本期目录

2018年 32卷 06期 刊出日期：2018-06-26 上一期 下一期

综述

纤维增强树脂基复合材料固化工艺的发展

刘怡 朱光明

2018, 32 (06): 1-9; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.001

摘要 ( 698 )

综述了纤维增强树脂基复合材料目前常用的和最新研究的4种固化方式，包括热压罐固化、电子束固化、微波固化以及激光固化，分别讨论了4种固化方式的成型工艺、固化机理、优缺点和现存的技术问题及其解决方法，并介绍了国内外与此相关的最新研究，最后对复合材料固化技术的发展进行了探究与展望。

聚合物/石墨烯复合材料的多功能化研究进展

刘沙沙 贾仕奎 晋嘉琪 杨锦 郭香

2018, 32 (06): 10-19; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.002

摘要 ( 705 )

综述了国内外石墨烯的最新量产现状及其自修复研究，详细阐述了聚合物/石墨烯复合材料的自我修复、药物控释、金属防腐、导电、光催化、吸波、储能等多功能化最新进展，特别对在生物医学领域、电子领域及新能源领域具有的应用前景进行了展望。

聚乳酸在剪切作用下的结晶行为研究进展

朱文利 王迪 刘祯

2018, 32 (06): 20-27; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.003

摘要 ( 677 )

综述了剪切作用对聚乳酸（PLA）结晶动力学、晶体形态和晶型的影响；可以看出剪切对PLA的结晶动力学有显著的促进作用，如缩短结晶诱导时间，提高晶核生长速率并最终提高PLA的结晶度；施加剪切作用时，PLA得到的晶体主要是点晶、柱晶甚至串晶，说明剪切对PLA晶体形态有显著的改善作用；剪切也能促使PLA进行α′-α相转变，即对其晶体结构的完善产生积极影响。

材料与性能

低温冷拉对具有排核片晶结构的PVDF微孔膜成孔的影响

任州之 赵梦 杨鸣波 冯建明

2018, 32 (06): 28-34; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.004

摘要 ( 565 )

采用聚偏氟乙烯（PVDF）材料制备锂电池用微孔膜，使用熔体挤出拉伸法制备了预制膜片，通过牵伸比的调节成功获得了拥有排核片晶结构的预制膜片。结果表明，该预制膜具有沿着流动方向的高取向度。退火后，在拉伸预制膜成孔的过程中，由于PVDF松弛时间较短，即使预制膜具有排核片晶结构，在常温下的成孔效果也较差；根据时温等效原理，降低冷拉时的拉伸温度，可以达到与提高松弛时间同样的效果；对比室温下冷拉和-20 ℃低温下冷拉膜片的扫描电子显微镜照片，低温冷拉后的膜片具有更多的孔结构和更好的孔分布情况，并初步探索了低温拉伸条件对于成孔促进作用的成孔机理。

高温本体聚合合成ACS树脂的接枝率研究

满子博 梁帅 孟庆新 曹春雷 张会轩

2018, 32 (06): 35-39; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.005

摘要 ( 616 )

研究了聚合条件、配方组成及氯化聚乙烯(CPE)的氯化度对高温本体聚合合成丙烯腈(AN)CPE苯乙烯(St)接枝共聚物（ACS）树脂接枝率的影响。结果表明，本体聚合合成ACS树脂过程中接枝反应主要发生在聚合转化率低于50 %的低转化率阶段；反应温度、引发剂及链转移剂用量是影响本体聚合合成ACS接枝率的主要因素；提高聚合反应温度、增加引发剂和链转移剂浓度均会导致接枝率显著下降；St/AN的质量比、CPE橡胶的含量及氯化度对接枝率的影响较小。

树脂类型对PVC溶胶流变性能的影响

吉玉碧 石敏 王醴均 龚维 谭红

2018, 32 (06): 40-45; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.006

摘要 ( 691 )

研究了不同生产方法糊树脂制备的聚氯乙烯（PVC）溶胶，在旋转流变仪程序升温模式下的流变性能。通过扫描电子显微镜、激光粒度仪和凝胶渗透色谱仪研究了PVC糊树脂的颗粒形貌、粒度及分布以及相对分子质量及相对分子质量分布特征，从而建立了PVC溶胶流变性能参数与糊树脂特性参数间的关系。结果表明，随着温度的升高，PVC溶胶的储能模量、损耗模量和复数黏度等流变参数呈非正态分布变化趋势，可分为4个阶段：前三阶段，流变参数先降低，后由缓慢升高至急速升高，形成一个肩峰并达到一个最大值，黏度变化趋势与树脂颗粒形态有关；第四阶段，流变参数逐步变小，黏度主要受树脂相对分子质量及相对分子质量分布的影响。

MCC对PLA/PPC复合材料力学性能与热稳定性的影响

桑东英 程丹 于光华 刘雅欣 张秀成 刘丽华 张野

2018, 32 (06): 46-52; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.007

摘要 ( 791 )

以微晶纤维素(MCC)作为改性剂，马来酸酐接枝聚乳酸(PLAgMAH)为界面相容剂，聚乳酸(PLA)、聚碳酸亚丙酯(PPC)为基体，通过熔融共混法制得PLA/PPC/MCC三元复合材料。采用控温拉伸、动态热分析、扫描电子显微镜以及热失重分析等方法研究了MCC对PLA/PPC的力学性能和热稳定性。结果表明，PLA/PPC/MCC三元复合材料的拉伸强度提高了12.7 %，玻璃化转变温度（Tg）提高了9.8 ℃；PLAgMAH的加入可以改善PLA/PPC/MCC三元复合材料的界面性质,从而提高力学性能和热稳定性；当PLAgMAH的添加量为5 %（质量分数，下同）时，三元复合材料在常温下的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了53.7 %、43.1 %和18.5 %；在60 ℃下三元复合材料的断裂强度提高了80 %；热降解温度以及最大失重温度与PLA/PPC相比分别提高了25.31 ℃和61.83 ℃。

PE-LD/石蜡复合相变储能材料的制备及性能研究

谷亚新 关志猛 鄢东茂

2018, 32 (06): 53-58; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.008

摘要 ( 797 )

以固体石蜡、低密度聚乙烯（PE-LD）为原料，乙烯基三乙氧基硅烷改性的膨胀石墨/硅藻土为填料，过氧化二异丙苯（DCP）为交联剂，制备复合相变储能材料。研究了石蜡含量及改性后硅藻土/膨胀石墨用量对复合材料热稳定性及导热性的影响，探讨了DCP含量对复合相变材料微观结构、力学性能的影响。结果表明，当石蜡含量为60 %（质量分数，下同）时,热稳定性良好，相变潜热和相变温度更合适；膨胀石墨及硅藻土的加入对复合相变材料热稳定性均有提升，且无机填料含量为4.6 %时达到最大值，膨胀石墨对复合材料热稳定性改良效果强于硅藻土；膨胀石墨的加入对复合相变材料导热性能有所提升，当膨胀石墨含量为4.6 %时，热导率为对比样的384.38 %；DCP的加入使复合相变材料的力学性能有所增强，且含量在3 %时综合性能良好。

材料组分对PP/PE-LD水发泡注塑件延展性能的影响

谭啸天 周应国 张竞

2018, 32 (06): 59-64; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.009

摘要 ( 743 )

以水为发泡剂在常规注塑机中制得具有不同材料组分的聚丙烯（PP）/低密度聚乙烯（PE-LD）共混物微孔制件，并对该制件进行力学性能测试及微观结构表征。结果表明，微孔的存在能够提高PP/PE-LD材料的延展性能，而不同的PP/PE-LD组分对制件的微孔结构及力学性能均有较大影响；当PP含量为90 %~50 %（质量分数，下同）时，PP与PELD两相的相容性较差，导致PP/PE-LD共混物形成泡孔更加容易，微孔的分布更加均匀，从而其延展性更易提高。

双向拉伸聚丙烯薄膜在有机二氧化硅颗粒共存下的结晶结构和形态

张敏 常欢 李东立 许文才 付亚波

2018, 32 (06): 65-71; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.010

摘要 ( 519 )

通过乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)对纳米二氧化硅(SiO2)颗粒进行表面处理，然后与聚丙烯(PP)熔融共混制备了一种PP/纳米SiO2/EVA共混物，并且以此为原料制备了一种表层改性的双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜。采用扫描电子显微镜分析表层的表面和其断面特殊的形貌，通过X射线衍射仪测试分析了改性薄膜结晶度、分子取向、晶粒尺寸，利用正电子湮没谱验证了改性薄膜中空穴的存在，研究结晶结构和形态与溶剂残留之间的关系。结果表明，相比于未改性的PP薄膜，在双向拉伸的情况下，改性后的BOPP薄膜中具有较高的结晶度和较小的晶粒尺寸，并且具有致密的表层结构和网状纤维束结构，这些特殊结构使得乙酸乙酯溶剂在薄膜中的扩散系数和溶解度减小，薄膜的力学性能得到显著提高。

原位反应法制备聚乳酸/聚氨酯共混物及性能

王玉龙 闫鹤轩 贺玉龙 刘凉冰 李振中

2018, 32 (06): 72-78; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.011

摘要 ( 671 )

以聚乳酸（PLA）、聚四氢呋喃醚二醇（PTMG）和液化4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯（L-MDI）为原料，通过原位反应法制备了PLA/聚氨酯（PU）共混物，研究了PLA/PU共混物的反应原理、力学性能、断面形貌、动态流变性能以及结晶性能。结果表明，在原位反应中有微交联结构PU生成，且伴随着PLA的扩链和枝化反应；PLA/PU共混物的韧性得到显著提高，当PU含量为30 %（质量分数，下同）时，共混物的断裂伸长率、断裂韧性和缺口冲击强度分别达到230 %、134.13 MJ/m3和34.19 kJ/m2，较纯PLA分别增加了16.6、8.1和11.1倍，此时拉伸强度仍保持在较高水平（49.7 MPa）；纯PLA和PLA/PU共混物熔体均为假塑性流体，共混物具有更高的储能模量和复数黏度；PLA/PU共混物比纯PLA的结晶速率高，晶体完善程度高。

端氨基丁腈橡胶增韧环氧树脂性能研究

卢亚汝 周影影 杨常清

2018, 32 (06): 79-83; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.012

摘要 ( 636 )

采用端氨基液体丁腈橡胶（ATBN）对环氧树脂（EP）/聚醚胺（D230）体系进行增韧研究，探究了ATBN的加入对树脂体系凝胶时间、力学性能、断面微观形貌、耐热性能的影响。结果表明，当ATBN的含量为15份（质量份，下同）时，增韧效果最为明显，EP/D230/ATBN体系的冲击强度比未增韧的体系提高了65 %，弯曲强度提高了14 %，拉伸剪切强度提高了73 %。

加工与应用

混炼机横截面PP熔体液滴分散过程的数值模拟研究

郝玉婷 陈涛 马玉录 谢林生

2018, 32 (06): 84-91; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.013

摘要 ( 464 )

对Fluent进行二次开发，通过用户自定义函数，将黏弹性流体的动量方程和变形张量输运方程加载到Fluent中，从而实现了对聚合物黏弹性流体流动的模拟。采用VOF界面追踪方法，对聚合物熔体中的单个液滴在混炼机横截面流场作用下发生的变形、破碎行为和二次团聚过程进行了分析研究。探讨了液滴在混炼腔复杂流场中的分散过程和微观结构的形成机理，对揭示共混改性过程中分散相织态结构发展演变过程和机理具有指导意义。结果表明，PP液滴在混炼过程中经历了变形、破碎、聚并过程；PP液滴在C形区发生了不均匀变形行为，在相互作用窗混沌流场下发生了拉伸、挤压、交叉行为；PP液滴的破碎行为包括毛细不稳破碎、末端夹断以及在螺棱背风面的松弛破碎。

3D打印参数对制品层间黏结性能的影响

喻红 杨梦茹 吴悠 姚京京 史宝璐 李小强 胡晶

2018, 32 (06): 92-97; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.014

摘要 ( 803 )

研究了打印制品层间黏结性能与打印参数（如喷头温度、打印层高等）、退火与否以及打印材料种类之间的关系，使用桌面熔融沉积成型(FDM)成形机打印了一系列的标准拉伸及冲击性能测试样。结果表明，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）和聚乳酸（PLA）打印试样的拉伸强度和断裂伸长率均随着喷头温度的增加而提高，随层高的增加而下降；扫描电子显微照片表明，ABS和PLA试样均随着打印层高的增大，断面层间孔隙逐渐增大，丝材黏结面积减小；退火后，ABS试样的残余应力得到去除，拉伸强度和韧性得到稳定和改善，PLA试样蜷曲开裂现象加剧，拉伸强度和韧性下降。

飞机用复合材料的设计和维修展望

王振林 杨勇 谢寄清 郭垠昊

2018, 32 (06): 98-103; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.015

摘要 ( 561 )

在整理总结国内外维修案例的基础上，提出了复合材料结构设计、制造和维护需要值得注意的问题，包括：冲击载荷下蜂窝夹层结构的设计、空调管卡和蜂窝接触面的节点处理、复合材料部件前缘处理、紧固件孔的设计、单面紧固件和芳酰胺纤维的应用细节等。结果表明，较薄复合材料零件的连接，建议使用胶结；为提高刚度可以使用共固化工艺，但共固化形成的零件应同时考虑其维修相关问题。

黑色PBT材料激光打标发泡模型研究

殷年伟 陈锐 禹权 丁超 陈伟

2018, 32 (06): 104-111; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.016

摘要 ( 625 )

通过对黑色聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）材料激光打标的发泡机理进行研究，提出了相应的数学模型。结果表明，影响黑色PBT材料激光打标效果的主要因素是泡孔覆盖率、泡壁吸收系数以及泡孔的高度和直径等；模型分析发现，当测试光线照射到激光打标区域时，光线在泡孔表面会发生反射、折射和透射等效果；其中，泡孔覆盖率是影响激光打标效果的主要因素，实验发现通过调整泡孔覆盖率，可以将激光打标的L值从42.6左右提高到72.8左右；色差值（ΔE）从15.1提高到42.8左右。

PE80聚乙烯管道焊接接头的应力松弛模型验证及安全评价

陈锦裕 王佳 曾多

2018, 32 (06): 112-118; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.017

摘要 ( 635 )

采用实验方法研究聚乙烯（PE）管道焊接接头在机械载荷条件下的应力松弛行为，通过松弛试验得出用Prony级数表示的PE管道焊接接头的本构模型。结果表明，PE管道焊接接头的松弛曲线与PE管道木材的松弛曲线相似；结合有限元分析软件Abaqus，建立PE80焊接接头的裂纹缺陷模型，导入PE管道焊接接头与PE管道母材的Prony级数，对含裂纹缺陷PE管道的应力强度因子进行计算；借鉴GB/T 19624—2004金属管道的评定标准，给出适合PE材料的断裂判据，比较PE材料的临界应力强度因子（KIC）及计算得出的应力强度因子(KI)的大小，进而通过断裂判据对含缺陷PE管道进行安全评价。

助剂

聚乙烯醇缩丁醛作为界面改性剂制备聚已二酸-对苯二甲酸丁二酯/竹粉复合材料

王春 徐欣蔷 杨彪

2018, 32 (06): 119-123; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.018

摘要 ( 518 )

将聚乙烯醇缩丁醛（PVB）作为非反应型界面改性剂用于聚已二酸-对苯二甲酸丁二酯（PBAT）/竹粉木塑复合材料的制备，考察了其界面改性效果及对材料力学性能的影响。PVB分子中的羟基与缩醛基可以分别与竹粉表面的极性基团以及树脂基体相互作用，从而提高复合材料的界面相容性。结果表明，PVB直接添加或溶液添加对复合材料的力学性能影响不大；PVB使PBAT与竹粉的界面结合明显改善。在竹粉含量为30 %（质量分数，下同）下，PVB含量为竹粉含量的1 %时，复合材料的拉伸强度从5.16 MPa提高到6.02 MPa。

碳纳米管/石墨烯协同改性碳纤维复合材料的制备及性能

桑明珠 王士华 龙 柱 李志强 郭帅

2018, 32 (06): 124-130; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.019

摘要 ( 898 )

利用偶联剂（KH570）改性的石墨烯（GO）和酸化的多壁碳纳米管(MWCNTs)协同改性聚丙烯腈（PAN）基碳纤维制备得到PAN/MWCNTs/GO基碳纤维（MPG），以此为原料，采用湿法造纸技术，制备PAN/MWCNTs/GO基碳纤维复合材料（MPGP）。利用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜，对MPG纤维进行表征，并利用四探针测试仪、万能试验机和多孔材料分析仪，研究了MPG-P材料的导电性能、力学性能、孔径分布以及孔隙率。结果表明，当MWCNTs/GO含量为0.2 %（质量分数，下同）时，MPGP表现出最佳的拉伸强度(37.21 MPa)，电阻率为13.17 mΩ·cm，孔隙率为63.7 %；当MWCNTs/GO=1/2（质量比，下同）时，表现出最佳的拉伸强度(40.13 MPa)，比纯PAN复合材料(30.18 MPa)提高了32.97 %，电阻率为13.52 mΩ·cm，孔隙率为65.2 %。

塑料与环境

花生壳粉含量对聚乳酸/花生壳粉复合材料性能的影响

明丽 路琴 夏宜 葛通 祁彦君

2018, 32 (06): 131-135; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.020

摘要 ( 483 )

以聚乳酸（PLA）、花生壳粉为主要原料，以硅烷为偶联剂，采用模压成型法制备了PLA/花生壳粉复合材料，研究了花生壳粉含量对复合材料力学性能、吸水性能、摩擦磨损性能以及结晶性能的影响。结果表明，随着花生壳粉含量的增加，复合材料的洛氏硬度和冲击强度呈先降低后升高的趋势，拉伸强度和弯曲强度逐渐升高，均在花生壳粉含量为50 %(质量分数，下同)时达到最大；吸水性能逐渐提高；磨损性能逐渐降低；当花生壳粉含量为50 %时，PLA/花生壳粉材料具有优良的力学性能和吸水性能。

机械与模具

基于热流道及二次脱模技术的金属粉末注射模设计

张维合 蔡婷婷 袁媛 黄坤

2018, 32 (06): 136-140; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.021

摘要 ( 425 )

根据零件的结构特点和“金属粉末+聚酰胺”的成型特性，对某坯件的注射模具进行了设计。重点对成型零件、侧向抽芯机构、浇注系统、脱模机构和定距分型机构、导向定位系统以及温度控制系统进行了研究，确定了先进合理的模具结构。通过采用热流道浇注、二次顶出机构和“直通式水管+隔片式水井”组合结构，成型坯件经烧结后线性尺寸公差达到了基本尺寸的±0.4 % 范围之内，角度的公差达到了± 0.5 °，表面粗糙度达到0.8。

差动组合抽芯的汽车后视镜支架注塑模设计

孙肖霞 唐友亮 张俊

2018, 32 (06): 141-146; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2018.06.022

摘要 ( 417 )

结合汽车后视镜支架的结构特点，应用UG NX设计了适用于该产品的双分型面注塑模具。应用计算机辅助工程技术分析及模具机构设计经验，选择了潜伏式浇口的浇注位置。针对难加工问题，成型零件采用镶件镶拼方式；针对脱模难问题，分别设计了不同类型的侧抽芯脱模机构，特别是同一位置的双向斜抽芯，创新性的设计了差动组合抽芯脱模机构。结果表明，模具结构设计合理，工作稳定。