本期目录

2020年 34卷 1期 刊出日期：2020-01-26 上一期 下一期

材料与性能

拉伸工艺对聚四氟乙烯结构和性能的影响

李奔 朱光明 李素琴

2020, 34 (1): 1-5; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.01.001

摘要 ( 921 ) PDF (2355 KB)( 245 )

通过设置不同的拉伸参数如拉伸温度、拉伸速率与拉伸长度，采用单向拉伸的方法处理聚四氟乙烯（PTFE），以研究拉伸工艺对PTFE结构和性能的影响。结果表明，拉伸处理使材料出现微纤和孔隙，提升拉伸温度与拉伸速率，增加拉伸长度均可有效降低材料密度，增大孔隙率；随着拉伸长度的增加，材料的力学性能变化明显，拉伸强度由28.72 MPa增至46.13 MPa，断裂伸长率由145 %减至85 %；材料的压缩率由6.17 %增至16.21 %，弹性回复率由3.90 %增至6.42 %，相比拉伸处理前更适合作为密封材料使用。

高密度聚乙烯流变结晶性能对发泡的影响研究

苏浩然 何亚东 信春玲 董炳廷 邵鹤天

2020, 34 (1): 6-10; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.01.002

摘要 ( 524 ) PDF (2249 KB)( 277 )

采用差示扫描量热仪（DSC）和Hakke平板旋转流变仪测试了2种不同高密度聚乙烯（PE-HD）的热性能和动态流变性能，结合间歇发泡实验探究了PE-HD的发泡性能。结果表明，PE-HD的结晶速率以及黏弹特性对其发泡性能有明显地影响；HDPE6098具有适合发泡的流变特性和相对分子质量分布以及较快的结晶速率，可以获得发泡倍率为17.69倍，泡孔密度为1.30×10^6个/cm3的样品；而HDPE7000F由于高相对分子质量区域较大，模量较大，导致发泡过程中泡孔生长受到限制，获得的制品较差。

组分配比对激光烧结PS/PA成型件性能的影响

张晓东 郭艳玲 于跃强 李健

2020, 34 (1): 11-16; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.01.003

摘要 ( 457 ) PDF (3732 KB)( 121 )

采用共聚聚酰胺(PA)粉末与聚苯乙烯(PS)粉末复合，通过选择性激光烧结机制得成型件，并对成型件的断面微观结构、尺寸精度、密度、弯曲强度以及表面粗糙度进行了表征分析，以探究不同组分配比对PS/PA复合材料成型件性能的影响。结果表明，随着PA含量的增加，PS/PA成型件内粉末颗粒的黏结程度增大，成型件弯曲断面更加平整；PS/PA比例为1∶4时，成型件尺寸精度相较于其他实验组更好；随着PA含量的增加，PS/PA复合材料成型件的密度逐渐增大，PS/PA比例为1∶2、1∶3、1∶4、1∶5时，成型件密度较大且密度值接近；随着PA含量的增加，PS/PA成型件的弯曲强度呈上升趋势，且在PS/PA比例为1∶2、1∶3、1∶4、1∶5的实验组内，成型件弯曲强度明显上升；PS/PA比例为1∶4时，成型件表面粗糙度最小。

搭接长度对钛合金-芳纶纤维复合材料单搭接接头胶接性能的影响

邹田春 秦嘉徐 李龙辉 符记 刘志浩 牟浩蕾

2020, 34 (1): 17-21; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.01.004

摘要 ( 521 ) PDF (6528 KB)( 161 )

采用钛合金与芳纶纤维复合材料制备不同搭接长度的单搭接接头。利用数字图像相关技术（DIC）、万能试验机等表征方法，对接头拉伸应变与极限载荷进行表征，研究了搭接长度对异质材料单搭接接头胶接性能与破坏模式的变化规律。结果表明，随着搭接长度的增加，单搭接接头极限载荷提升，胶接强度降低，高搭接长度接头出现渐进损伤；偏心弯矩引起的接头偏移减少，搭接部位纵向应变区域面积占比降低；芳纶纤维复合材料层间破坏模式增多，钛合金?胶层界面破坏模式减少，剥离复合材料层数增加。

乙丙嵌段共聚物相对分子质量及链结构对PP/EPR共混体系结构与性能的影响

张博文 刘喜军 杨奇 张金弟 张悦 张春雨 张学全

2020, 34 (1): 22-28; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.01.005

摘要 ( 526 ) PDF (4545 KB)( 208 )

设计合成了一系列不同相对分子质量和乙烯平均序列长度的乙丙嵌段共聚物（EP），并将其作为聚丙烯（PP）/二元乙丙橡胶（EPR）共混体系的增容剂，考察了EP用量、相对分子质量及乙烯平均序列长度对共混体系性能及分散相形态演变的影响。结果表明，EP增容PP/EPR体系时存在最佳添加量，少量EP的加入可有效提高PP/EPR共混体系的抗冲击性能，并对分散相尺寸及形态起到良好的调控作用；同时，EP的相对分子质量越大对共混体系的冲击性能提高越明显，EP的组成与EPR越接近，对共混体系的增容效果越明显。

连续纤维复合材料环形试样蠕变行为研究

张冬娜 邵晓东 蔡雪华 王航 丁楠

2020, 34 (1): 29-33; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.01.006

摘要 ( 465 ) PDF (2545 KB)( 197 )

对连续玻璃纤维复合材料进行了拉伸蠕变试验研究，为了模拟复合材料在压力容器中的受力状态并减少夹具加持力对试样的影响，采用环形复合材料试样拉伸蠕变试验方法。对复合材料环形试样的拉伸强度及不同应力等级下的拉伸蠕变性能进行了研究，并基于时间?应力等效原理，通过双对数法拟合出压力容器50年使用寿命时复合材料的最大蠕变应力，为复合材料压力容器的设计提供支持。并基于时间?应力等效原理，通过双对数法拟合出压力容器50年使用寿命时复合材料的最大蠕变应力应低于其拉伸强度的44.4 %。

Boltorn型超支化聚酯对PHBV的增韧改性研究

黄健 吴悠 靳玉娟 翁云宣

2020, 34 (1): 34-42; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.01.007

摘要 ( 489 ) PDF (4917 KB)( 204 )

以对甲苯磺酸(p?TSA)为催化剂，三羟甲基丙烷(TMP)为核、2，2?二羟甲基丙酸(DMPA)AB2型单体为主要原料，采用“一步法”合成了Boltorn型超支化聚酯(HBPE)；以HBPE为改性剂，以三氯甲烷为溶剂，通过溶液法对聚(3?羟基丁酸酯?co?3?羟基戊酸酯) (PHBV)树脂进行改性，并通过差示扫描量热仪、力学性能测试、热台偏光显微镜、热重分析仪、扫描电子显微镜等分析方法对其进行表征。结果表明，随着HBPE加入量的增加，PHBV体系的玻璃化转变变得越来越明显，表明HBPE的加入显著增强了PHBV的链段运动能力；当HBPE添加量为4份时，PHBV体系的结晶度由64.77 %下降至27.68 %，断裂伸长率提高了194.04 %，拉伸强度提高了27.22 %，撕裂强度提高了56.28 %；HBPE的加入，在保持PHBV树脂拉伸强度小幅增强的基础上，使得PHBV的断裂韧性得到明显提升；HBPE是一种优良的PHBV增韧改性材料。

工业循环水用端氨基超支化聚酰胺的阻硫酸钙垢性能

龚伟 李美兰 金振国 候懿豪 杨泽茜 刘白玲

2020, 34 (1): 43-50; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.01.008

摘要 ( 454 ) PDF (1758 KB)( 173 )

以二乙烯三胺和丙烯酸甲酯为反应单体，通过Michael加成及酰胺化反应，成功制备出了端氨基超支化聚酰胺，通过红外光谱对其化学结构进行了表征，并将其应用于工业循环用水的阻硫酸钙(CaSO4)垢研究，通过静态阻CaSO4实验，探讨了端氨基超支化聚酰胺在不同影响因素下对CaSO4的抑垢能力。结果表明，端氨基超支化聚酰胺不仅对Fe2O3具有良好的分散性能，而且对CaSO4还具有良好的抑垢性能，在端氨基超支化聚酰胺的添加量达到12 mg/L时，实现了对CaSO4的高阻垢率（96.37 %），且在温度（T）低于80 ℃范围内使用时，其阻CaSO4的效率将保持在85 %以上；端氨基超支化聚酰胺不仅能够有效抑制CaSO4垢晶体的生长，降低钙垢的结晶度，而且还能破坏CaSO4垢晶体的规整性，使其产生大量缺陷，从而起到抑制结垢的能力。

高密度聚乙烯/铅硼复合材料屏蔽性能和力学性能研究

石勇 陈宝 张龙 孟宪芳 曹可 刘江伟 侯欣鹏

2020, 34 (1): 51-57; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.01.009

摘要 ( 592 ) PDF (2135 KB)( 148 )

研究了高密度聚乙烯/铅硼复合材料的屏蔽性能和力学性能，通过屏蔽仿真比较了密度及碳化硼（B4C）含量对屏蔽性能的影响，通过试验比较了B4C含量对屏蔽性能、弯曲强度及冲击强度的影响。仿真结果表明,随聚乙烯/铅硼复合材料密度升高，快中子屏蔽性能下降，热中子屏蔽性能和γ屏蔽性能提高；保持聚乙烯/铅硼复合材料密度不变，随B4C含量的提高，中子屏蔽性能提高而γ屏蔽性能下降;实验数据表明,随B4C含量的升高，高密度聚乙烯/铅硼材料的快中子屏蔽性能、热中子屏蔽性能升高，γ屏蔽系数下降，冲击强度和弯曲强度下降明显，屏蔽性能测试结果和仿真结果规律性相符；综合仿真结果和实验数据表明，含B4C 2 %左右的高密度聚乙烯/铅硼复合材料同时具有较好的屏蔽性能和力学性能。

加工与应用

分层反压注射成型厚壁光学透镜的工艺分析

迟文凯 曹磊 陈俊祥 刘洋 谢鹏程

2020, 34 (1): 58-63; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.01.010

摘要 ( 423 ) PDF (1392 KB)( 149 )

为了研究反压压力对成型厚壁光学透镜的影响，利用自行开发的分层反压注射成型厚壁光学透镜的实验方案，通过正交实验优化设计开展了工艺参数优化实验，研究了在不同分层方式下内外层反压压力对对厚壁光学透镜光学性能的影响，从而根据正交优化参数组合成型具有优异光学性能的理想厚壁光学透镜。 正交实验研究结果表明，使用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为厚壁光学透镜的原材料进行分层反压注射成型，能够有效减少厚壁光学透镜收缩率，同时随着内外层反压压力的提高，厚壁光学透镜的透光率和折射率均不同程度的得到提高，透镜光学性能优异。

聚苯胺纳米纤维阵列涂层的原位构筑和图案化

蔡玉东 高海南

2020, 34 (1): 64-68; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.01.011

摘要 ( 422 ) PDF (3727 KB)( 204 )

报道了一种基于原位聚合和光刻技术相结合的方法，在聚对苯二甲酸乙二醇酯表面构筑聚苯胺（PANI）纳米纤维阵列微观图案。结果表明，该方法所制备的PANI涂层具有大面积、均一的纳米纤维阵列结构；与滴涂成膜相比，原位聚合方法获得的微米级图案结构具有更高的精度和基底结合能力；同时，基于原位聚合的PANI全塑料湿度传感器件，在湿度传感方面具有更好的重复性和稳定性。

金属基聚合物内衬复合压力容器界面剥离失效及预防

周国发 傅彬益 段治锋

2020, 34 (1): 69-75; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.01.012

摘要 ( 397 ) PDF (2282 KB)( 173 )

基于构建的裂纹剥离扩展失效过程的模拟方法，提出了预测临界载荷的方法，并通过界面的临界应变能释放率与损伤起始应力，构建了预防界面裂纹剥离扩展失效的等值临界真空压力约束预防控制线和设计准则。结果表明，临界压力载荷受控于界面初始预裂纹长度、复合界面的临界应变能释放率（GIC）和损伤起始应力（T0），与界面初始预裂纹长度呈负关联关系，而与临界应变能释放率与损伤起始应力呈正关联关系；当初始预裂纹长度由11.11 %增至15.55 %时，临界压力载荷（Pc）由87.6 kPa降至为57 kPa，降幅为34.9 %；内衬界面剥离韧性参数（T0，GIC）的坐标点位于等值临界真空压力约束控制线之上，可有效预防内衬界面剥离扩展失效。

滚塑工艺加热阶段的传热模型的解析解

刘学军

2020, 34 (1): 76-82; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.01.013

摘要 ( 457 ) PDF (1032 KB)( 150 )

对从滚塑模具开始受热到其内部粉料开始熔融之间的加热阶段建立一个传热理论模型。在该模型中，忽略模具、内部空气和粉料的温度梯度，即各自只有一个随时间变化的平均温度。将模具的内部分成内部空气区域和粉料区域。内部空气和粉料在与模具发生对流换热的同时，这两者之间通过掺混也在发生对流换热。根据能量守恒原理，对模具、内部空气和粉料分别列出热能平衡方程式，然后通过简化和求解常微分方程组得到了它们平均温度的解析表达式。由此计算所得的内部空气温度与其实验结果吻合的较好，从而证明了此传热模型及其解析解的准确性。

助剂

塑料发泡剂在固定体积密闭容器下发气量的研究

王晓东 罗李华 俞卫丰

2020, 34 (1): 83-86; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.01.014

摘要 ( 519 ) PDF (1032 KB)( 143 )

通过测定发泡剂在固定体积的密闭容器下的发气气体的压力变化，可以计算得到发泡剂的发气量，同时也可以通过测定固定体积的密闭容器内发气的气体压力，得到发泡剂的起发温度、突跃温度、终止温度、最高发气量等参数，从而可以监控发泡剂发气的整个过程。建立了固定体积密闭容器下的气体压力与发泡剂的发气体积之间的函数关系式，可以将固定体积密闭容器下测定的发泡剂的发气气体压力转换成排水集气法测定的发泡剂的发气量；也可以将排水集气法测定的发泡剂的发气量曲线（随温度变化），转变为密闭容器下压力曲线（随温度变化）；并选取偶氮二甲酰胺（ADC）进行试验，验证了公式的可行性。

机械与模具

三棱柱全啮型挤出机混合元件几何学研究

柳志康 范元勋 张家诚

2020, 34 (1): 87-91; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.01.015

摘要 ( 465 ) PDF (1186 KB)( 173 )

探讨了一种用以解决新型玻璃纤维增强材料的加工问题的双螺杆挤出机用三棱柱全啮合混合元件，阐释了元件全啮合原理，提出了一种偏心设计方法，使元件能获得更好的混合效果以及更好的互换性，且明确了偏心距与螺筒半径的取值范围为0~0.423。再根据几何学原理详细分析了此种元件的几何性质，推导了设计参数与混合腔体积的表达式，并用数值拟合的方法简化了表达式以应用于实际设计，最后通过对混合曲面法线分析，得出了输送能力与元件螺旋参数的关系，发现当螺旋参数在2~8之间取值时能既能保持良好的混合效果又能有较好的输送能力，为此元件的设计制造及混合实验提供了必要的理论准备。

综述

无机材料填充改性PTFE复合材料研究进展

栗小茜 葛正浩

2020, 34 (1): 92-101; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.01.016

摘要 ( 860 ) PDF (4137 KB)( 471 )

综述了聚四氟乙烯（PTFE）无机材料填充改性中纤维填充改性，颗粒填充改性以及复合填充改性三大类的改性研究进展。介绍了不同无机填料对于PTFE复合材料的力学性能以及摩擦学性能的影响，包括摩擦因数、拉伸强度以及材料硬度等，发现铜（Cu）粉、二硫化钼（MoS2）以及玻璃纤维（GF）等无机填料成本较低且对PTFE的力学性能以及摩擦学性能改善较为明显，更能满足实际工程应用。最后，分析了国内外近年来研究中所存在的问题，并提出了解决方向。

高耐热EP的开发及其应用研究进展

贾园 蒋勰 刘振 杨菊香

2020, 34 (1): 102-111; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.01.017

摘要 ( 493 ) PDF (2026 KB)( 200 )

在介绍环氧树脂（EP）基本性能的基础上，对新型耐高温EP的开发方法进行了综述，如：有机小分子共混改性、有机树脂共混改性、纳米粒子共混改性、化学合成法制备新型耐热EP等，同时总结了高耐热EP在耐磨材料、涂层涂料、电子封装材料等不同领域中的应用研究，并展望了其未来的发展方向。