材料与性能
安立红, 屠毅, 张桂珍
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利用薄膜拉伸仪制备了单轴拉伸乙烯⁃四氟乙烯共聚物(ETFE)薄膜,并研究了拉伸温度、拉伸比和热定型温度等工艺参数对薄膜结晶性能、力学性能和透光性的影响。结果表明,拉伸过程中有应力诱导晶体生成,拉伸比增大使ETFE薄膜结晶度增加,拉伸温度对薄膜的结晶度影响较小,当拉伸比为3、拉伸温度为120 ℃时,ETFE薄膜的结晶度为35.6 %,拉伸强度由45.5 MPa增加至106.4 MPa,纵向撕裂强度增大到未拉伸的1.9倍,透光率达到90.1 %;热定型温度220 ℃、热定型时间5 min使得ETFE薄膜的结晶度提高了3.8 %,拉伸强度提高了9.3 MPa,是最佳热定型条件,继续延长热定型时间对单轴拉伸ETFE薄膜影响不大。
解明东, 秦柳, 司道星, 刘家鑫, 杨卫民
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利用二酐单体3,3',4,4'⁃联苯醚二酐(ODPA)和二胺单体4,4'⁃二氨基二苯醚(4,4'⁃ODA)为原料制备的前驱体粉末,在真空氛围下加热发泡后,在空气氛围下加热至350 ℃制备了硬质开孔聚酰亚胺泡沫。通过核磁、红外光谱仪、差示扫描量热仪、热重、压汞、扫描电子显微镜和力学分析表征了前驱体和泡沫的化学结构、热化学性能、微观形貌和力学性能,并对泡沫的发泡过程进行了分析。结果表明,泡沫酰亚胺化完全,密度在45~57 kg/m3,孔隙率为95.32 %,比表面积为7.267 m2/g,孔径分布主要集中在200~20 μm之间,微观结构呈现薄片互相粘连的三维片网状结构。其压缩10 %形变的应力为16.19 kPa,弯曲最大强度为300.73 kPa,与同类型聚酰亚胺泡沫相当。
徐成龙, 王玉, 李果, 谢林生, 马玉录
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针对超高分子量聚乙烯在熔融挤出过程中容易产生挤出缺陷的问题,借助毛细管流变仪挤出超高分子量聚乙烯(PE⁃UHMW)/高密度聚乙烯(PE⁃HD)共混物,通过观察纯PE⁃UHMW、纯PE⁃HD及共混挤出物的表面形貌,分析了不同挤出温度下共混物的不稳定流动行为,包括挤出过程中发生振荡畸变和熔体破裂现象的临界剪切速率,以及超过临界剪切速率后挤出物的压力振荡行为和壁面滑移现象。结果表明,共混物的挤出形貌经过了鲨鱼皮⁃振荡畸变⁃整体熔体破裂的演变过程。毛细管挤出温度为260 ℃时,当剪切速率达到116 s-1后,挤出压力产生剧烈振荡,熔体与管壁界面存在动态黏⁃滑转变特征,引起挤出物的振荡畸变和壁面滑移现象。同时,挤出温度的升高可以延缓挤出物不稳定流动的发生,引发振荡畸变形貌发生的剪切速率区间从116~522 s-1增加至152~686 s-1。
李雪华, 吴薇, 程浩, 贺苗, 盛宏航
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以平纹玻璃纤维织物和金属网混合铺层为增强体,环氧树脂和固化剂质量比100∶30为基体,采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)成型工艺制备含金属网玻璃纤维复合材料试样。通过对其进行拉伸和弯曲性能实验,研究金属网孔径和金属网层数对复合材料力学性能的影响规律。结果表明,金属网的引入能显著提升复合材料的力学性能,其中金属网孔径为2 mm×3 mm的复合材料在拉伸与弯曲性能方面表现最佳。因此,在不同金属网层数的条件下,本研究均选取孔径为2 mm×3 mm的金属网进行对比。数据分析揭示,随着金属网层数的增加,复合材料的拉伸性能呈现逐渐下降的趋势,而弯曲性能则逐渐增强。
王苏炜, 胡平, 宗胡曾, 薛平
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针对当前木塑制品密度高、韧性差等问题,采用化学发泡技术来赋予材料微孔化的结构特点,进而通过裂纹钝化等方式来实现木塑材料增强增韧的目标,推动其高性能化应用。为此,以偶氮二甲酰胺发泡剂和碳酸氢钠发泡剂为研究对象,通过分析其热稳定性来研究发泡剂热解行为对泡孔形态参数的影响规律,并借助配方优化来进一步探索不同产气量下试样的力学性能变化趋势。结果表明,相较于碳酸氢钠发泡母粒,经过与氧化锌复配后的偶氮二甲酰胺发泡剂更容易获得“小而密”的微孔结构,且其用量为1份时可以获得孔径均值71 μm、分布密度2.7×104 个/cm3的微孔结构并赋予试样6 kJ/m2的冲击强度以及9.7 MPa的拉伸强度和22.1 MPa的弯曲强度。
熊艺慧萌, 钱立军
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对近年来国内外聚硼硅氧烷(polyborosiloxane,PBS)的研究现状和发展动态进行了综述,重点介绍了聚硼硅氧烷的合成方式、作用机理、以及多功能复合材料的应用进展,最后文章指出聚硼硅氧烷未来研究和应用发展方向。
胡玉涛, 张伦, 乔梦娇, 马克, 宋红芹, 王莉, 万彩霞
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基于现有常规聚乙烯(PE)隔膜具有作为超滤膜和反渗透膜基体的潜在应用价值,针对常规PE隔膜还存在的亲水性差,孔隙率偏低导致水通量较低的缺点,探究了扩孔前后和亲水改性前后对聚乙烯隔膜孔隙结构与水通量的影响。一方面通过拉伸扩孔方式对隔膜孔隙结构进行调控,以提高孔隙率和孔径,降低孔隙曲折度,提高过滤效率,另一方面通过聚丙烯酸钠涂覆交联方式改善PE隔膜亲水性,使得改性后PE多孔膜在保证BSA截留率的同时提高水通量。结果表明,拉伸倍率为2倍时,孔隙率和孔隙曲折度基本达到最优状态,孔隙率提升至80 %,孔隙曲折度降至1.6;经拉伸扩孔和聚丙烯酸钠涂覆交联改性后的PE多孔膜亲水性得到显著提高,同时水通量与BSA截留率相比于纯PE隔膜得到明显提升;拉伸扩孔和涂覆改性后的PE多孔膜可直接作为超滤膜,同时可提供平整表面,利于界面聚合,可作为反渗透膜基体。
杨森
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采用熔融共混法制备了玻纤和碳纤协同增强的抗静电聚酰胺66(PA66)复合材料,进一步将二乙基次膦酸铝(ADP)和三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)阻燃剂引入抗静电PA66复合材料中,制备了无卤阻燃抗静电PA66复合材料,对其力学性能、电学性能和阻燃性能进行了表征。结果表明,随着碳纤含量增加,复合材料拉伸强度、弯曲强度和模量、冲击强度增加,其中10 %(质量分数,下同)碳纤和20 %玻纤增强复合材料具备良好的经济性和抗静电性能;MPP起到协效阻燃作用,大幅降低ADP添加量,13 %的ADP和2 %的MPP制备的复合材料3.2、1.6、0.8 mm样品阻燃达到V⁃0级,极限氧指数为34 %。
杜浩杰, 张莹, 黄剑, 孙华丽, 徐海云, 赵晓颖, 项爱民
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针对氯化聚氯乙烯(CPVC)加工温度窗口较窄、热稳定性较差等问题,根据CPVC结构特点及热解机制,首先探究CPVC合适的加工条件,为复配改性提供基础。然后通过复配改性和加工工艺优化的方法,探究选用热稳定剂Ca/Zn金属皂、甲基锡、TiO2对CPVC的热稳定性、塑化及热分解性的影响。通过转矩流变加工及前期塑化分析,CPVC加入TiO2后的最佳加工温度为145 ℃,剪切速率为45 r/min,加工时间为10 min;TiO2能在短期内促进CPVC的塑化;通过黄度指数及热重⁃红外分析发现,加入甲基锡能将CPVC的热解初始温度从240 ℃提升到250 ℃,通过转矩流变曲线分析发现,纯CPVC加工到810 s左右会发生热分解,甲基锡加入后有效地提升了CPVC的长期热稳定性。
王继, 白威, 武文慧, 王庆印, 王公应
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制备了具有不同—OH比例的Al⁃MIL⁃53⁃OHx材料,并通过红外光谱、热重分析、X射线衍射、透射电子显微镜和N2低温物理吸附对材料的热稳定性和结构进行了表征。同时考察了不同Al⁃MIL⁃53⁃OHx用量、不同缩聚时间以及不同缩聚温度对于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)黏度以及分子量的影响。结果表明,羟基的引入有助于缩短反应时间。
加工与应用
蒋子龙, 缪超, 张震, 陈伟, 荣喜, 张礼安
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综合分析了新能源汽车行业的发展趋势,并深入探讨了化工新材料在该领域的应用前景,特别关注了轻量化材料、高性能材料、可回收和生物基材料以及智能化材料。同时,指出目前化工新材料产业在新能源汽车领域的存在的问题和挑战,并提出了相应的发展建议,促进产业向更高质量的方向发展。
刘少岗, 邱丹丹, 张宪超, 王心悦
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使用响应面法研究了FDM参数对聚乳酸(PLA)材料形状记忆性能的影响。这些参数包括顶层与底层数、填充率、样件厚度、样件弯曲程度、样件打印方向和赋形温度。形状记忆性能通过形状恢复率与形状恢复时间两项响应变量来考量。采用Box⁃behnken design(BBD)建立了高阶模型,计算出形状记忆性能最优的参数组合,并与实验结果进行了比较。结果表明,样件形状恢复率与形状恢复时间关于实验结果和模型预测结果的相对误差分别为1.526 09 %、2.390 3 %。预测模型的准确性较好,对今后4D打印研究具有一定的借鉴意义。
王琛, 黄涵熠, 王天艺, 张晨赟
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通过简支梁冲击实验,探究了3个主要切片参数(打印方向、挤出温度、填充密度)对MEX 3D打印聚乳酸(PLA)模型冲击性能的影响,通过正交实验对切片参数进行了优化。结果表明,xzy方向打印的PLA模型冲击性能最好,xyz方向打印的PLA模型冲击性能居中,zyx方向打印的PLA模型冲击性能最差;随着挤出温度的升高和填充密度的增大,PLA模型的冲击强度增大,冲击性能越好;3个切片参数对PLA模型冲击性能的影响程度排序如下:填充密度>打印方向>挤出温度;优化后的切片参数为:xzy打印方向、210 ℃挤出温度、80 %填充密度,在此切片参数下打印的PLA模型冲击强度为6.89 kJ/m2、冲击性能最好。
王海, 周文
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以双向拉伸聚丙烯(BOPP)电容膜领域的全球专利数据为分析样本,从专利申请量、发展趋势、技术来源和分布地域、法律状态以及重点申请人的技术路线等多方面、多角度分析了国内外BOPP电容膜的专利布局情况,产业发展情况,重点分析了东丽公司在该领域的专利布局发展历程和专利保护策略,以期为国内企业的专利申请和保护策略提供参考。
陈利斌, 孙腾蛟
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采用熔融沉积工艺制造了碳纤维增强聚酰胺齿轮,基于响应面设计研究了层高、填充密度、栅格角度、打印速度和打印温度对磨损寿命的影响,利用灰狼优化算法得到了最优制造工艺。结果表明,层高、填充密度、栅格角度和打印温度是影响磨损寿命的显著因素,打印速度的影响不显著;在10个交互效应中,层高、填充密度、栅格角度和打印温度之间的交互效应对磨损寿命的影响显著;在5个二阶效应中,只有填充密度和栅格角度的二阶效应影响显著;以磨损寿命最大化为优化目标,灰狼优化算法经过100次迭代后,齿轮磨损寿命优化值超过了40 h,得到的最优熔融沉积成型参数为:层高0.2 mm,填充密度89 %,栅格角度45 °,打印速度72 mm/s,喷嘴温度278 ℃,齿轮磨损寿命试验值为41.41 h,与优化结果吻合。
程德宝, 李召勇, 韦恃怡, 项鲁冰, 赵晓颖, 项爱民
摘要 (
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设计了一种基于聚乙烯材料的高阻隔、高强度、轻质非金属输氢管道,通过设计开发具有内管层、阻隔层、增强层和外保护层,有效避免了金属管道的氢脆问题,同时克服了承受压力有限及气体渗透的缺点。其中内管层及外保护层由聚乙烯(PE)树脂构成,阻隔层由铝箔、乙烯⁃乙烯醇共聚物(EVOH)及改性后的线形低密度聚乙烯(PE⁃LLD)组成,增强层由涤纶丝构成。结果表明,开发的输氢管道具有承压结构强度高、盘卷柔韧性能好、高阻隔、高强度,且抗气体渗透严密、使用寿命长等特点,能够满足氢能输送的要求。将为氢气输送行业提供一种操作安全、持久且高效的输氢管道方案,进而对氢能的能量转换及未来价值链的发展做出重要贡献。
助剂
张正, 陈乐, 李杰, 段顺, 李长金, 李方全
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总结了几种可以用在防护材料中的光活性抗微生物剂,并讨论了其微生物灭活原理及其在抗菌抗病毒材料中的应用,希望对光活性抗菌抗病毒医用防护材料的设计和发展提供一定参考。
塑料与环境
孟坤, 曹金鹏, 张彦君, 王二龙, 陈敏剑
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简要综述了废塑料回收当前的回收状况和研究进展,并分别介绍了物理回收和化学回收在近几年取得的成果,提出了目前急需解决的问题,并对未来发展进行了展望。
机械与模具
毕超, 赵冲, 邬明均, 嵇耀, 滕祖荣, 左仕博, 殷德举
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介绍了一种螺杆组合分析算法。该算法在获得螺杆元件工作性能数据库的基础上,通过区分元件的输送特性,得到物料的填充状态。并根据填充状态得到给定工况下的相关性能的评价指标,包括填充及压力分布状态、螺杆剪切塑化能力、物料反作用载荷、螺杆运行功率和比能耗等方面。应用该算法对ϕ380大型双螺杆挤压造粒机组用于PE造粒的典型螺杆组合进行了分析。为系统性构建螺杆组合分析算法提供了有效的理论支持。
李凌华
摘要 (
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分析了分体式空调器室内机底座的结构,设计了一套在定模与动模都设置了顶出机构的注塑模具。为了使定模方向的、又长又高的筋位脱模,并为了克服开模时形成的真空,设计了定模顶出机构;对于产品外侧的筋位与底壁,设计了由斜导柱驱动的滑块机构;对于底壁上的扣位,设计了由双斜面斜楔驱动的滑块机构;对于通风口上方的V形槽,以及下方的3个扣位,共用一个滑块机构脱模;对于产品右上角的小圆柱孔和左右两侧的出水管,由于倾斜角度较大,分别设计了不同结构的斜抽芯机构;对于位于通风口中间的筋位,设计斜顶结构;为了保证注塑质量,采用热流道进行浇注,并将浇口位置的侧壁设置成圆柱形。为了保证模温均匀,根据模具结构设计随形冷却水路。
冯超, 汪顺国, 朱坚
摘要 (
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全面总结了不同3D打印技术在模具制造领域的应用,展望了模具智能化制造未来发展方向。
综述
王勇, 孙小杰, 王荣, 孙苗苗
摘要 (
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全面系统地总结了聚乙醇酸(PGA)共聚改性方面的最新研究进展,涵盖嵌段共聚和无规共聚的设计策略,以及共聚体系对材料结晶性、力学性能和降解行为的影响。此外,还探讨了PGA与其他高分子材料的共混改性研究,包括如何通过物理共混改善PGA的韧性和加工性能。
何林飞, 彭盼盼, 杨建军, 吴庆云, 吴明元, 张建安, 刘久逸
摘要 (
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综述了聚乙烯醇缩丁醛(PVB)树脂的结构、性能、用途、合成机理以及最新合成工艺的研究进展,并从新型催化剂的使用、新型分散剂的使用、新型反应器生产技术、以及人工网络模型及算法对 PVB树脂生产工艺的优化与指导4个方面对PVB树脂合成工艺的研究现状进行了深入分析。为未来高性能PVB树脂的生产和研发方向提供一定的指导性。