行业分析
张鹏程, 周大纲, 傅峰, 郑依铭, 陈建峰
摘要 (
94 )
PDF (1233 KB)(
21
)
HTML (
1 )
系统梳理了我国土工合成材料行业的发展现状、核心进展及未来方向。当前,我国已跻身全球土工合成材料产品制造大国与工程应用强国,整体制造技术接近乃至达到国际先进水平,形成了跨多行业的标准体系与完善的工程应用流程,建立了多层次人才培养体系。同时,行业仍面临挑战:行业呈多头管理格局,尚未形成技术主导,高端市场仍被国际品牌占据。最后,文章围绕优化行业管理、促进科技进步、加强工程应用进行了展望,为产业高质量发展提供参考。
王龙
摘要 (
47 )
PDF (779 KB)(
18
)
HTML (
5 )
概述了煤基聚烯烃在资源禀赋、成本竞争力与自主技术等方面的既有优势,深入分析了其在工艺积累、产品结构高端化及低碳转型路径中所面临的现实挑战。研究指出,煤基聚烯烃产业需从规模扩张转向以质量与价值为核心的发展模式,推动企业构建烯烃制备与绿氢等低碳能源协同耦合工艺,持续推进碳减排战略,并探索符合区域特色的产业链协同路径,以实现高质量与可持续发展。
材料与性能
李顺美, 章栋, 许乐瑶, 冀蓉蓉, 董世星, 周凌, 赵西坡
摘要 (
49 )
PDF (1175 KB)(
14
)
HTML (
1 )
系统综述了熔融缩聚法制备聚乳酸(PLA)的催化剂体系,如锡类和钛系等金属催化剂,稀土类及磷钨杂多酸等低毒绿色催化剂,重点探讨催化机制及其对产物性能的影响。二元及多元复合催化剂体系具有协同效应,充分发挥催化活性,提升反应速率、产物光学纯度及热稳定性等特点。同时,重点分析了复合催化剂体系与分步催化工艺的的协同效应,为绿色、可控合成高性能PLA提供理论依据与技术路径。未来需进一步探索低毒、绿色高效催化体系,发挥催化剂协同效应,优化添加工艺和聚合动力学,实现高分子量PLA的合成。
柏安江, 秦雨, 蔡璐, 赵永龙, 章家立
摘要 (
54 )
PDF (1148 KB)(
9
)
HTML (
1 )
以双酚E氰酸酯树脂(BEDCy)为基体树脂,选用乙酰丙酮铝[Zn(acac)2]/二烯丙基双酚A(DBA)为混合催化剂,并以聚醚砜(PES)作为增韧剂,制备了一种低温固化且高韧性的氰酸酯胶黏剂。采用差示扫描量热法(DSC)、傅里叶变换红外光谱分析法和热重分析对DBA的催化效果进行了评价。并通过冲击试验、剪切试验以及热重分析探究不同比例的聚醚砜(PES)对BEDCy力学性能和热稳定性能的影响。结果表明,相较于单独使用Zn(acac)2催化BEDCy,酚类化合物和Zn(acac)2构成的混合催化剂有更好的催化效果,其中6 %DBA与0.05 %Zn(acac)2对BEDCy固化的催化效果最佳,其DSC曲线的峰温从218 ℃降到了194 ℃,实现了在200 ℃以下的完全固化;与壬基酚(NoP)/Zn(acac)2/BEDCy体系相比,DBA/Zn(acac)2/BEDCy体系具有更好的固化性能和热稳定性;以5 %PES作为CE的增韧剂时,粘接强度比未改性的CE树脂提高了64 %;且其5 %热失重温度达到了430 ℃,具有良好的耐热性,实现了胶黏剂耐温性和韧性上的统一。
贺祺祥, 郝艳玲, 高奇奇, 王世慧
摘要 (
63 )
PDF (2438 KB)(
6
)
HTML (
1 )
采用流延法在玉米淀粉基质中引入二氧化钛纳米粒子和洛神花提取物(RE)制备了纳米复合薄膜,通过扫描电子显微镜和红外光谱对复合膜的微观形貌和结构进行了表征,并对薄膜的拉伸性能、阻隔性能及抗菌活性进行了研究。结果表明,TiO2纳米粒子、洛神花提取物与淀粉分子之间有良好的相容性和相互协同作用,含有洛神花提取物和TiO2纳米粒子的淀粉薄膜拉伸性能和阻隔性能得到了明显的改善,复合薄膜的抗氧化性主要受RE的影响,抗菌性与TiO2和RE均有关;与淀粉膜相比,纳米复合膜的拉伸强度提高了53.3 %,水蒸气透过系数降低了27.1 %,该复合膜对紫外线有较好的隔离效果,同时表现出一定的抗菌活性和抗氧化性能,在食品包装方面有潜在的应用价值。
国江, 许梦伊, 黄想, 郝好, 游峰, 李晨健, 江学良
摘要 (
45 )
PDF (1472 KB)(
11
)
HTML (
1 )
在纳米氧化锆(纳米ZrO2)表面接枝氨基(NH2), 并与马来酸酐接枝聚丙烯(PP⁃g⁃MAH)和聚丙烯(PP)进行共混挤出,得到复合粒料。随后,通过流延及双轴拉伸工艺制备得到改性氧化锆/聚丙烯复合介电薄膜(NH2⁃ZrO2/PP⁃g⁃MAH/PP)。在NH2⁃ZrO2/PP⁃g⁃MAH/PP介电薄膜中,通过NH2⁃ZrO2与PP⁃g⁃MAH进行反应,将PP接枝在NH2⁃ZrO2表面,以提高ZrO2在PP基体中的分散性和相容性。同时,探究NH2⁃ZrO2/PP⁃g⁃MAH/PP复合薄膜的介电性能,热学性能和力学性能。结果表明,相关改性方法赋予了NH2⁃ZrO2/PP⁃g⁃MAH/PP的高的介电常数和击穿电压,同时显著地降低的介电损耗;在1kH测试频率下时,当NH2⁃ZrO2含量为2.5 %时,NH2⁃ZrO2/PP⁃g⁃MAH/PP复合薄膜的介电常数相较于PP(2.25)提升至4.46,击穿场强可达到492 MV/m;同时,介电损耗降低至0.002 5。
刘运学, 史息凡, 范兆荣, 谷亚新, 李香玉, 王晓丹
摘要 (
45 )
PDF (1887 KB)(
4
)
HTML (
1 )
以环氧大豆油与甲醇为原料在催化剂四氟硼酸的作用下制得大豆油基多元醇,然后与2,4⁃甲苯二异氰酸酯(TDI)反应制得大豆油基聚氨酯预聚体。采用傅里叶红外光谱对其微观结构进行表征。将聚氨酯预聚体涂在马口铁上,室温干燥7天后,对涂膜性能进行测试和表征,研究了n(—NCO)/n(—OH)(R值)与反应条件对涂膜接触角、物理性能和耐腐蚀性的影响。结果表明,当R值为2∶1,反应温度为70~75 ℃、反应时间为2 h时,得到的涂膜综合性能最佳。
马志辉, 蒋志行, 杨宁宁, 索荣, 俞杨涛, 曹新鑫
摘要 (
61 )
PDF (1238 KB)(
8
)
HTML (
1 )
采用转矩流变仪熔融共混制备了新型乙烯⁃丙烯酸丁酯共聚物(EBA)/导电炭黑(CB)半导电屏蔽料,系统研究了不同比表面积、不同含量的乙炔炭黑ACB(G30和H140G)对高压电缆半导电屏蔽材料体积电阻率、力学性能及流动性能的影响。通过扫描电子显微镜分析了ACB和炉法炭黑(CCB)在EBA基体中的分散情况。并对两种CB制备的电缆屏蔽料进行性能对比。结果表明,当G30和H140G添加量均为35 %时复合材料的体积电阻率最低,分别为21.89 Ω·cm和7.86 Ω·cm,相比EBA/CCB复合材料而言,EBA/ACB复合材料有着更加优越的导电性能。
董国超, 徐亮, 黄艳灵, 吕玲芳, 陈世盛, 杜慧, 刘涛
摘要 (
57 )
PDF (1244 KB)(
9
)
HTML (
2 )
在新料聚酰胺(VPA6)中加入一定比例的消费后聚酰胺(PCR⁃PA6),制得一系列不同再生含量的聚酰胺(PA6)改性材料,进而研究不同添加比例对材料拉伸、弯曲、冲击和热性能的影响规律。结果表明,随着再生比例的提高,再生材料各项相关性能呈现下降趋势;当PCR⁃PA6占比不超过20 %时(质量分数,下同),再生材料的强度和塑性保持率均在90 %以上,可以满足车用塑料技术要求;选用PCR⁃PA6占比为20 %的再生材料作为原材料,用于导流罩支架开发,经测试满足零件低温冲击、高低温交变、光老化等技术要求;通过7 500 km装车综合路试,外观和结构良好,满足使用寿命要求。
柯俊沐, 林渊智, 苏羽航, 余立, 黄益飞, 吴炳林, 杨文卿
摘要 (
59 )
PDF (1542 KB)(
7
)
HTML (
1 )
以聚丁二酸丁二醇酯(PBS)为基体,通过反应挤出的方法,在过氧化苯甲酰(BPO)引发下,将1,6⁃己二酯二丙烯酸酯(HDDA)接枝在PBS的主链上,采用红外光谱分析仪、核磁共振氢谱仪、转矩流变仪、凝胶渗透色谱法、差示扫描量热仪、X射线衍射仪、冲击试验机、拉力试验机等表征手段对样品进行测试与分析。结果表明,HDDA成功接枝到PBS主链上,无凝胶化,即长支链PBS分子链间形成三维物理缠结;当PBS∶HDDA∶BPO=100∶3∶0.3时,数据在TQ analyst软件中建立模型,测其接枝率0.83 %;长支链的引入,降低了PBS的结晶度,分子链间的物理缠结点可作为“成核点”,促进结晶;当HDDA为3份时,扭矩由1.73 N·m提高至8.17 N·m,数均分子量Mn为44 825 g/moL,重均分子量Mw为184 921 g/moL,改善了PBS的力学性能,提高了熔体强度。
加工与应用
郭恒瑞, 王飞, 白彦军, 毕经新, 程千帅, 杨文钊, 王文卓
摘要 (
41 )
PDF (3752 KB)(
7
)
HTML (
1 )
创新性地提出基于聚酰亚胺(PI)基材的液态金属柔性电路线封装3D打印技术研究。通过调节固态基底亚胺化程度和液态封装层线宽,调控基底的溶解进而控制电路的沉降。同时研究了不同工艺参数对PI基底层厚度及表面粗糙度、电路和封装层线宽的影响规律,利用提出的方法制备了柔性电路样品,并对其进行了弯曲和扭转性能测试。结果表明,电路沉降率最低可以降至8 %;在不同弯曲直径(3.5~2 cm)下分别循环弯曲100次,电阻变化率均保持在0.54 %以下;同样,在90 °~360 °扭转范围内分别循环扭转100次,电阻变化率也均低于0.45 %;基于提出的方法制备了PI基的柔性LED电路板,在不同角度的弯曲扭转形变环境中,该器件展现出了良好的柔韧性和电路连接的稳定性。
雷经发, 吴文奇, 孙虹, 刘涛, 王璐
摘要 (
54 )
PDF (2761 KB)(
5
)
HTML (
1 )
采用熔融共混法制备聚乳酸(PLA)/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)复合线材,再经熔融沉积成型(FDM)以五种沉积角度(0 °、45 °、90 °、45 °/45 °、90 °/0 °)制得PLA/TPU共混试样。研究了沉积角度对力学性能和破坏模式的影响以及TPU改性PLA基共混物用于FDM的增韧效果。结果表明,沉积角度对力学性能和表面粗糙度影响显著,单向沉积角度α为0°时力学性能最佳,表面粗糙度Sa值最低,TPU对PLA增韧效果较好,5种沉积角度的试样断裂伸长率平均提高了16倍以上(1 649.12 %),拉伸强度和弹性模量平均降低了20.72 %和47.65 %;FDM试样在单轴拉伸加载下具有两种破坏模式,可以通过调控沉积角度来实现相互转换;细丝扭转现象是影响交替沉积试样的断裂伸长率比单向沉积更高的关键因素。
孙晨昊, 黄志刚, 吴运涛, 刘子豪
摘要 (
62 )
PDF (1878 KB)(
8
)
HTML (
2 )
以聚乳酸(PLA)为例,研究螺杆开槽对异向双螺杆流道分布规律的影响。以标准的异向双螺杆挤出机作为对照组,研究异向双螺杆挤出机螺杆开槽数量对于挤出特性的影响。将螺杆和流道的几何模型分网后,使用Polyflow流体仿真软件进行模拟,仿真过程中添加示踪粒子并对其运动状态进行研究。结果表明,在螺杆以60 r/min的条件下,由于物料在开槽处堆积,开槽螺杆的建压能力要优于标准螺杆,随着开槽数目增加,挤出机建压能力减弱,其次螺杆开槽增加了在C型室中物料的不规则流动与停留时间,改善了异向双螺杆挤出机的轴向混合性能和混合均匀性,但是由于结构变得复杂,导致螺杆的自清洁能力下降,综合来看,聚乳酸在开三槽的螺杆中挤出效果最好。
庞亚男, 高建荣
摘要 (
73 )
PDF (1664 KB)(
10
)
HTML (
1 )
使用亚油酸改性纳米CaCO3并通过熔融共混的方法制备了PVC/改性纳米CaCO3复合材料,研究了改性纳米CaCO3对PVC复合材料的力学以及阻燃抑烟性能的影响。结果表明,改性纳米CaCO3掺杂后被PVC紧密包裹,当添加量达到5 %(质量分数,下同)时,PVC复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均达到了最大值16.5 MPa和412.5 %,相较纯PVC分别提高了47.32 %、32.3 %;添加5 % 改性纳米CaCO3的复合材料放热峰值降低至最小值398.1 kW/m2,总热释放降至116.1 MJ/m2,改性纳米CaCO3的引入加速了PVC成炭,使得燃烧过程中的氧化反应不完全,增大复合材料燃烧时CO的生成速率,降低了CO2的生成速率,复合材料的LOI值可达39.0 %,UL 94为V⁃0级。因此,其具有优异的阻燃抑烟性能,可以广泛应用于建筑防火材料领域。
助剂
段金胜, 柳召刚, 李沂霖, 贾培杰, 吴书欣
摘要 (
52 )
PDF (1171 KB)(
5
)
HTML (
1 )
通过共沉淀⁃水热法制备镁铝镧水滑石(MgAlLa⁃LDHs)及其肌氨酸插层铝镧水滑石(MgAlLa⁃N⁃LDHs),并研究其对PVC性能的影响。结果表明,肌氨酸改性后,水滑石层间距显著增大,分散性提高;MgAlLa⁃N⁃LDHs具有更优异的热稳定性能;其在PVC基体中表现出良好的相容性,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率显著增强;改性稀土水滑石提高了PVC的热稳定性;静态与动态热稳定性测试进一步证实了其对PVC降解的显著抑制作用,有效延长了材料的使用寿命;综合性能评估显示,MgAlLa⁃N⁃LDHs可作为高效环保型PVC热稳定剂,为其实际应用提供了理论和实验支持。
孙锦游, 陈奕燊, 陈勇军, 林明华, 王瑶, 王华, 郑斌, 李靖, 李红强, 曾幸荣, 赖学军
摘要 (
29 )
PDF (3666 KB)(
7
)
HTML (
1 )
以六氯三聚磷腈(HCCP)、笼状磷酸酯(PEPA)、N⁃烷氧基受阻胺(T152)和磷酸锆纳米片(ZrP)等为原料,制备了ZrP修饰单组分聚磷腈膨胀型阻燃剂(RQPZS⁃ZrP),并将其用于阻燃聚丙烯(PP)。研究了T152、ZrP和RQPZS⁃ZrP的用量及配比对PP/RQPZS⁃ZrP阻燃性能和热稳定性能等的影响,深入探讨并揭示了RQPZS⁃ZrP对PP的阻燃作用机理。结果表明,当RQPZS⁃ZrP的用量为25 %(质量分数,下同)时,PP/RQPZS⁃ZrP的极限氧指数(LOI)提高至30.3 %,并通过UL 94 V⁃0级,其热释放速率峰值、总热释放速率和总烟释放量较PP分别降低了82.3 %、45.3 %和48.0 %;在燃烧过程中,RQPZS⁃ZrP的磷腈环和笼状磷酸酯经酯化、环化和交联等分子内成炭反应,形成致密的膨胀炭层,有效抑制了PP的降解和燃烧;RQPZS⁃ZrP的N⁃烷氧基受阻胺基团发挥了自由基猝灭作用,抑制PP的降解;而ZrP纳米片发挥了催化成炭作用,促进PP交联成炭,形成类石墨结构的致密炭层,同时充当膨胀炭层的支撑骨架,提高炭层的强度和阻隔作用。
塑料与环境
唐君兰, 李斌, 毛安琪, 杨勇
摘要 (
131 )
PDF (1474 KB)(
9
)
HTML (
1 )
利用生命周期评价(LCA)耦合循环足迹公式(CFF)量化特定再生塑料在餐盒行业的环境足迹,并评估其环境效益。结果表明,从废弃餐盒回收到聚丙烯(PP)粒子再生全过程中引起的全球变暖潜能(GWP)、非生物性化石能源消耗(ADFf)、人体毒性(HTP)、臭氧层损耗(ODP)、酸化潜能(AP)、富营养化潜能(EP)分别为1.837 kg CO2eq、39.766 MJ、4.218 kg 1,4⁃DB eq、3.275E⁃08 kg CFC⁃11 eq、0.006 kg SO2 eq、0.002 kg PO4eq,其中,各环境影响指标中原材料废弃餐盒的排放均占比最高,为84.0 %~94.9 %,电力排放贡献度为1.60 %~14.0 %;与原生PP加工相比,再生PP的GWP下降49.5 %,归一化结果表明GWP、ADFf、HTP的排放加和在情景A和情景B中分别占总体环境负荷的85.2 %、88.1 %;敏感性分析显示,不同的环境负荷分配方法对再生塑料的环境影响评估结果有显著影响;截止分配方法下,再利用产品的环境影响最低,而50/50分配法可能导致对二次利用产品的环境影响高估。
黄慧敏, 徐睿杰, 雷彩虹
摘要 (
45 )
PDF (1232 KB)(
7
)
HTML (
1 )
采用工业聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)树脂,通过恒温恒湿环境调控其分子量基础上,引入不同结构的松香类增黏树脂,表征了压敏胶的高温流变性能以及与钢板的剥离强度。结果表明,加入歧化松香的PBAT基热熔压敏胶表现出较大的180 °剥离强度为5.39 N/25 mm,以及较强的润湿被黏物的能力,流变测试表现出较大模量,黏弹窗口发现该热熔压敏胶可用作剥离型压敏胶。
机械与模具
李明华, 薛平, 王斌, 赵荣, 韩民园, 张帅, 韩京京
摘要 (
53 )
PDF (4407 KB)(
8
)
HTML (
2 )
为了提高含能材料在双螺杆挤出机生产过程中的安全性和加工效率,通过EDEM、Ludovic和Polyflow仿真软件对设计的平行同向双螺杆挤出过程进行模拟仿真,开展工艺条件对工艺过程安全性影响模拟仿真研究,得到含能材料在双螺杆挤出机混合塑化过程中的温度、压力和平均停留时间等参数,进而分析加工过程的安全性。结果表明,当螺杆转速为12 r/min时,加料速率推荐范围为5.6~8.4 kg/h;当螺杆转速为15 r/min时,加料速率推荐范围为5.6~11.2 kg/h,在此范围内有利于提高加工过程的安全性;物料的物性参数(幂律指数、稠度系数)对挤出的安全性影响较明显,因此实际试验中,需根据不同的工艺阶段,采用适当范围水分含量的物料,以提高加工的安全性。
综述
侯钦正, 李好义, 罗燊, 李长金, 司道星, 杨卫民, 丁玉梅, 迟斌
摘要 (
80 )
PDF (1822 KB)(
17
)
HTML (
2 )
对超临界流体辅助聚合物加工技术的研究情况进行综述,主要介绍超临界流体的原理及特性,并就目前主要的超临界辅助纺丝、发泡、共混改性加工技术,从技术概况、工艺原理、主要装置、研究进展以及未来方向进行综述,以期为超临界辅助加工技术的发展和应用提供参考。
包罗, 李新冬, 朱勤燕, 郏江辉, 于思伟, 蔡勐, 钟招煌
摘要 (
48 )
PDF (2152 KB)(
12
)
HTML (
3 )
在深入研究国内外MXene纳滤膜最新进展的基础上,对MXene的合成方法进行了系统的介绍,归纳总结了MXene纳滤膜的构建方式及其相应优点,着重对MXene在NF膜中所发挥的作用进行了深入的分析,并针对MXene纳滤膜目前存在的问题以及未来可能的研究方向进行了讨论与展望,以期为该领域的发展提供新的思路和方向。
刘怡, 师文钊, 刘瑾姝, 陆少锋, 董涧锟, 陈元鹏
摘要 (
48 )
PDF (2900 KB)(
18
)
HTML (
1 )
综述了热塑性弹性体丁苯⁃乙烯⁃丁二烯⁃苯乙烯嵌段共聚物(styrene⁃butadiene butadiene⁃styrene block copolymer,SEBS)基复合相变材料的结构设计及其热特性、介电性能及柔性性能等,阐述了其在电子元器件、建筑节能、人体热管理等领域的应用进展,并展望了高性能、功能化和高附加值的SEBS基复合相变材料及未来的应用领域拓展。
杨小涵, 张浩, 陈瑞, 杨晨光, 李沐芳, 王雯雯
摘要 (
46 )
PDF (616 KB)(
20
)
HTML (
2 )
综述了聚酰胺6树脂及纤维的功能化改性研究,为开发功能性、高附加值聚酰胺产品开拓思路,以满足更多领域的应用需求。