本期目录

2017年 31卷 06期 刊出日期：2017-06-26 上一期 下一期

综述

纳米阻燃剂阻燃高分子材料的应用与研究进展

汤成, 李松, 颜红侠, 白利华

2017, 31 (06): 1-7 ; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.001

摘要 ( 380 )

介绍了纳米阻燃剂在复合材料，特别是树脂基复合材料中的应用；分析了具有高效阻燃、低烟低毒以及良好物理性能等优势的纳米阻燃剂阻燃高分子的种类及其各自特点；主要介绍了国内外对层状硅酸盐、碳纳米管、多面体低聚倍半硅氧烷以及石墨烯等纳米阻燃剂的研究现状，并对未来研究方向进行了展望。

基于文献计量学的高分子材料领域研究现状及热点分析

马春晖, 戴岳, 张南

2017, 31 (06): 8-15 ; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.002

摘要 ( 409 )

采用Scopus数据库和SciVal科研评价工具，选取2011—2015年代表国家和机构在高分子材料领域发文量、前10 %高被引文献、篇均被引次数及总被引次数等指标，用文献计量学方法对其进行统计分析，探讨高分子材料领域研究的发展状态；分析了基于关键词的高分子材料领域研究热点以及我国高分子材料领域国际合作情况和主要的交叉学科竞争优势等，为科研工作者提供了参考。

材料与性能

聚对苯二甲酰己二胺湿热老化行为研究

罗晓玲, 王钊, 张美林, 王孝军, 龙盛如杨杰

2017, 31 (06): 16-21 ; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.003

摘要 ( 402 )

将聚对苯二甲酰己二胺（PA6T）在20、90、150 ℃水浴中进行湿热老化处理，对不同老化时间材料物理和力学性能进行了表征。结果表明，随着处理时间的延长，PA6T的吸水率逐渐增大；而随着温度的升高，PA6T的扩散系数及平衡吸水率均增加；20 ℃和90 ℃时PA6T未发生明显降解，而150 ℃时PA6T降解导致相对分子质量减小；水分子的增塑作用增强了分子链活动性，提高了冲击强度，结合水分子与酰胺键之间的强氢键作用导致拉伸模量升高。

聚丁二酸丁二醇酯疏水薄膜的制备与性能研究

罗刘闯, 宗杨, 杨会歌, 申小清, 陈金周

2017, 31 (06): 22-27 ; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.004

摘要 ( 439 )

以氯仿为溶剂、无水乙醇为非溶剂，利用聚合物微相分离原理，制备了具有强疏水性的生物可降解聚丁二酸丁二醇酯（PBS）薄膜材料，探究了PBS浓度和非溶剂含量等因素对所制薄膜的润湿性、结晶性、黏附力以及表面形貌的影响。结果表明，通过改变PBS浓度和非溶剂的含量，得到不同的表面微观形貌，接触角随着非溶剂含量的增加而增大，最大为142.5 °，比未处理PBS薄膜的接触角增大了60 °左右；结晶度越大，材料对水的接触角越大；所得到的薄膜材料均为具有高黏附性的类玫瑰花效应的疏水表面。

聚醚硅氧烷二元醇改性蓖麻油基水性聚氨酯的合成及性能

葛硕硕, 张萍波, 蒋平平, 唐敏艳, 俞晓琴, 包燕敏, 高学文

2017, 31 (06): 28-35 ; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.005

摘要 ( 333 )

以蓖麻油和聚醚硅氧烷二元醇(PEPSO)作为多元醇原料制备植物油基水性聚氨酯。在预聚体合成过程中，加入不同含量的聚醚硅氧烷二元醇，通过醇羟基与异氰酸酯基的反应，将PEPSO引入到植物油水性聚氨酯基体中，制备出PEPSO改性聚氨酯材料，并通过全反射傅里叶红外光谱仪测试、粒径测试、热稳定性测定、表面疏水性测试及力学性能测试探讨PEPSO的含量对聚氨酯乳液与胶膜材料的影响。结果表明，PEPSO成功接入到了聚氨酯分子主链中；随着PEPSO含量的增加，热稳定性逐渐提高，玻璃化转变温度（Tg）呈减小的趋势；少量PEPSO的加入可在一定程度上提高材料的疏水性及拉伸强度。

聚对苯二甲酸乙二醇酯的拉伸应力波动行为研究

葛媛, 曹春雷, 马剑英, 邓云娇, 张会轩

2017, 31 (06): 36-40 ; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.006

摘要 ( 339 )

研究了不同相对分子质量聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）在不同拉伸速率下的应力波动行为。通过拉伸测试、差示扫描量热仪和扫描电子显微镜等方法对PET样条不同区域的应力波动行为、结晶度、宏观及微观形貌进行了分析。结果表明，PET应力波动行为对相对分子质量和拉伸速率具有依赖性；PET试样内部空洞不均匀现象只是应力波动行为的微观结果；拉伸诱导结晶过程中，明带暗带的结晶度大小不同是应力波动产生的原因。

PTW增强POM/TPU复合材料的制备及性能研究

许可可, 龙春光, 付扬威, 董佩冉, 刘思佳

2017, 31 (06): 41-45 ; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.007

摘要 ( 463 )

以钛酸钾晶须（PTW）为增强体，采用熔融共混和注射成型法，制备了聚甲醛(POM)/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)/PTW复合材料。研究了PTW含量对POM/TPU复合材料力学性能的影响，并借助扫描电子显微镜（SEM）分析了冲击断面形貌。结果表明，TPU的加入有效改善了纯POM的韧性，当TPU含量为10 %（质量分数，下同）时，缺口冲击强度是纯POM的2.5倍，但拉伸强度和弯曲强度有所下降；PTW的加入对POM/TPU有较好的增强效果，当PTW含量为15 %时，复合材料的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、缺口冲击强度分别为35.91 MPa、24.17 %、144.94 MPa、12.26 GPa、112.1 kJ/m2，拉伸模量、弯曲模量、缺口冲击强度与 POM/TPU相比分别提高了14.7 %、54.2 %和9.2%，综合力学性能达到最佳。

高模量高抗冲聚丙烯复合材料的制备及性能研究

郑智焕, 杨丽庭, 付梓阳, 李彦涛, 张惠, 唐梓健

2017, 31 (06): 46-53 ; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.008

摘要 ( 413 )

通过熔融共混法研究了乙烯辛烯共聚物（POE）、滑石粉和高密度聚乙烯（PEHD）的含量对高模量、高抗冲聚丙烯（PP）复合材料力学性能、结晶行为、热分解行为以及相态的影响。结果表明，PP与POE的黏度比越小，PP/POE复合材料的韧性越好；当PP/POE/滑石粉/PEHD复合材料的质量比为13/4/12/3时，综合力学性能最佳；相比纯PP，复合材料的弯曲模量提高了60.1 %，缺口冲击强度提高了435.9 %，拉伸强度和弯曲强度分别降低了27.4 %和17.4 %；PEHD能够增强PP与POE的界面相互作用，提高复合材料的韧性；加入滑石粉和PEHD均可提高复合材料的起始分解温度以及最大热失重速率温度，提高了复合材料的热稳定性。

ADR4370F对聚乳酸流变行为和力学性能的影响

林鸿裕, 夏新曙, 杨松伟, 黄宝铨, 陈庆华, 肖荔人

2017, 31 (06): 54-58 ; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.009

摘要 ( 370 )

以环氧类扩链剂(ADR4370F)经双螺杆挤出机对聚乳酸（PLA）进行熔融扩链，并对其流变行为和力学性能进行了分析。结果表明，ADR4370F能有效提高PLA体系的储能模量、损耗模量、复数黏度、松弛时间（τ）和松弛模量H（τ）；ADR4370F的加入使得材料弹性响应加快，黏性耗散减小，并当ADR4370F含量高于1.0 %（质量分数，下同）时，体系出现“类凝胶”行为；ColeCole图揭示了PLA扩链体系出现支化结构，并通过vGP图预测其支化产物具有星形的拓扑结构；ADR4370F的加入有利于提高PLA的缺口冲击强度，而对拉伸强度则无明显影响。当其含量为1.0 %时，材料的缺口冲击强度从3.62 kJ/m2提高到6.0 kJ/m2，比纯PLA提高了65.75 %。

聚丁二酸丁二醇酯/椰壳纤维复合材料的界面改性研究

王亚洁, 吴进雪, 公艳艳, 谭洪生

2017, 31 (06): 59-64 ; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.010

摘要 ( 355 )

研究了纤维表面处理、相容剂对聚丁二酸丁二醇酯（PBS）/椰壳纤维复合材料力学及界面性能的影响，探讨了复合材料界面改性机理。结果表明，适当的表面处理和相容剂的添加对复合材料拉伸性能有明显作用，有效改善了复合材料的界面黏结，是材料力学性能大幅度提高的根本原因。

聚ε-己内酯/二氧化硅纳米复合材料的制备与性能研究

姚志光, 吕庆丹, 胡艳华

2017, 31 (06): 65-70 ; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.011

摘要 ( 340 )

采用熔融共混法制备了聚ε己内酯（PCL）/二氧化硅（SiO2）纳米复合材料，研究了SiO2含量对复合材料微观形貌、流变行为、静态和动态力学性能以及生物降解性能的影响，并分析了其作用机理。结果表明，随着SiO2含量的增加，PCL/SiO2纳米复合材料中细小的第二相粒子的含量逐渐增多，且当SiO2含量超过3 %（质量分数，下同）时，第二相粒子的团聚现象较为显著；随着复合材料中SiO2含量的增加和温度的升高，PCL/SiO2纳米复合材料基体的线性黏弹区有所减小；PCL/SiO2纳米复合材料的流变逾渗阈值在7 %~9 %之间；SiO2含量从0 增加至9 %时，复合材料的拉伸强度和弹性模量均呈现先增加后降低的趋势，当SiO2含量为3 %时复合材料的拉伸强度达到最大值，当SiO2含量为7 %时弹性模量达到最大值；随着SiO2含量的增加，PCL/SiO2纳米复合材料的降解速率呈逐渐升高的趋势，且降解均通过表面逐层浸蚀的方式进行。

加工与应用

微流控芯片注射紫外光固化成型中缺陷形成机理及解决方案研究

康维嘉, 贺建芸, 胡凌骁, 李嘉维, 杨卫民, 谢鹏程

2017, 31 (06): 71-78 ; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.012

摘要 ( 334 )

提出了一种微流控芯片的新型成型方法——紫外（UV）光固化微注射模塑成型，微通道“十”字处和整个基体表面的气泡为其成型的主要缺陷，对后续芯片的使用将会造成很大影响；利用可视化实验研究分析了缺陷的形成原因，并研究了各工艺（注射压力、抽真空、注射方式、光照方式等）对缺陷改善的影响。结果表明，注射方式对“十”字处气泡的形成影响最大，光照方式对基体表面气泡的形成影响最大，通过选用适当的注射方式和光照方式，能够完全解决“十”字处和基体上的缺陷。

滑梯形滚塑模具表面温度均匀性的数值研究

刘学军, 江财明, 朱国才

2017, 31 (06): 79-83 ; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.013

摘要 ( 330 )

采用数值模拟的方法通过Fluent软件对圆筒形滚塑烘箱内滑梯形模具的表面温度分布的均匀性进行了理论研究。利用能量守恒原理得到了烘箱内部空气平均温度的分析解，通过将数值仿真结果与其相比较，证明了传热理论模型和数值计算方法的准确性；分别研究了烘箱的进风温度、进风速度以及烘箱进风口和回风口的周向位置对滑梯形模具表面温度均匀性的影响。结果表明，提高进风温度将使模具表面温度分布的均匀性变差，而增大进风速度可以改善模具表面温度分布的均匀性；让进风口和回风口的周向位置更靠近烘箱上、下半圆筒的水平分界线，也可以改善温度分布的均匀性。

热熔挤出中药物活性组分混合过程数值模拟研究

梁继举, 李翱

2017, 31 (06): 84-89 ; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.014

摘要 ( 282 )

采用Polyflow软件，分别选取粒径尺寸、混合指数、分离尺度和时间平均混合效率4个表征参数，将以聚氧化乙烯（PEO）为载体的对乙酰氨基酚（APAP）在旋转盘式混合器内进行热熔挤出，研究了转速和磨盘间隙对APAP混合过程的影响规律。结果表明，增大动盘转速，减小磨盘间隙，有利于增强热熔挤出技术过程中的分散混合和分布混合；得到的药物活性组分粒径尺寸可作为分析后续药物溶解机理的初始数据。

薄壁制品微结构充填注射压缩成型中关键因素分析

王鑫, 杜林芳, 李寒琪

2017, 31 (06): 90-94 ; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.015

摘要 ( 279 )

利用正交实验和注射压缩成型方法，考察了温度和压缩工艺参数对薄壁制品不同位置3处微结构充填的影响。结果表明，距离浇口远近不同的微结构，其充填的影响因素不同；与温度因素相比，压缩工艺参数对微结构的充填起关键作用；压缩工艺参数中的打开距离和压缩速度对3处微结构的充填影响都较大，且打开距离越小，压缩速度越大越有利于微结构的充填。

紫外光交联对低烟无卤阻燃电缆绝缘材料性能的影响

马宝红, 鲍文波, 姜国发, 张惠, 刘建勋

2017, 31 (06): 95-99 ; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.016

摘要 ( 312 )

研究了紫外光交联对低烟无卤阻燃电缆绝缘材料的热延伸、力学性能及阻燃性能的影响，并利用热失重分析仪研究了绝缘材料的热稳定性及老化性能。结果表明，随着紫外光辐照时间的延长，绝缘材料的热延伸率逐渐减小，交联后绝缘材料的力学性能、耐热性、阻燃性能及电性能明显提高；紫外光交联后，绝缘材料的拉伸强度由交联前的10.0 MPa增加到13.0 MPa；通过158 ℃热老化实验，绝缘材料的拉伸强度和断裂伸长率的保留率均大于90 %；极限氧指数也由33.5 %增大到35.0 %；体积电阻率由交联前的7.8×1012 Ω·m提高到1.1×1013 Ω·m；介电强度由33.0 MV/m提高到36.0 MV/m。

助剂

双单体接枝PP-g-（NVP-co-PEGMA）改性剂的制备及其表征

夏艳平, 陈慧蓉, 陶圣熹, 曹峥, 陶国良

2017, 31 (06): 100-104 ; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.017

摘要 ( 416 )

以聚丙烯（PP）为接枝主链，N-乙烯基吡咯烷酮 (NVP)和聚甲基丙烯酸乙二醇酯（PEGMA）为共聚单体，过氧化二异丙苯（DCP）为引发剂，采用熔融接枝法制备了两亲性改性剂PP-g-(NVP-co-PEGMA)。采用元素分析、傅里叶红外光谱、蛋白质吸附实验、水接触角测试对接枝共聚物进行了表征。结果表明，接枝共聚物出现了PEGMA和吡咯烷酮单体单元上羰基（C=O）的振动吸收峰;少量 PEGMA的加入提高了NVP的接枝率，比单一的NVP单体提高了5.66 %；制得的亲水改性剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和PEGMA的接枝率分别为21.36 %、3.82 %； PPg(NVPcoPEGMA)具有很好的亲水性，接触角由原来的105 °下降至53 °；接枝改性剂可以有效地抑制蛋白质的吸附，制得的膜具有良好的抗污染作用。

季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐的合成及其应用

李来丙

2017, 31 (06): 105-110 ; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.018

摘要 ( 710 )

用季戊四醇(PER)、磷酸和三聚氰胺为原料，以无水乙醇作为分散剂，通过两步反应合成了膨胀型阻燃剂季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐(PPMS)。研究了PER、磷酸和三聚氰胺物料配比、反应时间和温度对反应的影响，并用傅里叶变换红外光谱仪对合成的产物进行结构表征，并对比研究了合成产物与市售阻燃聚磷酸铵（APP）的阻燃效果。结果表明， PPMS的优化合成条件为nPER∶n磷酸∶n三聚氰胺=1∶3∶1.09（摩尔比，下同）、酯化温度为100 ℃、酯化时间为1.5 h、成盐温度为80 ℃、成盐时间为6 h； PPMS的膨胀度为25.5 cm3/g，残炭率为54.3 ％；PPMS阻燃聚氨酯弹性体（TPU）时MTPU∶MPPMS（质量比，下同）>100∶30，阻燃级别达到UL 94 V0级，点燃时间长，自熄时间短，成炭效果好，且阻燃效果优于APP。

机械与模具

沟槽机筒单螺杆挤出机塑化特性的实验研究

李晨昕, 薛平, 贾明印, 杨茜

2017, 31 (06): 111-117 ; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.019

摘要 ( 356 )

采用剖分式机筒单螺杆挤出机实验平台，对熔融段沟槽机筒单螺杆挤出机塑化过程中熔融起始点、熔融长度、熔体温度/压力等塑化性能及产量进行了实验研究，比较了不同物料在不同工艺条件下对沟槽机筒单螺杆挤出机塑化特性的影响。结果表明，增大螺杆转速或提高机筒温度，塑化过程实际所需熔融长度增加，但对熔融起始点影响不大；熔融段机筒沟槽内熔体温度和熔体压力随螺杆转速增大无明显变化；随螺杆转速增大，沟槽机筒单螺杆挤出机挤出产量呈线性增加，表现出良好的挤出特性。

牙齿矫正器底座金属粉末精密注塑模具设计

张维合

2017, 31 (06): 118-122 ; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.020

摘要 ( 378 )

设计了一副金属粉末精密注塑模具。喂料采用不锈钢金属粉末+丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）树脂，配比为6.5/3.5，选用侧向抽芯机构中增加推杆、内外结合的定距分型机构以及直径为10 mm直通式冷却水管。结果表明，解决了金属粉末精密注射成型中注塑模具喂料填充困难、脱模困难和冷却困难等关键技术问题。