本期目录

2021年 35卷 4期 刊出日期：2021-04-26 上一期 下一期

材料与性能

中流动抗冲聚丙烯结构与性能研究

石行波, 陈商涛, 郑丽君, 关健, 王俊琪, 杜斌, 李荣波, 王艳芳

2021, 35 (4): 1-4; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.001

摘要 ( 953 ) PDF (1387 KB)( 425 ) HTML ( 28 )

选取3种市售中流动抗冲聚丙烯产品，分析了产品的乙烯含量、橡胶相含量、橡胶相的相对分子质量和橡胶相形貌；同时对3种产品的热性能和力学性能进行了测试。结果表明，乙烯含量决定了橡胶相含量，橡胶相含量和橡胶相的相对分子质量对产品的刚韧平衡性能起到重要作用；乙烯在橡胶相中的含量达到50 %以上才能起到良好的增韧作用；根据此结论可优化抗冲聚丙烯产品的结构和共聚物含量，达到最佳的刚韧平衡。

端环氧基型超支化聚合物对PPC/PBS共混物的改性研究

吴悠, 王博华, 孙健健, 靳玉娟

2021, 35 (4): 5-11; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.002

摘要 ( 937 ) PDF (3931 KB)( 397 ) HTML ( 25 )

以端环氧基型超支化聚合物（EHBP）为改性剂，采用熔融共混法制备了聚碳酸亚丙酯（PPC）/聚丁二酸丁二醇酯（PBS）/ EHBP共混物；通过动态热机械分析仪、热失重分析仪、力学性能测试、旋转流变仪、扫描电子显微镜等对其进行表征。结果表明，加入EHBP使PPC和PBS间的玻璃化转变温度差（ΔT_g）减小，表明其界面相容性得到改善；当添加0.5 %的EHBP时，PPC/PBS/EHBP共混物的拉伸强度提升了68.7 %，冲击强度提升了81.2 %；当添加1.0 %的EHBP时，断裂伸长率增加了74.9 %；共混物的复数黏度随EHBP添加量的增加而减小。

PAAS/PVA/Zn_0.2Fe_2.8O₄磁性复合水凝胶的合成及其性能研究

吴首昂, 涂征, 刘北军, 龚兴厚

2021, 35 (4): 12-17; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.003

摘要 ( 1020 ) PDF (1870 KB)( 407 ) HTML ( 40 )

以化学共沉淀法制备了在水中分散性良好的柠檬酸包覆的掺锌纳米四氧化三铁（Zn_0.2Fe_2.8O₄，ZFO）粒子，并用X射线衍射仪、透射电子显微镜及综合物理特性测试仪进行测试。结果表明，该纳米粒子粒径为3~8 nm，粒径较为均一且饱和磁化强度可达60 emu/g，再通过在水相中引发丙烯酸钠聚合交联并结合冷冻解冻交联制得聚乙烯醇/聚丙烯酸钠/ZFO（PVA/PAAS/ZFO）互穿网络水凝胶；纳米ZFO粒子的引入可同时使水凝胶的拉伸强度提高约1.5倍； ZFO粒子的加入对水凝胶的热稳定性有一定的提高；纳米ZFO粒子的引入可加快水凝胶的电响应的速率和程度。

汽车前挡玻璃黏结支架脱落行为研究

盛磊辉, 马昱吉, 黄明, 陆波, 刘春太, 张娜

2021, 35 (4): 18-22; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.004

摘要 ( 871 ) PDF (3604 KB)( 236 ) HTML ( 3 )

针对3个制件（西南区域失效件：重庆件；华南失效件：广州惠州件和正常人为破坏件）分别使用傅里叶红外光谱仪、超景深显微镜和扫描电子显微镜3种仪器对它们进行观察并作对比分析，同时也分析了清洁溶剂异丙醇对支架的影响。结果表明，清洁溶剂异丙醇对支架的影响极小；，2个失效件的底涂部位和脱胶部位有不同程度的缺陷和裂纹，说明黏结部位的界面结合力降低是支架脱落的直接原因；底涂的厚度对支架的界面结合力有较大的影响。

新型疏水聚氨酯硬质泡沫的绿色制备及其性能研究

王维, 王冬, 东为富

2021, 35 (4): 23-29; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.005

摘要 ( 774 ) PDF (2793 KB)( 372 ) HTML ( 6 )

采用半预聚法作为发泡工艺，以全氟聚醚作为一种新型泡沫稳定剂，选用水作为绿色化学发泡剂，制备了疏水型聚氨酯硬质泡沫。结果表明，随着全氟聚醚含量的增加，材料的接触角增大，最高可达139.7 °；添加全氟聚醚后，其泡沫具有较高的闭孔率，而且随着全氟聚醚含量的增加，泡孔更加均匀，泡孔尺寸逐渐减小，泡孔的密度增大，导热系数显著降低；压缩强度最高可达0.822 MPa。

酒石酸改性BT增强PP复合材料导热与介电性能

姚军龙, 王新瑞, 胡立, 江学良, 游峰, 周敏

2021, 35 (4): 30-34; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.006

摘要 ( 668 ) PDF (1753 KB)( 337 ) HTML ( 9 )

以酒石酸为改性剂，对钛酸钡（BT）颗粒进行表面改性，制备了聚丙烯（PP）/纳米氧化铝（Al₂O₃）/改性BT系列3相复合材料。通过傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜、介电频谱仪、导热分析仪对复合材料的红外光谱、微观形貌、介电性能、导热性能等进行分析表征。结果表明，酒石酸对BT颗粒的表面改性能有效改善BT、Al₂O₃等无机填料与PP聚合物的相容性，进而改善与聚合物基体间的界面连接，促进BT、Al₂O₃等颗粒在PP中的均匀分散，从而同时提升复合材料的导热和介电性能；当PP、BT与Al₂O₃的体积比为5∶4∶1时，改性BT/Al₂O₃/PP 3相复合材料的导热系数由0.90 W/m?K提升至1.24 W/m?K，在100 Hz时的相对介电常数由18提高到21.2，介电损耗同时由0.055降低至0.035，在25～130 ℃的温度区间中，改性后的复合材料介电性能保持优异的温度稳定性，介电常数温度系数为-124×10^?6 ℃^?1，比未改性复合材料的介电常数温度系数降低了62.8 %。

壳聚糖对玉米淀粉可食膜性能的影响

程龙, 郝艳玲, 宋小双

2021, 35 (4): 35-41; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.007

摘要 ( 1242 ) PDF (3472 KB)( 388 ) HTML ( 18 )

以玉米淀粉为原料，结合壳聚糖在增塑剂甘油的作用下通过溶液浇铸法制备了玉米淀粉/壳聚糖复合可食薄膜，采用红外光谱和扫描电子显微镜对薄膜结构和微观形貌进行了表征，研究了壳聚糖的含量对薄膜力学性能、水蒸气透过性、阻油性及抗菌性能的影响。结果表明，适量的壳聚糖可以较明显地改善薄膜的力学性能，提高其隔水和阻油性能；壳聚糖与淀粉质量比为1/3时制得的薄膜结构均匀，拉伸强度为21.54 MPa，是淀粉膜的2.52倍，水蒸气透过率为4.52×10^-5 g/（mm·d），较淀粉膜降低了49.3 %，薄膜能抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长，对二者的抑菌率分别为43.55 %和32.89 %。

热压成型聚丙烯/玻璃纤维复合膜的结构及力学性能

马忠云, 丁丽丽, 付伟

2021, 35 (4): 42-46; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.008

摘要 ( 951 ) PDF (1637 KB)( 570 ) HTML ( 10 )

将酸刻蚀后的玻璃纤维（GF）网引入聚丙烯（PP）基体，通过热压成型技术制备PP/GF复合膜。综合利用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜和万能材料试验机对PP/GF复合膜的结晶结构、热行为、界面结合形态和力学性能进行表征分析，重点讨论GF含量对微结构及性能的影响。结果表明，经酸刻蚀后GF表面形成许多沟槽，粗糙度增大，提高了GF与PP基体间的界面结合强度；GF网的引入使成核点增多，结晶度增加；GF含量较低时，PP/GF复合膜的力学性能与PP相比显著提高，GF含量为0.2 %（质量分数，下同）时，PP/GF复合膜的拉伸强度和断裂韧性分别提高了33.75 %和41.15 %；随GF含量的增加，拉伸强度和断裂韧性呈减小的趋势。

加工与应用

PMMA微流控芯片最佳注射成型工艺的实验研究

马秀清, 孙凯欣, 李瑞, 张亚军, 范一强

2021, 35 (4): 47-52; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.009

摘要 ( 803 ) PDF (2824 KB)( 616 ) HTML ( 9 )

以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为原料，通过注塑加工的方式制备微流控芯片，经过多次注塑实验得出影响PMMA微流控芯片成型质量的主要因素是：模具温度、保压压力、熔体温度和注射速度。在其他参数不变的情况下，通过正交实验和极差分析确定了PMMA微流控芯片注射成型的最佳工艺：熔体温度260 ℃，模具温度50 ℃，保压压力60 MPa，注射速度400 mm/s，在该工艺条件下制得的单流道测试装置B的开口宽度、槽底宽度、槽深分别为：591.90、381.26、408.47 μm，这些参数所对应的设计值分别为：400、400、400 μm；在共聚焦显微镜下观察到芯片表面较为洁净、微结构比较完整，最后使用该微流控芯片完成了液体混合实验和液滴生成实验，表明最佳注塑工艺加工出的微流控芯片能满足正常使用，对于未来微流控芯片的批量化生产有着重要意义。

PMMA/PC复合平板叠层注射压缩成型翘曲变形计算模拟

孙琦伟, 陈宇宏, 董书源, 郎建林, 周晓伟, 张云

2021, 35 (4): 53-59; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.010

摘要 ( 822 ) PDF (2562 KB)( 570 ) HTML ( 1 )

建立了一种基于注射成型模拟软件Moldflow和有限元软件ABAQUS联合计算模拟的方法，以用于分析聚甲基丙烯酸甲酯/聚碳酸酯（PMMA/PC）复合平板叠层注射压缩成型的翘曲变形。通过两步法完成翘曲变形的数值模拟：首先采用Moldflow软件对叠层注射压缩成型进行充填、保压和模具内冷却分析；然后将Moldflow获得的制件脱模时温度场和网格文件导入ABAQUS进行分析，计算脱模后制件完全冷却至室温的翘曲量，将应力释放的翘曲值与完全冷却的翘曲值线性相加得到平板的最终翘曲。同时通过注射成型实验实测PMMA/PC复合平板的翘曲变形。结果表明，联合计算模拟结果与实验结果的匹配性较好。

基于Abaqus的医用塑料止血夹结构仿真分析及优化设计

董志家, 王小新, 管航, 厉邵

2021, 35 (4): 60-64; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.011

摘要 ( 616 ) PDF (3709 KB)( 354 ) HTML ( 8 )

以医用止血夹为研究对象，分析其受力状况并建立力学模型，应用Abaqus软件对其闭合过程中的受力变形和应力应变情况进行模拟仿真分析，并根据分析结果对产品结构进行优化设计。结果表明，优化后止血夹闭合时塑性铰处的塑性应变比原方案降低了60.5 %，确保产品能够满足使用要求。

高密度聚乙烯管热熔焊接接头本构模型研究

赵兴民, 赵建平, 燕集中

2021, 35 (4): 65-71; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.012

摘要 ( 631 ) PDF (3018 KB)( 389 ) HTML ( 8 )

采用实验方法研究高密度聚乙烯（PE?HD）热熔焊接接头区域的材料性能与管材本体的差异。按照ISO 21307标准方法形成热熔焊接接头后，去除内外卷边，设计接头取样方式并改进拉伸试样。通过不同应变率下管材和焊接接头的单轴拉伸试验，使用一种新的本构分析方法与Suleiman方法研究其本构模型差异，得到了模型参数随应变率变化的非线性关系。对比模型预测结果和试验结果，验证了非线性拟合本构模型的有效性和合理性，同时该模型可预测低应变率下（准静态）的应力应变曲线。结果表明，PE?HD焊接区域的弹性模量和屈服应力优于管材，但差别不明显。

连续纤维增强复合材料3D打印中国专利分析

宋聪雨, 郑凯

2021, 35 (4): 72-78; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.013

摘要 ( 532 ) PDF (1778 KB)( 526 ) HTML ( 7 )

以连续纤维增强复合材料3D打印领域的中国专利数据为分析样本，从专利申请的时间分布、申请人状况、专利技术分布等多角度详细剖析了国内连续纤维增强复合材料3D打印专利技术的产业发展状况。

助 剂

高温抗氧剂对聚苯硫醚结构与性能的影响

邢剑, 张书诚, 余琴, 李长龙, 徐珍珍

2021, 35 (4): 79-85; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.014

摘要 ( 611 ) PDF (2479 KB)( 316 ) HTML ( 9 )

利用微型双螺杆挤出机将耐高温半受阻酚抗氧剂GA?80通过熔融共混与聚苯硫醚（PPS）复合，采用场发射扫描电子显微镜、热失重分析仪、差示扫描量热仪和X射线光电子能谱仪研究GA?80对PPS基复合材料的形态结构、结晶行为、热氧稳定性、氧化诱导温度和表面元素变化的影响。结果表明，GA?80与PPS基体存在较好的相容性，可在基体中均匀分散且无明显团聚；随着GA?80含量的提高，其对PPS结晶行为的影响从抑制结晶转为促进结晶，结晶温度和结晶度先降低后升高，过冷度先升高后降低；GA?80的引入可提高PPS基体的热氧稳定性，氧化诱导温度随着抗氧剂GA?80含量的增加而升高，当GA?80的含量为5 %时，PPS基复合材料的氧化诱导温度比纯PPS提高了19.4 ℃；GA?80的添加可限制PPS大分子链中S元素与环境中O元素的结合，抑制砜基的形成，消除PPS 氧化产生的自由基，进而提高PPS的耐氧化性。

塑料与环境

回收聚对苯二甲酸丁二醇酯的强韧化与耐热改性

操莹, 徐鹏武, 吴保钩, 杨伟军, 马丕明

2021, 35 (4): 86-92; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.015

摘要 ( 539 ) PDF (4080 KB)( 341 ) HTML ( 6 )

以回收聚对苯二甲酸丁二醇酯（r-PBT）为原料，通过反应性熔融共混制备了r-PBT/环氧化弹性体（EVMG）共混物，并研究了EVMG添加量对r-PBT力学性能的影响规律。结果表明，当EVMG质量分数为20 %时，EVMG能够均匀分散于r-PBT中，粒径仅为500 nm，致使r-PBT的缺口冲击强度提高了14倍，断裂伸长率提高了7倍；进一步添加玻璃纤维 （GF），使r-PBT/EVMG共混物的拉伸强度和耐热性显著提高；与纯r-PBT相比，添加质量分数为30 % GF后的r-PBT/EVMG/GF共混物在保持高韧性的同时，拉伸与弯曲强度提高70 %以上，且共混物的热变形温度达到176 ℃，为回收PBT材料的高值再利用提供了新方法。

标准与测试

核电厂核级高密度聚乙烯管道应用技术要求

孙海涛, 凌礼恭, 陈树山, 周美五, 项爱民, 徐海云, 王逊

2021, 35 (4): 93-97; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.016

摘要 ( 710 ) PDF (1061 KB)( 628 ) HTML ( 9 )

介绍了国内外核电厂用高密度聚乙烯（PE-HD）管材的标准规范及工程应用情况。虽然PE-HD材料在核3级管道应用的案例较少，但基于PE-HD管材优异的耐腐蚀性能，其应用前景广阔；在核电工程应用中标准规范有着重要作用，美国已建立了ASME规范，法国建立了RCC-M规范，我国目前参考ASME规范开展工作，同时也开始编写相关国家规范；为保证核电厂冷却用水的可靠性和机组的安全稳定运行，在工程应用中，应从设计、制造、熔接、无损检测、在役监督、老化管理等方面进行考虑。

机械与模具

螺杆挤出式3D打印机结构设计与仿真分析

任礼, 白海清, 鲍骏, 贾仕奎, 秦望, 安熠蔚

2021, 35 (4): 98-105; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.017

摘要 ( 1217 ) PDF (2941 KB)( 721 ) HTML ( 27 )

分析了传统桌面级FDM型3D打印机与螺杆挤出式3D打印机的挤出原理，为提升桌面级FDM型3D打印机对打印材料的兼容性并降低打印材料的制作成本，设计了螺杆挤出式3D打印机新结构，具有螺杆与机筒便捷拆换功能。结合设计计算获得了适用于打印丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）材料的螺杆计量段结构，在螺杆低转速与小型化的要求下，可实现小流率高精度打印并可通过提高转速获得更高的流率。通过仿真实验的方法，分析了计量段熔体的速度场、压力场以及剪切速率场的特征。使用最小二乘法，得出了螺杆转速与出口流率对应的回归方程，验证了计算结果的合理性。结果表明，螺杆挤出机构能够适用于3D打印，可降低打印成本并拓宽可打印物料的选择范围，并可通过对螺杆转速的控制实现对物料挤出流率较为精确的调节。

综述

相变蓄冷材料在冷链物流中的研究进展

张红雨, 万贤, 陈妍, 郭宝华

2021, 35 (4): 106-115; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.018

摘要 ( 914 ) PDF (2552 KB)( 790 ) HTML ( 23 )

综述了相变蓄冷材料在冷链物流中的研究进展；介绍了冷链物流在我国的发展形势；总结了国内外关于相变蓄冷材料在组成成分、方法制备、蓄冷性能及应用效果等方面的研究概况；梳理了关于冷链物流过程中的各种储运设备在结合相变蓄冷材料前后的性能对比，对相变蓄冷材料在冷链物流中的应用发展前景做出了展望。

聚乙烯醇基多孔复合材料研究进展

马超群, 师文钊, 崔杉杉, 张曼妍, 周红娟

2021, 35 (4): 116-123; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.019

摘要 ( 1046 ) PDF (2733 KB)( 1073 ) HTML ( 27 )

综述了聚乙烯醇（PVA）基多孔复合材料成型方法中乳液模板法、超临界二氧化碳法、静电纺丝法、冷冻干燥法、致孔法和相分离法等对孔结构及性能的影响。重点介绍了PVA基多孔复合材料在吸附领域的应用，详细阐述了其用于油水分离、无机盐吸附及染料吸附等方面的研究工作及最新进展，展望了通过交联改性赋予其功能化的发展趋势。

聚醚酰亚胺发泡技术研究进展

张一辉, 王从龙, 陈士宏, 王向东

2021, 35 (4): 124-132; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.020

摘要 ( 847 ) PDF (3033 KB)( 379 ) HTML ( 13 )

介绍了高性能热塑性聚合物泡沫——聚醚酰亚胺（PEI）泡沫的间歇式发泡、挤出发泡、注射成型发泡等制备技术，论述了发泡剂与成核剂的选用对PEI泡沫性能的影响，对近年来国内外PEI发泡技术（制备技术、发泡剂与成核剂的选用）的研究进展进行了详细综述，并对PEI泡沫的未来发展进行了展望。