本期目录

2023年 37卷 1期 刊出日期：2023-01-26 上一期 下一期

材料与性能

聚乳酸⁃羟基乙酸共聚物涂层对聚乳酸3D打印支架的性能影响

汪杰, 张伟蒙, 胡晶

2023, 37 (1): 1-7; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.001

摘要 ( 334 ) PDF (2710 KB)( 199 ) HTML ( 18 )

通过熔融沉积（FDM）三维（3D）打印技术制备了61.7 %孔隙率和良好连通性的3D多孔聚乳酸（PLA）支架，使用浸涂法对PLA支架表面涂覆浓度分别为2 %、4 %、6 %、8 %的聚乳酸⁃羟基乙酸共聚物（PLGA）涂层，获得了不同浓度涂层的PLA/PLGA复合支架。通过扫描电子显微镜（SEM）、接触角测量仪、万能试验机和细胞计数试剂盒⁃8方法等测试手段，探究了不同浓度PLGA涂层对PLA支架的断面微观形貌、支架表面亲水性、力学强度以及细胞在支架上增殖活性等性能的影响规律。结果表明，与未经包裹的PLA支架相比，包裹PLGA的PLA支架表面接触角显著减小，PLGA的质量分数为6 %时接触角最小为（64.7±1.1） °；接种后经24 h培养PLA/PLGA支架表面细胞活性较纯PLA支架显著增强。

热塑性交联聚乙烯（TPEXa）管材的制备及性能研究

段凯歌, 朱辉, 倪佳, 泮豪, 周朝锡, 陈小蝶, 梅振威, 于东明

2023, 37 (1): 8-12; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.002

摘要 ( 362 ) PDF (868 KB)( 169 ) HTML ( 4 )

选取耐热聚乙烯（PERT）进行微交联改性制备出一种热塑性交联聚乙烯（TPEXa）管材，使其在保留PERT管热塑性的基础上提高耐热性和抗蠕变性，研究了交联剂含量对TPEXa材料熔体质量流动速率和交联度的影响，并对TPEXa管材的静液压性能、热熔回收性能及回收料的力学性能进行了测试。结果表明，当交联剂的含量为0.08 %时，TPEXa材料的熔体质量流动速率为5.6 g/10 min（190 ℃，21.6 kg），交联度为2.3 %，负荷变形温度可以达到78 ℃（Tf0.45），耐温性能较好。制备的管材可以通过95 ℃下22 h、165 h和1 000 h静液压测试，测试所用环应力超过PERT II管接近PEX管材环应力的规定，具有较好的耐温性能和抗蠕变性能，并且可以进行热熔回收，回收料具有较好的力学性能。

聚丙烯在溶液中的等温结晶行为

张恒源, 刘建叶, 王绍杰, 徐耀辉, 张师军

2023, 37 (1): 13-17; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.003

摘要 ( 301 ) PDF (1341 KB)( 202 ) HTML ( 8 )

采用差示扫描量热仪（DSC）分析聚丙烯（PP）在2种不同溶剂中的等温结晶过程，并使用Avrami方程研究等温结晶动力学。 结果表明，晶体生长速率随着结晶温度的升高而降低。 同时，根据Lauritzen⁃Hoffman 二次成核理论，PP在溶液中的成核常数K_g和折叠表面自由能σ_e低于PP原料，反映了其在溶液中的结晶速率较高。

石墨微片对聚三氟氯乙烯结晶及性能的影响

李毅, 樊桂琪, 吴天宇, 叶海木

2023, 37 (1): 18-25; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.004

摘要 ( 386 ) PDF (4505 KB)( 202 ) HTML ( 11 )

采用熔融共混工艺制备了聚三氟氯乙烯（PCTFE）/石墨微片（GMS）复合材料，研究了GMS含量对复合材料的结晶行为、力学性能、微观结构、动态热力学性能与阻隔性能的影响，并对导致体系性能变化的机制进行了探讨。结果表明，GMS的加入提高了复合材料的力学强度与刚性。当GMS含量为0.3 %（质量分数，下同）时，PCTFE/GMS⁃0.3的拉伸强度可达50.5 MPa，较PCTFE提升了22 %。当GMS含量为2 %时，PCTFE/GMS⁃2的弹性模量与损耗模量为1 091 MPa与1 233 MPa，较PCTFE分别提升了36 %与60 %。并且，复合材料的玻璃化转变温度也有明显升高，较PCTFE增大了7~12 ℃。力学性能的提升可归因于GMS对PCTFE基体的增强作用。同时，GMS也能促进PCTFE成核，且少量GMS还可提高PCTFE的结晶度。此外，GMS对提升PCTFE的阻隔性能效果显著。随GMS含量的增加，复合材料的氢气渗透系数逐渐降低。当GMS含量为2 %时，PCTFE/GMS⁃2的氢气渗透系数可低至2.78×10^-15 cm³·cm/（cm²·h·Pa），较PCTFE下降了49 %。

聚乙烯粉料粒径分布对熔体质量流动速率的影响

李守超, 房迎春, 唐新强

2023, 37 (1): 26-30; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.005

摘要 ( 425 ) PDF (1016 KB)( 158 ) HTML ( 6 )

选择不同生产工艺的4种聚乙烯粉料，使用振筛机和不同孔径筛网进行筛分，得到不同粒径范围的聚乙烯粉料，用熔融指数仪测试这些粉料的熔体质量流动速率（MFR），考查不同粒径范围的聚乙烯粉料MFR的差异以及聚乙烯粉料粒径分布与MFR的关系，分析了聚乙烯粉料MFR测试结果的重复性与粉料粒度分布的关系，提出了在测试过程中如何正确操作减小MFR测试误差的方法，为粉料MFR的测定提供指导。结果表明，聚乙烯粉料的粒径分布对MFR有较大影响，通过测试前处理和规范称量时取样，可显著提高MFR测定结果的重复性。

中长碳链氯化石蜡在聚氯乙烯制品中的应用及性能研究

沈一蕊, 周文斌, 张菁菁, 赵承仲, 高华坤, 沈曙光, 刘德开, 蒋平平

2023, 37 (1): 31-37; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.006

摘要 ( 391 ) PDF (1472 KB)( 141 ) HTML ( 4 )

在以邻苯二甲酸二（2⁃乙基己）酯（DEHP）为增塑剂的聚氯乙烯（PVC）制片中复配中长碳链氯化石蜡（氯化石蜡⁃52，CP⁃52），研究复配氯化石蜡前后PVC制片的性能变化。利用热失重分析仪研究复配前后PVC制片的热稳定性变化；利用伺服控制拉力试验机研究复配前后PVC制片力学性能的变化；最后分析复配前后PVC制片中增塑体系的耐迁移情况。结果表明，在DEHP中复配CP⁃52后，可以提高PVC试片的热稳定性，起始分解温度T_i从251.6 ℃（0⁃CP⁃52/DEHP）最高提高到259.0 ℃（40⁃CP⁃52/DEHP），提高了7.4 ℃。氯化石蜡的添加也有助于提高PVC的耐老化性。另外，断裂伸长率和拉伸强度都有很大提升，复配比例为30 %时，PVC试片的断裂伸长率和拉伸强度分别提高至原来的4.7倍和4倍。耐抽出和耐挥发性能以及在食品模拟液中的耐迁移性都有所提高。复配CP⁃52后可降低PVC制品的成本，为PVC制品提供低成本高性能的配方。

中空玻璃微珠填充聚氨酯发泡材料的吸声性能与动态力学性能研究

张伟程, 胡祥, 罗鸿兴, 金卉, 游峰, 江学良, 姚楚

2023, 37 (1): 38-45; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.007

摘要 ( 414 ) PDF (1341 KB)( 181 ) HTML ( 4 )

以聚氨酯（PU）为基体、磷酸三甲酚酯（TCP）为增塑剂、中空玻璃微珠（HGB）和偶氮二甲酰胺（AC发泡剂）为填料，采用熔融共混法制备了软质PU/TCP、PU/TCP/HGB、PU/TCP/HGB/AC材料，研究了增塑剂TCP、填料HGB和AC发泡剂的含量对PU材料的吸声性能和动态力学性能的影响。结果表明，在一定范围内，增塑剂TCP、填料HGB和AC发泡剂的加入显著提升了复合材料的吸声性能，当TCP含量为25 %（质量分数，下同）、HGB含量为10 %、AC含量为2 %时，材料的吸声性能最佳，平均吸声系数达到0.29，且频率为1 714 Hz时吸声系数最大，为0.55；以半峰宽衡量材料的吸声频率宽度，发现在一定范围内增塑剂TCP、填料HGB和AC发泡剂对半峰宽的长度分别有减少、增加的作用，为制备轻质宽频吸声材料提供了实验依据；对PU/TCP、PU/TCP/HGB材料的动态力学性能分析进一步验证了选用25 % TCP和10 % HGB配比对材料整体性能调控的合理性。

共改性煤粉增强丁苯橡胶的硫化、力学和热稳定性能研究

焦锐敏, 何小芳, 董青松, 王林, 曹新鑫

2023, 37 (1): 46-53; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.008

摘要 ( 287 ) PDF (2613 KB)( 120 ) HTML ( 1 )

将硅烷偶联剂KH⁃560和硫化促进剂CZ共改性煤粉（Coal）作为增强填料加入到丁苯橡胶（SBR）中制备改性SBR/ Coal复合材料，通过设置不同的共改性Coal的添加量，寻找KH⁃560、CZ共改性Coal增强丁苯橡胶的最佳实验配比。结果表明，KH⁃560的最佳添加量为Coal质量的5 %，此时SBR/ Coal⁃KH560复合材料的力学性能最佳； KH⁃560和CZ改性Coal可以明显减少Coal团聚现象，在丁苯橡胶中均匀分散。当Coal⁃KH560⁃CZ添加量为40 %时，与纯SBR相比，拉伸强度由1.66 MPa升高至2.9 MPa，断裂伸长率由295 %升高至390 %，撕裂强度由7.1 N/mm增加至11.6 N/mm，复合材料的力学性能和热稳定性能得到改善，加工性能也得到较大提升。

热塑性聚氨酯/石墨烯改性聚氨酯注浆材料的制备与性能研究

周新星, 郑玉婴, 陈乘鑫, 孔繁盛

2023, 37 (1): 54-59; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.009

摘要 ( 323 ) PDF (1231 KB)( 163 ) HTML ( 3 )

采用石墨烯、热塑性聚氨酯（TPU）复合改性聚氨酯注浆材料，并添加少量的粉煤灰、炉底渣及碱性激发剂制备一种低密度、高强度、快硬性的TPU/石墨烯改性聚氨酯注浆材料。借助聚氨酯弹性体材料密度测试仪、万能材料试验机、渗透系数测试仪、荧光显微镜对TPU/石墨烯改性聚氨酯注浆材料的密度、膨胀倍数、抗压强度、阻燃性能、渗透系数及微观形貌进行表征，深入分析了石墨烯和TPU的种类和含量对聚氨酯注浆材料基本物理性能、力学性能及微观结构的影响。结果表明，TPU/石墨烯改性聚氨酯注浆材料的密度为0.24~1.25 g/cm³，膨胀倍数最高可达38倍，抗压强度为15.0~43.8 MPa，相比普通聚氨酯注浆材料，改性聚氨酯注浆材料抗压强度提升1倍以上。酒精灯燃烧试验显示注浆材料无焰燃烧时间均小于20 s。石墨烯和TPU均可提高聚氨酯的强度和耐久性，改善TPU的微观形貌。TPU/石墨烯改性聚氨酯注浆材料表现出良好的强度、耐久性及弹性，是一种性能优异的注浆材料。

加工与应用

层叠流道中天然高分子挤压流动过程的数值模拟

王德建, 俞鹏飞, 丁玉梅, 杨卫民

2023, 37 (1): 60-65; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.010

摘要 ( 276 ) PDF (3519 KB)( 159 ) HTML ( 2 )

为探究层叠流道中天然高分子材料挤压流动过程与混合特性，建立层叠流道的三维物理模型和有限元网格模型，利用POLYFLOW软件计算了食品熔体在不同的入口流量，挤压过程中的压力、速度、剪切速率分布。结果表明，压力沿着挤出方向呈梯度递减，随着入口流量增大中间位置压力差增大；剪切速率在流道中变化明显，剪切速率从流道中间位置向四周递减，从壁面到流道内部递减；速度在流道内沿着挤出方向先增大后减小，靠近壁面速度小；层叠扭转流道的结构和尺寸设计，有助于提高天然高分子物料的混合效果，并且第1、4层流道混合效果优于第2、3层流道，提高入口流量也有利于提高物料的混合效果。

微细万向球形机械运动副模内微装配成型控形模拟研究

薛鹏, 张宇, 周国发

2023, 37 (1): 66-73; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.011

摘要 ( 232 ) PDF (2443 KB)( 83 ) HTML ( 0 )

针对微细万向球形机械运动副的模内微装配成型难以满足制造尺寸公差技术要求的共性技术瓶颈，提出了功能自润滑液膜辅助模内微装配成型实现其高精密微成型与装配的技术，并模拟研究了球面微装配界面制造直径尺寸公差与功能自润滑液膜滑移系数的协同演化规律。结果表明，微装配界面直径尺寸公差与滑移系数呈现正关联关系，并与其近表面区的耦合温度、连续相变演化区厚度、热流固耦合压力、弹性正应力和黏性拖曳剪切应力呈现正关联关系。当滑移系数由1×10⁹降至1×10³时，其直径尺寸公差由211 μm降至19 μm，制造精度提高91 %，且其最高耦合温度降幅为4.7 %，连续相变区最大厚度降幅为23.8 %，而其热流固耦合压力、弹性正应力和黏性拖曳剪切应力降幅分别为73 %、72.8 %和56.3 %，这是其实现微细万向球形机械运动副精密微装配的机理。

冻融环境下GFRP管混凝土柱轴压性能试验研究

高永红, 陈凌峰, 金清平

2023, 37 (1): 74-81; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.012

摘要 ( 262 ) PDF (3471 KB)( 109 ) HTML ( 1 )

通过对21个玻璃纤维增强聚合物（GFRP）管混凝土柱和21个素混凝土柱分别在水溶液和质量分数为3.5 %的氯化钠（NaCl）溶液中进行冻融循环试验及轴压试验，且对冻融后的GFRP管混凝土柱进行了超声波检测，研究冻融环境下不同冻融介质和冻融循环次数对GFRP管混凝土柱轴压性能的影响。结果表明，冻融介质相同的情况下，随着冻融循环次数的增加，质量损失率增大，相对动弹性模量降低，GFRP管混凝土柱内异常点增多，承载力下降，极限应变下降；冻融次数相同的情况下，经盐冻作用的GFRP管混凝土柱轴压极限承载力降低更为明显。GFRP管混凝土柱盐冻循环150次后极限承载力下降了29.45 %，下降量是相同条件下水冻结果的2.19倍。盐冻循环后的GFRP管混凝土柱极限应变小于相同条件下的水冻循环极限应变。

在加热阶段滚塑模具内表面传热系数的两种研究方法

刘学军

2023, 37 (1): 82-89; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.013

摘要 ( 233 ) PDF (1073 KB)( 93 ) HTML ( 0 )

提出了获得电加热滚塑模具内表面传热系数的两种研究方法，这两种方法适用于模内粉料开始熔融前的加热阶段。第一种方法是首先在4种情形下测量该滚塑模具的外表面温度和模内温度，然后根据能量守恒原理建立一个传热模型，并通过该模型将这些实测的温度值转换为在这4种情形下模具的内表面传热系数。第二种方法是将实际的滚塑模具等效地简化为一个二维圆筒，将模内空气当成主相流体，粉料当成第二相流体，通过FLUENT软件的多相流模块中的Mixture模型进行仿真计算以得到模具内表面的传热系数。结果表明，这两种方法所得的结果在其中的3种情形下都吻合得很好。随着模内粉料的体积百分比的增加，模具的内表面传热系数先是快速增大，然后增大的速率变慢，在达到最大值61.2 W/（m²·K）后开始减小。当粉料的体积百分比不在58 %~74 %的范围内，由第二种方法仿真所得的模具内表面传热系数的相对误差不超过10 %。

对苯二甲酸乙二醇酯二聚体水/醇/氨解机理的理论研究

周梅, 李思佳, 徐玮峰, 黄金保, 罗小松, 吴雷

2023, 37 (1): 90-98; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.014

摘要 ( 319 ) PDF (2725 KB)( 159 ) HTML ( 4 )

采用密度泛函理论B3P86/6⁃31++G（d，p）方法对对苯二甲酸乙二醇酯二聚体的水/醇/氨解反应机理进行了理论研究。设计了水/醇/氨降解过程的各种可能反应路径，对参与反应的各种中间体、过渡态及产物进行了几何结构优化和频率计算以获得热力学与动力学参数值，分析了对苯二甲酸乙二醇酯二聚体主链酯键中的酰氧键位置水/醇/氨降解的反应机理。结果表明，水/醇/氨解能够降低对苯二甲酸乙二醇酯二聚体主链酯键中的酰氧键裂解的反应活化能，使反应更易于进行，其中水解中主要基元反应步的反应能垒最高约为169.0 kJ/mol，氨解最低约为153.0 kJ/mol，其次是醇解约为155.0 kJ/mol。

助剂

反应型大分子抗氧剂的合成及其在EPDM中的抗氧化性能

刘庆坤, 丛川波, 孟晓宇, 周琼

2023, 37 (1): 99-105; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.015

摘要 ( 298 ) PDF (2060 KB)( 140 ) HTML ( 6 )

通过自由基引发的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TMPTMA）与2⁃巯基苯并咪唑（MB）反应合成了一种反应型大分子抗氧剂TMPTMA/MB。通过傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱和元素分析证实了TMPTMA/MB的化学结构，并研究了TMPTMA/MB对EPDM硫化特性、拉伸性能及抗氧化性能的影响，结果表明，TMPTMA/MB消耗了过氧化物分解产生的烷氧自由基并接枝到EPDM分子链上，从而减缓了橡胶的硫化速度并降低了交联程度，但接枝的TMPTMA/MB增加了外力作用下分子链运动的内摩擦，提高了EPDM的拉伸性能，另外，接枝到EPDM分子链的TMPTMA/MB具有较高的抗迁移性，由此大幅提高了EPDM的抗氧化性能。

塑料与环境

铁路废弃聚酰胺部件回收再生利用

赵微微, 张勇, 刘志, 张彬, 高健

2023, 37 (1): 106-111; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.016

摘要 ( 314 ) PDF (920 KB)( 104 ) HTML ( 7 )

通过采用长度为4.5 mm、直径为10 μm的玻璃纤维和马来酸酐接枝聚烯烃弹性体（POE⁃g⁃MAH）增韧剂且添加量为10 %时所制得的再生聚酰胺部件产品尺寸和性能指标满足要求，且部件具有良好的尺寸稳定性等，部件经组装疲劳性能测试后未发生损坏，各项组装性能均满足要求。结果表明，废弃聚酰胺部件经过收集、破碎、清洗、改性等工序后可成为良好的可再生资源，可继续应用于铁路市场。

汽车外饰用再生聚丙烯材料性能研究

赵一权, 董婧晗, 张铜柱, 王焰孟, 刁帅, 李明贺, 徐昌竹

2023, 37 (1): 112-118; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.017

摘要 ( 345 ) PDF (1282 KB)( 173 ) HTML ( 0 )

本研究在原生聚丙烯（VPP）中加入不同比例的消费后回收聚丙烯（PCR⁃PP），制得一系列不同再生含量（0、10 %、30 %、50 %）的再生聚丙烯（RPP）材料，进而研究再生材料添加比例对RPP材料的拉伸、弯曲、压缩、冲击等力学性能的影响规律，并以差示扫描量热（DSC）、熔体流动速率等热学性能检测方法及扫描电子显微镜显微分析手段探索RPP材料性能衰减的内在机理。结果表明，随着PCR⁃PP含量的提升，RPP材料的抗老化性能变差，结晶性能和加工性能逐步降低，造成产品各项强度性能及塑性表现出不同程度的下降趋势。当PCR⁃PP含量≤30 %时，RPP材料的各项强度及塑性保持率均维持在90 %以上，此时如果在产品中针对性地辅以补强剂，RPP材料的物理性能可以满足车规级使用要求。此研究结果为RPP材料在汽车行业的广泛应用提供了重要数据支撑。

国内外可降解膜研究热点及趋势对比分析

杨天学, 杨哲, 张军平, 王铭, 龚天成, 张婷, 侯佳奇, 席北斗

2023, 37 (1): 119-132; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.018

摘要 ( 397 ) PDF (3022 KB)( 266 ) HTML ( 13 )

结合文献计量学和内容分析法，通过对2000—2020年间中国知网和Web of Science核心数据库中1 932篇与“可降解膜”相关中英文文献客观、系统地分析，对比了国内外可降解膜的研究进展。分析了国内外可降解膜研究历程、主要研究力量，包括国家、机构和作者。对比分析了国内外可降解膜研究前沿及热点的演变，主要包括可降解膜的类型、可降解膜性能优化方法及其在多个领域的应用效果评估。结果表明，低成本、高性能可降解膜研发及其全生命周期环境风险评估等是未来可降解膜的研究重点。

综述

无卤阻燃聚酯复合材料研究进展

刘昊育, 辛菲, 杜家盈, 樊晓玲

2023, 37 (1): 133-143; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.01.019

摘要 ( 538 ) PDF (1897 KB)( 336 ) HTML ( 11 )

综述了近5年来的无卤阻燃聚酯复合材料的研究进展。讨论了有机阻燃剂（如磷酸盐、磷酸酯等）、无机阻燃剂（如红磷、蒙脱土等）和有机无机配合阻燃体系（如氢氧化铝/聚磷酸铵/可膨胀石墨等）等几大类阻燃体系阻燃聚酯后复合材料的力学性能、热稳定性、相容性、抑烟性以及不同添加量下热释放速率的变化，并对高效、环境友好的无卤阻燃聚酯复合材料的前景进行了展望。