本期目录

2024年 38卷 2期 刊出日期：2024-02-26 上一期 下一期

材料与性能

硅橡胶/多壁碳纳米管复合材料应变感知性能研究

万帮伟, 杨洋

2024, 38 (2): 1-6; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.001

摘要 ( 155 ) PDF (2176 KB)( 124 ) HTML ( 19 )

通过开炼法制备出甲基乙烯基硅橡胶（VMQ）/多壁碳纳米管（MWCNT）复合材料，研究MWCNT含量对复合材料分散性能、导电性能及电阻⁃应变响应性能的影响。结果表明：适量的MWCNT能够均匀分散在VMQ中，形成三维隧穿导电网络，使复合材料具备较低的渗流阈值（2.51 %，质量分数，下同），较大的传感范围（>200 %）及高灵敏度（GF>2 546.16），在多次循环过程中具有稳定的电阻响应信号，特别是在4 000次循环中展现出优异的电阻信号稳定性，同时没有出现肩峰现象。通过隧道效应理论模型分析，解释了电阻⁃应变响应机理，明确复合材料具有对大变形隔震支座进行实时应变监测的潜力。

树枝状聚合物对聚乳酸熔体微分电纺纤维膜的增韧改性研究

谭晶, 王智, 王朔, 付宏岩, 李长金, 李好义, 杨卫民, 张杨

2024, 38 (2): 7-13; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.002

摘要 ( 109 ) PDF (6039 KB)( 87 ) HTML ( 7 )

采用树枝状聚合物CYD⁃T151为增塑剂，通过熔融共混方式对聚乳酸（PLA）进行改性，探究了CYD⁃T151含量、纺丝温度和纺丝电压对熔体微分电纺PLA及PLA/CYD⁃T151纤维平均直径、直径分布和纤维膜拉伸力学性能的影响。结果表明，树枝状聚合物CYD⁃T151的加入可有效提高PLA的熔体流动性，降低纤维细度，当CYD⁃T151含量（质量分数，下同）为1.25 %、纺丝温度为240 ℃、纺丝电压为55 kV时，熔体电纺纤维的纤维平均直径为1.360 μm，较纯PLA减小了49.72 %；树枝状聚合物CYD⁃T151作为增塑剂，可有效提高PLA熔体电纺纤维膜的韧性，当CYD⁃T151含量为1.25 %，纺丝温度为240 ℃，纺丝电压为55 kV时，PLA/CYD⁃T151纤维膜的抗拉强度和断裂伸长率分别为11.50 MPa和92.33 %，较纯PLA提高了4.07 %和13.99 %。

TEOS改性和长秸秆纤维取向对PP/SF复合材料性能的影响

阮芳涛, 吴浩, 朱金伟, 苏永生, 陈焯琳, 王国峰, 王洪杰

2024, 38 (2): 14-19; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.003

摘要 ( 91 ) PDF (2235 KB)( 58 ) HTML ( 3 )

采用正硅酸乙酯（TEOS）和氨水制备溶液凝胶后对秸秆纤维表面改性，研究了改性前后秸秆纤维（SF）化学成分、表面形貌和疏水性的变化。通过热压法制备了长秸秆纤维增强聚丙烯（PP/SF）复合材料，对比了溶液凝胶改性前后的长秸秆纤维制备的PP/SF复合材料力学强度变化。设计制备了秸秆排列取向分别为0 °，15 °，30 °，45 °，90 ° 5种不同的PP/SF复合材料，研究了不同取向角度对复合材料的力学强度影响。实验结果表明：经过TEOS溶液凝胶法处理后的秸秆的表面沉积的SiO₂微粒有助于提高秸秆纤维表面的疏水性和粗糙度，从而提升SF和PP之间的浸润性和相容性。和未处理的PP/SF相比，经过TEOS溶液凝胶法处理的PP/SF拉伸、弯曲和冲击强度分别提升了20.3 %，11 %和 35.7 %。纤维的取向角度对PP/SF复合材料的力学强度有很大的影响，秸秆纤维的取向方向和施加应力方向的角度越小，秸秆纤维更能发挥其增强效果，拉伸、弯曲和冲击强度越高。

改性纳米氧化镁交联聚乙烯复合材料的制备及其电气性能研究

陈清江, 董志聪, 李红发, 吴毅江, 高松, 聂文翔, 罗应文

2024, 38 (2): 20-25; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.004

摘要 ( 93 ) PDF (1081 KB)( 57 ) HTML ( 4 )

为提高交联聚乙烯（PE⁃XL）绝缘性能，以聚乙烯（PE）为基体，以改性后的MgO（MgO⁃NH₂）为填料进行复配交联制备了PE⁃XL/MgO⁃NH₂纳米复合材料，对其热老化前后的电绝缘性能进行了研究，并与未改性的MgO交联聚乙烯复合材料（PE⁃XL/MgO）进行了对比研究。通过直流击穿强度、空间电荷和直流电导率来研究复合材料的绝缘性能。与未老化PE⁃XL/MgO相比，未老化PE⁃XL/MgO⁃NH₂纳米复合材料的直流击穿强度提高了20 %，异质空间电荷积累可以忽略不计。热老化后，PE⁃XL/MgO和PE⁃XL/MgO⁃NH₂纳米复合材料的直流击穿强度分别较热老化前降低了38 %和20 %。此外，将MgO表面改性后制备的PE⁃XL/MgO⁃NH₂纳米复合材料比PE⁃XL/MgO具有更低的直流电导率。PE⁃XL/MgO⁃NH₂纳米复合材料在未老化条件下表现出较好的性能，且对热老化可能引起的劣化表现出更强的抑制作用。

环氧树脂/碳纤维复合材料模压制品力学性能影响因素分析

赵川涛, 贾志欣, 刘立君, 李继强, 张臣臣, 荣迪, 高利珍, 王少峰

2024, 38 (2): 26-32; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.005

摘要 ( 95 ) PDF (1837 KB)( 59 ) HTML ( 4 )

通过正交实验研究模压工艺参数对环氧树脂/碳纤维（EP/CF）片状模塑料SMC模压成型制品力学性能的影响，分析了各工艺参数对制品拉伸强度和弯曲强度的影响趋势。通过方差分析，得到工艺参数对于拉伸强度的影响大小为合模速度>模压温度>模压压力>保压时间，工艺参数对于弯曲强度的影响大小为合模速度>模压压力>模压温度>保压时间，同时得到了对拉伸强度和弯曲强度的显著性因素；研究了拉伸破坏模式及失效机理，采用K⁃均值方法并选取典型试样观察，发现环氧树脂与基体的结合程度是影响拉伸强度的原因。

网络化聚吡咯/聚氨酯复合材料的抗静电性能研究

段书谦, 刘姝雅, 刘江慧, 成晓琼, 蒙丹, 张先群, 陈肖, 付海

2024, 38 (2): 33-38; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.006

摘要 ( 58 ) PDF (2260 KB)( 31 ) HTML ( 2 )

导电剂填充树脂制备高分子抗静电复合材料时，其添加量直接决定着复合材料的导电率，但导电剂的微观形态深刻影响着导电通道的效能。利用软模板制备不同网络结构特征的聚吡咯（PPy）材料，将其与聚氨酯（PU）通过溶液共混制备PPy/PU复合材料，考察PPy的结构差异对复合材料电导率的影响。利用线径在20~35 nm和30~50 nm范围的网络化PPy材料，分析了其添加量为1 %~3 %（质量分数，下同）时所制备的PPy/PU复合材料的电导率，对比PPy颗粒制得复合材料电导率均达到了10^-7 S/m数量级。复合材料在100 %~500 %形变下，导电率均出现降低，但网络化PPy/PU复合材料仅下降1个数量级，其中1 %添加量的网络化PPy/PU复合材料与3 %PPy颗粒制备PU复合材料的导电率相当。结果表明，网络化导电剂在复合材料形变条件下，其原生网络维持了复合材料中导电通道的完整性，使得材料在形变下依然保持较高的电导率。

聚氨酯和环氧树脂涂层耐水性能对比研究

刘刚, 江雄, 郎梼, 王艺, 张璐, 胡松超, 常毅君, 张启路

2024, 38 (2): 39-44; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.007

摘要 ( 76 ) PDF (1625 KB)( 65 ) HTML ( 3 )

本文选择了不同类型的聚氨酯（PU）涂层和环氧树脂（EP）涂层作为代表，通过红外光谱、固态核磁共振、热失重分析和热力学性能分析，研究了长期水下浸泡对涂层结构和性能的影响，并进一步对比了上述不同材料的水解稳定性。结果表明，聚醚型聚氨酯（PTMG⁃PU）涂层具有最优的耐水性，并且其化学结构基本没发生化学水解作用，然而加入陶瓷增强颗粒会降低材料的耐水性，并可能加速水解作用对涂层结构和性能的影响；相同水解条件下，聚酯型聚氨酯（PEA⁃PU）和EP涂层在水中的耐水性较差，并且可能发生聚合物链的化学水解作用，进而导致材料储能模量的提高。

高木质素含量聚乳酸共混材料的制备及其性能研究

戚士界, 游翔宇, 王瑞晨, 周琳菲, 张慧洁

2024, 38 (2): 45-51; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.008

摘要 ( 87 ) PDF (2128 KB)( 67 ) HTML ( 7 )

传统高分子材料难以降解引发的环境问题日趋严重，以聚乳酸（PLA）为代表的可生物降解高分子引发了人们的广泛关注，而较高的使用成本是限制其大规模使用的主要因素之一。本研究制备了聚乳酸（PLA）/木质素共混材料，并利用增容剂甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）分子上的环氧基与木质素的羟基以及PLA分子两端反应，以改善木质素与PLA的界面相容性，通过微观形貌、力学性能、热学和流变行为分析探究了木质素以及GMA含量对PLA性能的影响。结果表明，GMA可以有效改善木质素与PLA的界面相容性，从而提升材料的力学性能。本研究含30 %（质量分数，下同）木质素样品的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度和断裂伸长率分别达到了42、1 750、60、3 460 MPa、26.2 J/m和2.4 %，当木质素含量提高至60 %时，其性能优于较低含量木质素样品，保留了可生物降解的特点并大幅降低了PLA的使用成本。

建筑用泡沫材料阻燃研究进展

贾梦, 许准, 魏思淼, 张庆磊, 许博

2024, 38 (2): 52-60; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.009

摘要 ( 128 ) PDF (4690 KB)( 149 ) HTML ( 2 )

综述了近5年来建筑用泡沫材料阻燃的研究进展，重点介绍了聚氨酯泡沫材料、酚醛泡沫材料及气凝胶材料，并对其阻燃机理进行了概述，最后指出了环境友好阻燃泡沫材料是未来发展的方向。

5⁃羟甲基糠醛路线合成2，5⁃呋喃二甲酸的研究进展

许智扬, 祝钧

2024, 38 (2): 61-69; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.010

摘要 ( 167 ) PDF (979 KB)( 120 ) HTML ( 3 )

2，5⁃呋喃二甲酸（FDCA）是一种能够合成生物基聚酯的重要单体，目前在新型可降解塑料等领域具有广阔的应用前景，如何高效且低廉地制备FDCA已经逐步成为了热点问题。本文系统地综述了近年来通过5⁃羟甲基糠醛（HMF）路线合成FDCA的主要研究进展，首先介绍了HMF路线和其他路线的联系和区别，解释了HMF路线的优点。其次，详细介绍和分析了由HMF合成FDCA的方法，包括直接氧化法、贵金属催化法、过渡金属催化法、光电催化氧化法、酶催化法和全细胞生物催化法。此外，在介绍上述方法的基础上，说明了这些方法的优缺点，总结了HMF路线制备FDCA目前仍面临的挑战，包括催化剂的选择、改善与开发，反应条件优化和对中间产物的处理，还对未来由HMF路线来制备FDCA的前景进行展望。

加工与应用

3D打印工艺参数对PLA/PTW共混物力学性能影响的研究

马秀清, 劳志超, 李明谦, 韩顺涛, 胡楠

2024, 38 (2): 70-75; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.011

摘要 ( 89 ) PDF (996 KB)( 56 ) HTML ( 3 )

采用3D打印中的熔融沉积成型（FDM）工艺制备了聚乳酸/乙烯⁃丙烯酸丁酯⁃甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物（PLA/PTW），通过单因素实验探究了3D打印工艺参数（喷头温度、打印平台温度和打印速度）对PLA/PTW共混物力学性能的影响，并在此基础上设计了三因素三水平正交实验，优化了3D打印的工艺参数。结果表明，共混物的冲击强度和拉伸强度均随喷头温度的增加呈现先上升后下降、均随打印平台温度的增加而增加、均随打印速度的增加出现下降的趋势。各工艺参数对PLA/PTW共混物综合力学性能的影响从大到小依次为：喷头温度、打印速度、打印平台温度，且当喷头温度为210 ℃、打印平台温度为80 ℃以及打印速度为40 mm/s时，打印出的PLA/PTW共混物的综合力学性能最佳。

钢塑转换防腐层老化性能研究

吴志峰, 姜锐涛, 丁永跃, 潘新飞, 王志伟

2024, 38 (2): 76-81; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.012

摘要 ( 77 ) PDF (2194 KB)( 31 ) HTML ( 1 )

为了评估钢塑转换防腐层使用过程中的老化速率，通过室外暴晒和室内紫外加速老化测试的方法，分别对钢塑转换接头熔结环氧树脂涂层（FBE）和聚乙烯热收缩套层（3PE）基材进行了试验。测试内容包含钢塑转换接头FBE的色差、微观形态、附着力和3PE基材的拉伸强度、断裂伸长率、微观形态。结果表明，对于FBE室内紫外老化强于室外暴晒老化，基于色差测试的加速因子约为8.6~12.8倍，基于涂层产生孔洞和裂纹试验加速因子约为10.3~12.8倍。对于3PE基材，基于断裂伸长率的加速因子约为8.6倍，拉伸强度的加速因子关联性不明显。

助剂

十二烷基硫酸钠表面改性水滑石对PVC热稳定性能的影响

李先铭, 张宁, 李改花, 刘爽, 刘征原

2024, 38 (2): 82-86; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.013

摘要 ( 62 ) PDF (1138 KB)( 57 ) HTML ( 2 )

采用十二烷基硫酸钠（SDS）对镁铝镧碳酸根型水滑石（LDHs）表面进行湿法改性，讨论了不同改性条件对聚氯乙烯（PVC）静态热稳定性能的影响，通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和红外光谱仪（FTIR）进行表征。采用刚果红试纸法、烘箱变色法、转矩流变法、热重分析法等测定了SDS改性前后PVC/LDHs样品的热稳定性能。结果表明，恒定pH=7，SDS为LDHs质量的10 %，水浴80 ℃下搅拌3 h，改性效果最佳；SDS并未破坏LDHs的晶体结构，仅吸附在表面，增强了与PVC的相容性；改性后的PVC/LDHs样品静态及动态热稳定时间达65、28.5 min，改善了后期着色，更易塑化成型；最大质量损失速率对应温度为346 ℃，较未添加前增加55 ℃，能较好地抑制PVC的热降解。

塑料与环境

生物基气凝胶的改性及功能化研究进展

佟亚轩, 高海南, 陈礼平, 翁云宣

2024, 38 (2): 87-94; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.014

摘要 ( 97 ) PDF (2565 KB)( 71 ) HTML ( 2 )

主要综述了生物基气凝胶在阻燃和疏水性能及其他功能化改性方面的主要方法；并对改性的生物基气凝胶在防火阻燃、环境修复、储能、生物医药等领域的相关应用进展进行综述；最后，对生物基气凝胶的发展过程中仍存在的科学及技术问题进行分析，并对功能化的生物基气凝胶发展前景进行展望。

综述

改性聚醚醚酮在气调包装膜领域的研究进展

张小娟, 杨可欣, 郭嘉乾, 雷阳, 方长青

2024, 38 (2): 95-104; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.015

摘要 ( 52 ) PDF (1324 KB)( 52 ) HTML ( 2 )

简要介绍气调包装膜的透气机制及改性聚醚醚酮（PEEK）的基本结构和特性，详细综述了近年来可用于提高改性PEEK基气调包装膜热力学稳定性、透气透湿性和抗菌等特性所涉及的物理、化学改性技术及其改性机理，最后展望了改性PEEK在气调包装领域的未来研究方向，并提出了其可能存在的问题及挑战。

阻燃聚丁二酸丁二醇酯的研究进展

孔子萌, 张简, 邓雅馨, 徐雪玲, 陈雅君

2024, 38 (2): 105-117; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.016

摘要 ( 92 ) PDF (6767 KB)( 112 ) HTML ( 6 )

综述了近年来聚丁二酸丁二醇酯（PBS）复合材料阻燃改性技术的研究进展，并分析了其阻燃机理。常用于PBS复合材料的阻燃剂以磷氮系阻燃剂、纳米阻燃剂、生物基阻燃剂及其复配体系为主。其中磷氮系阻燃剂的开发和改性方案最多，尤其是基于聚磷酸铵（APP）的阻燃体系是目前研究最多也是最有效的体系，包括APP和纳米阻燃剂的复配体系以及APP和生物基阻燃剂的复配体系。本文同时对各种阻燃体系的阻燃性能及典型阻燃机理进行了总结。

金属有机框架基阻燃剂在阻燃领域的研究进展

王栋

2024, 38 (2): 118-125; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.017

摘要 ( 68 ) PDF (2862 KB)( 88 ) HTML ( 0 )

简述了近几年来金属有机框架（MOFs）及其衍生物在阻燃高分子材料领域的应用，重点介绍了MOFs阻燃剂的设计及其对环氧树脂（EP）、聚苯乙烯（PS）、聚氨酯等材料阻燃性能的影响，阐述了可能存在的阻燃机理，并对MOFs阻燃剂未来的发展方向进行了展望。