本期目录

2020年 34卷 11期 刊出日期：2020-11-26 上一期 下一期

材料与性能

聚磷酸铵与次磷酸铝的共微胶囊制备及其在阻燃聚丙烯中的应用

李博睿, 肖淑娟, 吴双邯, 于守武

2020, 34 (11): 1-5; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.11.001

摘要 ( 850 ) PDF (4273 KB)( 589 ) HTML ( 706 )

以三聚氰胺-甲醛树脂（MF）为囊材、聚磷酸铵（APP）和次磷酸铝（AHP）为芯材，制备出共微胶囊化阻燃剂M（A-A）。通过傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜及溶解度测试等方法来表征MF的包覆效果；采用垂直燃烧测定仪、极限氧指数仪和锥形量热仪等设备考察M（A-A）对聚丙烯（PP）的阻燃效果；通过冲击和拉伸实验对复合材料的力学性能进行表征。结果表明，MF树脂成功包覆并有效提高了A-A的耐水性能；添加相同质量的M（A-A）和A-A，前者明显降低热释放速率（R_HRR）和总热释放量（H_THR），对PP的阻燃效果更好。添加阻燃剂后，复合材料的冲击强度先提高后降低，经过微胶囊化处理的阻燃剂对材料的拉伸性能损伤更小。

高强度茂金属聚乙烯树脂吹膜加工性能影响研究

杨帆, 朱军, 关莉, 张宝林

2020, 34 (11): 6-11; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.11.002

摘要 ( 655 ) PDF (4318 KB)( 753 ) HTML ( 35 )

HPR1018HA是一种极具代表性的高强度茂金属聚乙烯（PE-mLLD）薄膜专用树脂。本文探究了HPR1018HA在加工时不同加工参数对薄膜性能的影响。结果表明，随着加工温度的升高，HPR1018HA的落镖冲击性能显著改善；随着吹胀比的提升，HPR1018HA的落镖冲击性能显著提升。同时探究了HPR1018HA与常见的低密度聚乙烯（PE-LD）、线性低密度聚乙烯（PE-LLD）进行共混使用时薄膜性能变化的趋势。结果表明，当HPR1018HA与熔体流动速率为0.3 g/10 min的PE?LD进行共混时，当PE-LD的含量低于50 %时，薄膜的拉伸强度下降18 %左右，直角撕裂强度的变化率小于5 %；当HPR1018HA与熔体流动速率为2.0 g/10 min的PE-LD进行共混时，薄膜的拉伸强度整体下降约为40 %。当HPR1018HA与熔体流动速率为1.0 g/10 min的PE-LLD进行共混时，随着PE-LLD含量的增加，力学性能整体出现较为明显的下降，直角撕裂强度出现了明显上升。

利用亲水无规共聚物制备银纳米颗粒及抗菌应用研究

杨禄, 陈韩婷

2020, 34 (11): 12-18; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.11.003

摘要 ( 489 ) PDF (4651 KB)( 403 ) HTML ( 31 )

以纯亲水无规共聚物poly（DMAEMA-co-AA）的水相自组装体为模板，研究了其微观纳米自组装体的形貌结构特点，通过原位还原法制备银纳米颗粒，并研究其在抗菌包装中的应用。结果表明，低pH值时，纯亲水无规共聚物poly（DMAEMA-co-AA）形成微孔棒状及棒状的二级自组装体（球状或立方体状）的稳定结构；随着银还原率的提高，银纳米颗粒从球状或立方体状解体为小球状；抗菌薄膜对数抗菌值在4.5以上，用于抗菌包装后常温食品存储时间延长至4倍以上。

可逆感温变色聚丙烯专用料的制备及性能

余阳, 赵欣宇, 胡富强, 刘海

2020, 34 (11): 19-22; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.11.004

摘要 ( 675 ) PDF (2676 KB)( 483 ) HTML ( 42 )

通过两步法制备可逆感温变色聚丙烯（PP）专用料，首先将乙烯-辛烯共聚物（POE）与可逆感温变色粉于微型双螺杆挤出机中挤出造粒制备色母料，然后将PP与色母料熔融共混挤出制备可逆感温变色PP专用料。探讨了色母料含量对PP专用料感温变色性能、力学性能、热学性能及微观形貌的影响。结果表明，利用POE与PP良好的相容性，实现了可逆感温变色粉在PP基体中均匀的分散，可逆感温变色PP专用料表现出优异的可逆感温变色性能和冲击性能。

纳米纤维素协同聚氨酯增强增韧聚乳酸的研究

张克宏, 王逍冉

2020, 34 (11): 23-28; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.11.005

摘要 ( 902 ) PDF (3023 KB)( 561 ) HTML ( 41 )

以聚乳酸（PLA）为基体、聚氨酯（PU）为增韧相、纳米纤维素（NCF）为增强相，通过溶液法与熔融共混制得PLA/PU/NCF复合材料，研究了PU和NCF的含量对PLA力学性能与热稳定性的影响。采用傅里叶变换红外光谱仪、热失重分析仪、扫描电子显微镜和力学性能测试手段对PLA/PU/NCF复合材料的结构和性能进行了表征和分析。结果表明，柔顺的PU分子限制了PLA的结晶，提升了PLA基体的韧性；刚性的NCF通过氢键作用提升了PLA基体的强度；当NCF含量为3 %、PU含量为17 %时，PLA/PU/NCF复合材料的拉伸强度和断裂伸长率比纯PLA提升了12.10 %和694.91 %；高温热稳定性有了显著改善，复合材料的600 ℃残炭率为19.36 %。

改性三氧化二锑协效二乙基次磷酸铝阻燃PA6研究

柳妍, 鲁哲宏, 康兴隆, 冯伟丽, 刘保英, 李建通, 丁涛, 徐元清, 房晓敏

2020, 34 (11): 29-35; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.11.006

摘要 ( 875 ) PDF (4591 KB)( 576 ) HTML ( 38 )

采用硅烷偶联剂（KH560）对三氧化二锑（Sb₂O₃）进行表面改性处理，并将其协效二乙基次磷酸铝（ADP）应用于聚酰胺6（PA6）阻燃研究。采用傅里叶变换红外光谱和热失重分析对改性Sb₂O₃进行表征，运用垂直燃烧、氧指数、锥形量热仪、热分析以及扫描电子显微镜和拉曼光谱等对阻燃PA6进行了阻燃性能及机理分析。结果表明，改性 Sb₂O₃与Sb₂O₃相比，与ADP具有更好的协同阻燃效应，其作用机制主要是在气相发挥阻燃作用；当ADP含量为8 %，改性Sb₂O₃含量为2 %时，阻燃PA6复合材料的UL 94等级达到V?0级，极限氧指数达到33.8 %。

PGA/PBAT复合材料的性能及应用研究

冯申, 温亮, 孙朝阳, 计扬

2020, 34 (11): 36-40; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.11.007

摘要 ( 2415 ) PDF (2542 KB)( 1088 ) HTML ( 81 )

采用熔融共混法制备了一系列不同组分含量的聚乙醇酸（PGA）/聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯（PBAT）复合材料，对复合材料的耐热性能、力学性能和水气阻隔性能进行了表征。结果表明，当PGA含量为80 %（质量分数，下同）时，注塑样条的拉伸强度为68.80 MPa、断裂伸长率为72.15 %、冲击强度为16.00 kJ/m²、负荷变形温度为120 °C，表明该复合材料可用于制备一次性餐具；当PGA含量为20 %时，吹塑薄膜的纵横向拉伸强度均在25 MPa以上，纵横向断裂伸长率均在600 %以上，表明该复合材料可用于生产膜袋产品；此外，随着PGA含量的增加，PGA/PBAT材料的水气阻隔性能也逐渐增加，其中含20 %PGA的PGA/PBAT复合膜的水蒸气透过率为纯PBAT薄膜的1/7。

加工与应用

不同环境下模糊PID温控系统在间歇式混合器中的效果探究及应用

付云松, 王若寒, 李翱

2020, 34 (11): 41-47; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.11.008

摘要 ( 379 ) PDF (4577 KB)( 498 ) HTML ( 28 )

以颜料在聚丙烯内的分散性实验为例，探究了处于不同环境下的间歇式混合器比例-积分-微分控制（PID）温控系统的加热效果，并以密闭室温环境下的混合器温控效果为基准，结合PID参数对该温控系统效果的影响制定了相应的模糊规则，将模糊算法与PID算法相结合，建立了一种基于模糊PID算法的温控系统，并详细阐述了建立过程。结果表明，该模糊PID温控系统能够实时的调节PID参数，有效地提升了混合器的加热效率，提高了颜料分散性实验结果的准确性。

中低放射性废物包装容器试验台架的研制

周江, 蒲江, 李坤锋, 袁誉坤, 尹宇发宁

2020, 34 (11): 48-51; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.11.009

摘要 ( 445 ) PDF (3137 KB)( 252 ) HTML ( 28 )

依据放射性物质安全运输规程要求设计建造了中低放废物货包型式试验台架，该试验台架可进行包装容器的自由下落、贯穿、堆码、密封和喷淋等试验，同时配有先进的非接触全场应变测量系统，可以为试验提供三维空间内全视野的形状、位移数据的测量，并分析应力应变数据。在本台架上完成了一种容积约3 m³型号的货包容器验证试验。结果表明，货包容器的设计满足设计要求及国家相关法律规范，可以作为放射性废物处理处置容器使用，为业主应答审管部门的审查提供了强有力的数据。台架的建成，提升了国内放射性固体废物整备容器的型式试验水平，为相关厂家研发拥有自主知识产权的低、中放射性废物整备容器或军用包装容器提供鉴定技术支持。

基于光谱分类模型的保险杠物证无损研究

卫辰洁, 王继芬, 秦歌, 杜浩宇, 穆义龙

2020, 34 (11): 52-58; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.11.010

摘要 ( 424 ) PDF (2975 KB)( 417 ) HTML ( 22 )

采用中红外光谱结合化学计量学的方法对车用保险杠碎片进行鉴别，分别对52个车用保险杠碎片样本的全波段光谱数据、指纹区光谱数据和主成分分析降维后的光谱数据建立Fisher判别分析和K近邻算法2种分类模型，并对分类结果进行比较。结果表明，主成分分析提取特征变量后构建的分类模型，分类的准确率更高，对聚丙烯（PP）、PP/滑石粉、PP/滑石粉/碳酸钙（CaCO₃）3种类型的样本分类准确率达到92.3 %，对PP/滑石粉类型中的10种品牌样本分类准确率达到88.9 %，分类结果理想；在构建的2种分类模型中，Fisher判别分析模型的分类率远高于K近邻算法模型，分析认为K近邻算法模型受到样本不均衡的影响；中红外光谱结合化学计量学可以实现对车用保险杠碎片的准确区分，且满足快速、无损的检验要求。

熔融沉积PLA材料动态力学行为及本构模型研究

雷经发, 魏展, 刘涛, 孙虹, 段焕天

2020, 34 (11): 59-65; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.11.011

摘要 ( 1141 ) PDF (5212 KB)( 651 ) HTML ( 43 )

为分析低、高应变率下增材制造熔融沉积材料聚乳酸（PLA）的静、动态力学性能，利用万能材料试验机和分离式霍普金森压杆（SHPB）实验装置分别对3种打印速度（40、80、120 mm/s）的PLA材料进行加载应变率为0.000 5、1 000、1 500、2 000 s^-1的静、动态力学性能测试，并观测了试样表面微观形貌。结果表明，PLA材料的弹性模量、屈服应力随应变率的增加而显著增加；微观形貌分析发现，打印速度为80 mm/s的材料缺陷较少，相同应变率下，该打印速度材料的弹性模量和屈服应力明显高于40 mm/s和120 mm/s 2种打印速度材料；静态载荷下，PLA材料会出现明显的弹性和塑性阶段，且塑性段呈现出了应变软化现象；动态载荷下，PLA材料具有显著的黏弹性特征，选取朱-王-唐（ZWT）模型建立了材料的黏弹性本构，该本构模型拟合曲线与实验曲线吻合较好。

助 剂

偶联剂对PLA/PBAT/WF复合材料3D打印性能的影响

罗通通, 孙玲

2020, 34 (11): 66-72; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.11.012

摘要 ( 746 ) PDF (4393 KB)( 577 ) HTML ( 39 )

以聚乳酸（PLA）和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）为基体，杨木粉（WF）为填充增强材料，使用混炼机熔融共混制备PLA/PBAT/WF复合材料，采用熔融沉积成型（FDM）技术制备标准实验试样，通过扫描电子显微镜、红外光谱分析、旋转流变测试以及力学试验等方法，研究不同含量的硅烷偶联剂KH550对PLA/PBAT共混物以及PLA/PBAT/WF的相容性、流变性及力学性能的影响。结果表明，在偶联剂用量为3 %（质量分数，下同）时，拉伸强度提高了136 %；偶联剂KH550与 PLA和PBAT共价键偶联生成接枝聚合物，二者相容性得到提高；同时偶联剂与WF表面羟基发生缩聚反应有效的改善了其与PLA/PBAT的基体相容性，PLA/PBAT/WF复合材料的FDM的制件力学性能得到较大提升；复合材料的黏度随偶联剂含量的增加呈下降的趋势，含量为3 %时线材的综合打印性能及制品质量最佳。

塑料与环境

氯化铁催化醇解反应回收聚乳酸

马巧云, 翁云宣, 张彩丽

2020, 34 (11): 73-80; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.11.013

摘要 ( 927 ) PDF (5148 KB)( 624 ) HTML ( 33 )

研究了三氯化铁（FeCl₃）催化聚乳酸（PLA）醇解反应的机理及其影响因素。重点考察了反应温度、反应时间、催化剂用量、乙醇溶液用量对醇解反应的影响。采用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、核磁共振仪（¹H-NMR ）、高效液相色谱仪（GPC）等方法对回收产物的结构进行了表征，并对PLA 醇解反应的降解动力学进行了探究。结果表明，PLA乙醇醇解反应的最佳工艺条件为反应温度为130 ℃、反应时间为 24 h、m（C₂H₅OH）∶m（PLA）=3∶1、m（FeCl₃）∶m（PLA）=3∶40。在上述最佳条件下，PLA 醇解反应解聚率达到99.81 %，乳酸乙酯收率达到73.60 %，PLA在FeCl₃的催化下可完全解聚为乳酸乙酯，该反应为一级反应，反应活化能为10.28 kJ/mol。

机械与模具

含密集异型孔塑件的注塑模具设计

王静, 刘雪敏, 崔玉波

2020, 34 (11): 81-85; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.11.014

摘要 ( 863 ) PDF (6927 KB)( 122 ) HTML ( 28 )

针对具有密集异型孔的壳体类塑件，设计了一种利用后模镶件进行抽芯辅助二次顶出的模具结构。该结构中后模镶件采用锥度结构设计，在弹簧及限位拉杆的控制下，先将后模镶件从塑件中抽出，继而由顶针完成二次顶出动作，顺利解决了复杂密集异型孔的壳体类塑件不易脱模的问题。结果表明，模具结构布局合理，机构设计巧妙，动作可靠，有利于生产制造成本的降低，能为同类塑件的成型模具设计提供有益参考。

综述

高分子材料断裂力学评价方法研究进展

柳鹏辉, 杨化浩, 胡孝义, 者东梅

2020, 34 (11): 86-93; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.11.015

摘要 ( 777 ) PDF (3484 KB)( 705 ) HTML ( 37 )

简要介绍了线弹性断裂力学、弹塑性断裂力学和基本断裂功这3种方法的理论背景和前提假设、材料参数的试验测试方法和计算过程、试样预制裂纹对测试结果的影响以及近些年在高分子材料上的应用研究进展，并对3种研究方法的应用范围和特点，具体实用效果进行了对比分析。

聚酰亚胺泡沫材料的性能研究概述

杨富凯, 张玉迪, 邓玉媛, 徐新宇

2020, 34 (11): 94-101; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.11.016

摘要 ( 779 ) PDF (2567 KB)( 682 ) HTML ( 40 )

综述了目前聚酰亚胺泡沫材料的隔热、阻燃、介电、吸声、电磁屏蔽及力学等性能，归纳和分析了性能改善的原理，并展望了其未来的发展方向。

林产化学品在塑料及复合材料中的研究现状及进展

张鑫, 周文, 秦文博, 刘晶龙, 郭斌, 黄亚男

2020, 34 (11): 102-108; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.11.017

摘要 ( 666 ) PDF (3394 KB)( 474 ) HTML ( 27 )

以典型的3大类林产化学品（松香、栲胶、紫胶）为主线，系统介绍了当今林产化学品在塑料及复合材料中的研究现状和进展。在复合材料中，松香可用于制备树脂基体或改性剂来使用；栲胶可直接加入，也可提取其中的单宁后再用；紫胶则可作为表面改性剂，也可用作基体树脂。最后，对该领域的研究趋势进行了展望，以期对同行有所借鉴。