤成型的热固性和热塑性聚合物种类和成型工艺，详细论述了数值模拟在拉挤成型理论分析建模和工艺参数优化等方面的研究进展。此外，还介绍了几种新型拉挤成型技术，包括编织缠绕拉挤成型技术、弯曲拉挤成型技术等。连续纤维增强热塑性复合材料具有可再加工性、环保可回收等特点，在拉挤成型领域有着广阔的发展前景。

聚乙烯微孔塑料研究进展

谭逸伦 陈迎新 李俊祥

2019, 33 (1): 124-132; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.022

摘要 ( 681 ) PDF (1443 KB)( 272 )

综述了包括溶解扩散过程、流变特性、泡孔成核生长过程等聚乙烯微孔塑料制备过程中的基础理论及研究进展。并以应用于绝缘介质材料为例，从选材到泡孔控制提出了提高其使用性能的建议。

MMT的有机改性及其在PLA中的应用

赛华捷 张玉霞

2019, 33 (1): 133-146; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2019.01.023

摘要 ( 543 ) PDF (6016 KB)( 254 )

介绍了蒙脱土（MMT）的一次有机改性和二次有机改性方法，并重点介绍了其在聚乳酸（PLA）中的应用。二次改性能有效改善有机改性蒙脱土（OMMT）在PLA中的分散状况，使之尽可能多地形成剥离结构；在性能改善方面，OMMT的添加能有效改善PLA的结晶性能、拉伸模量和冲击强度、热稳定性、阻透性能以及流变性能等。