本期目录

2021年 35卷 2期 刊出日期：2021-02-26 上一期 下一期

材料与性能

高强全聚丙烯复合板材的制备与性能研究

李文超, 曾佳, 陈程虹, 周柳柳, 吴世见

2021, 35 (2): 1-7; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.001

摘要 ( 834 ) PDF (2707 KB)( 513 ) HTML ( 18 )

采用复合挤出与口模拉伸技术制备了共聚聚丙烯（coPP）/等规聚丙烯（iPP）自增强线材，以此为增强体、coPP为基体，经热压成型制备高强全聚丙烯复合板材，并考察其力学性能、动态力学性能、可回收性。结果表明，复合板材的拉伸强度和弯曲强度分别可达160 MPa和63 MPa；增强体的加入使板材的储能模量大幅度提高、损耗因子降低；25 %（质量分数，下同）增强体复合板经粉碎、造粒、重新热压得到的回收板材的拉伸强度仅下降7.3 %，弯曲强度几乎没有损失，其内部coPP与iPP的相容性良好，复合板材的可回收性能优异。

高渗透性环氧树脂防水防腐涂料的制备及性能

韦代东, 曾娟娟, 陈海基

2021, 35 (2): 8-13; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.002

摘要 ( 1055 ) PDF (3470 KB)( 823 ) HTML ( 18 )

以双酚A型环氧树脂（E51）、糠醛、丙酮、酚醛改性胺、2，4，6-三（二甲氨基甲基）苯酚（DMP-30）为主要原料，制备了一种高渗透性环氧树脂防水防腐涂料。分析了其反应机理，考察了不同成膜助剂对涂料成膜性能的影响，测试了该涂料在不同强度等级的混凝土构件表面的渗透深度及其他基本性能。结果表明，BYK-333流平剂改性后的涂料在混凝土表面具有良好的成膜性，在干基面、潮湿基面的粘接强度分别达到4.5、3.6 MPa，在C30混凝土表面的最大渗透深度可达5 mm，具有良好的耐化学介质性。

对甲基苯甲酸铈对PVC热稳定性能的影响

赵金钢, 柳召刚, 郝伟, 李梅, 胡艳宏, 吴锦绣, 冯福山, 李帅

2021, 35 (2): 14-21; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.003

摘要 ( 985 ) PDF (18971 KB)( 111 ) HTML ( 10 )

用复分解法制备了对甲基苯甲酸铈，确定产物的分子式为Ce（C₈H₇O₂）₃·2H₂O。研究了对甲基苯甲酸铈对聚氯乙烯（PVC）的热稳定性能的影响。结果表明，对甲基苯甲酸铈单独作为PVC热稳定剂时，其热稳定性和抗变色性都不强。将对甲基苯甲酸铈与其他热稳定剂联合进行二元、三元及四元复配，产物的协同作用良好，热稳定性有所提升；当复合稳定剂按对甲基苯甲酸铈∶钙锌复合体系∶季戊四醇=2∶1∶2的比例添加到PVC中，PVC样品的热稳定时间和抗变色性能最好，热稳定时间为42 min；对甲基苯甲酸铈的塑化能力良好，对甲基苯甲酸铈作为热稳定剂加入PVC后，PVC混料的塑化时间缩短，动态热稳定时间增加，塑化扭矩和平衡扭矩下降；对甲基苯甲酸铈与PVC降解过程中产生的HCl反应而生成CeCl₃，降低了HCl对PVC降解的催化作用，从而达到增强PVC热稳定性能的目的。

不同增强方式下泡沫夹芯复合材料三点弯曲性能研究

何沛夕, 赖家美, 万义标, 赵晨旭, 黄志超

2021, 35 (2): 22-28; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.004

摘要 ( 855 ) PDF (3214 KB)( 1754 ) HTML ( 9 )

研究了缝合及加强筋增强方式下泡沫夹芯复合材料的三点弯曲性能。采用万能试验机分别进行了缝合与未缝合碳纤维、玻璃纤维、玻碳混杂纤维泡沫夹芯复合材料的三点弯曲实验，分别得出各自的载荷-挠度曲线，再引入加强筋的方式进一步研究缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料的弯曲性能。结果表明，玻碳混杂纤维泡沫夹芯复合材料较玻璃纤维泡沫夹心复合材料性能有所提升；引入加强筋会使缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料的弯曲强度从17.79 MPa增大到37.47 MPa，且随着加强筋数量增多，缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料的弯曲性能得到提升；在加强筋数量相同（2根）的情况下，加强筋平行铺放时弯曲性能最好，弯曲强度达到46.96 MPa，20 °交叉铺放时次之，十字铺放时最差。

聚苯乙烯接枝聚丙烯酸丁酯乳液改性水泥砂浆的性能及微观结构分析

熊辉霞, 赵文杰

2021, 35 (2): 29-33; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.005

摘要 ( 900 ) PDF (1861 KB)( 518 ) HTML ( 4 )

合成了聚苯乙烯（PS）接枝聚丙烯酸丁酯（PBA）乳液（PS?g?PBA），并将其用于改性水泥砂浆，考察了PS?g?PBA乳液含量及PS与PBA的质量比对改性水泥砂浆的减水率、流动度、力学性能以及毛细孔吸水率的影响。结果表明，3种水泥改性剂的减水效果优异，减水率的极大值为56.7 %，改性水泥砂浆的毛细孔吸水率下降明显，其极小值为0.288 kg/m²；PS?g?PBA乳液对改性水泥砂浆的力学性能也产生重要影响。使抗压强度普遍降低，部分改性砂浆的抗折强度增加，其极大值为8.1 MPa。经扫描电子显微镜观察到了乳胶膜与水泥水化物形成的互穿网络结构以及位于孔洞中正六角形板状的氢氧化钙的晶体结构。综上，PS?g?PBA乳液可以在水泥砂浆中应用。

基于聚丙烯腈/苯并噁嗪的柔性碳纳米纤维薄膜的制备及其电化学性能研究

刘渊, 聂胜强, 张春梅, 王壹, 谢向宇, 罗军

2021, 35 (2): 34-40; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.006

摘要 ( 717 ) PDF (3079 KB)( 423 ) HTML ( 11 )

通过将苯并噁嗪、聚丙烯腈（PAN）和乙酰丙酮铁共同静电纺丝的方式制备了柔性良好的碳纳米纤维薄膜。结果表明，引入结构设计的苯并噁嗪可以有效地将N、O、S等杂元素引入碳纳米纤维薄膜，从而有效地提高电极的赝电容特性及电解质对电极的浸润性。并在此基础上，进一步将环境友好且赝电容特性明显的Fe₃O₄沉积在所得碳纳米纤维薄膜上，最终制备了电化学性能优异的柔性电极材料Fe₃O₄@BENCNFs，三电极测试结果表明，当电流密度为1 A/g时，其质量比容量高达160.1 F/g。

聚乙烯瞬时释压纺丝法无纺布制备及其性能研究

李磊, 朱倩沁, 夏云霞, 张俊峰, 何力军

2021, 35 (2): 41-45; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.007

摘要 ( 1061 ) PDF (2008 KB)( 864 ) HTML ( 22 )

以不同熔体流动速率的高密度聚乙烯为原料，二氟一氯甲烷和四氟二氯乙烷混合物为溶剂，通过瞬时释压纺丝法制备加工成无纺布，制备得到聚乙烯无纺布材料。通过扫描电子显微镜、动态接触角测量仪、自动比表面积和孔径分析测试仪、差示扫描量热仪、热失重分析仪、电子强度仪和数字透气度仪对所制备的无纺布的形貌、接触角、比表面积、断裂强度和断裂伸长率、热性能、透气性和耐水性依次进行表征和分析。结果表明，基于瞬时释压纺丝法的聚乙烯无纺布由平均单丝直径为4 μm的超细纤维构成，最大拉伸断裂强度为220 N/5 cm；无纺布表现出良好的透气性、防水性和油墨润湿性，可应用于制备新型鞋面材料。

聚氨酯/聚偏氟乙烯六氟丙烯纳米纤维疏水海绵的制备及吸油性能研究

刘志, 黄孝海, 高冰, 吴波, 阮芳涛

2021, 35 (2): 46-51; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.008

摘要 ( 838 ) PDF (2998 KB)( 557 ) HTML ( 11 )

在较小接受距离6 cm和高相对湿度90 %下，通过静电纺丝技术，成功制备聚偏氟乙烯六氟丙烯（PVDFHFP）纳米纤维功能化商用聚氨酯疏水吸油复合海绵。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪对材料的形貌结构进行表征，并研究了复合海绵的吸油性能。结果表明，由于N，N-二甲基甲酰胺（DMF）溶剂的作用，PVDFHFP纳米纤维与聚氨酯在界面处有部分溶解混合，从而达到较强结合力。功能化后复合海绵具备疏水特性和优良吸油能力；吸油能力分别为：橄榄油30.8 g/g、润滑油25.2 g/g、二甲基硅油16.8 g/g、正己烷26.4 g/g；同时，该海绵具备优异的重复使用性，连续使用50次，吸油量仍能保持原有的97.2 %。

加工与应用

基于可靠性的中空板结构⁃功能一体化设计与性能研究

尹芳放, 党开放, 杨卫民, 丁玉梅, 谢鹏程

2021, 35 (2): 52-57; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.009

摘要 ( 737 ) PDF (2439 KB)( 437 ) HTML ( 17 )

针对聚合物制品的可靠性、轻量化和力学性能的结构?功能一体化设计，建立了RBTO-MMWDC 连续体结构拓扑优化模型。为便于该设计方法的普及应用，实现了基于优化程序的图形用户界面开发，并选取可靠性指标β=3.0的中空板截面结构为例完成设计。采用有限元仿真方法分别对新型中空结构的静力学性能和动力学响应进行了评价分析。与传统结构相比其抗压性能和抗弯性能分别提升了29.20 %和74.93 %，一阶固有频率实现了100.91 %提升并有效避免于前5阶发生扭转振型。此外，以SLA光敏树脂C-UV9400为原料，采用光固化3D打印技术制备2种中空结构试件样品并利用材料力学性能测试系统对其进行了抗弯强度和刚度试验。结果表明，新型结构抗弯强度和刚度分别实现了60.88 %和55.30 %的显著提升。该研究为面向聚合物制品的结构-功能一体化设计工程应用提供了理论参考与可行性解决方案。

固体推进剂螺旋压伸挤出过程流变模型建立

何家隆, 谷琳, 朱钰婷, 宋秀铎, 杨雪琴, 马玉录, 谢林生

2021, 35 (2): 58-62; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.010

摘要 ( 888 ) PDF (1337 KB)( 690 ) HTML ( 16 )

在对固体推进剂的螺旋压伸过程进行研究的基础上，探究了一种新型的固体推进剂流变模型的建立方法，即采用最小二乘法拟合基于毛细管流变仪测试所得数据，得到初步固体推进剂流变本构模型，利用Polyflow有限元仿真软件模拟毛细管流变仪测试过程，对流变本构模型参数进行修正，确定最终的推进剂流变本构模型。通过实验数据拟合与有限元模拟相结合的方法建立推进剂的流变本构模型，为用有限元法仿真模拟固体推进剂的螺旋挤出过程奠定基础。结果表明，采用数据拟合和数值模拟相结合得到的推进剂流变模型进行模拟实验得到的数据与真实数据误差均在10 %左右，符合数值模拟预期结果。

超临界CO₂在聚苯乙烯熔体中的扩散系数

王都阳, 蔡圳南, 黄兴元, 王龙, 李孟山

2021, 35 (2): 63-70; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.011

摘要 ( 661 ) PDF (2527 KB)( 680 ) HTML ( 7 )

微孔发泡材料的质量与超临界CO₂在聚合物熔体中的溶解量和溶解速率紧密相关，采用有限元模拟的方法得出不同条件下的等效扩散系数来表征溶解速率。首先，通过基于体积法的实验装置测出不同条件下超临界CO₂在聚合物熔体中的溶解量；其次，通过COMSOL软件计算得出不同的扩散系数下溶解量的变化，最后通过实验值与模拟计算值之间的对比，得出不同条件下，超临界CO₂在聚合物中的等效扩散系数，并分析了误差来源。结果表明，超临界CO₂在聚苯乙烯（PS）熔体中的溶解量随着压力的增加而增加，相反，随着温度的升高呈下降的趋势；模拟计算所得等效扩散系数与实验保持一致，温度与压力的增大都会提高扩散系数的数值；模拟的溶解平衡时间与实验的溶解平衡时间之间的误差不超过20 %。实验结果与模拟计算的结果吻合较好。因此，计算溶解量及等效扩散系数具有重要意义，可为微孔发泡工艺提供理论指导。

PBT/PC材料在证件制作中的应用研究

王成, 翁楠昌, 聂岩, 秦红亮

2021, 35 (2): 71-76; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.012

摘要 ( 924 ) PDF (2208 KB)( 610 ) HTML ( 3 )

研究了聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）/聚碳酸酯（PC）合金薄膜材料的透光率、表面张力、表面电阻、碳粉附着力、打印顺畅性等证件行业需求的薄膜材料特性；用PBT/PC合金薄膜材料与聚对苯二甲酸乙二醇酯?1，4环己烷二甲醇酯（PETG）卡基材料在一定温度、压力下层压制证，研究了其最佳层压制证条件，研究了PBT/PC合金薄膜材料与PETG卡基材料层压制得证件的图像质量、剥离强度等性能，通过加速老化实验研究了所制证件的耐久性，并对老化后的证件的图像质量、弯扭性能、尺寸稳定性、电性能等指标进行了测试。结果表明，PBT/PC合金薄膜材料的打印图像清晰牢固，与PETG卡基材料的最佳加工条件是温度为135 ℃、压力为1.5 MPa、时间为15~20 s，制得证件性能图像清晰，剥离强度牢固；加速老化测试表明证件图像质量、弯扭性能、尺寸稳定性、电性能等指标进行了符合标准要求，所制证件至少能够使用5年；PBT/PC合金薄膜材料可用于PETG卡基材料证件的制作。

PLA基复合材料高温拉伸诱导的宏微观变形

罗飞, 郝凌奥, 王腾飞, 刘鸿鹏, 党旭丹, 王亚明, 刘春太, 宋彦

2021, 35 (2): 77-83; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.013

摘要 ( 757 ) PDF (2740 KB)( 482 ) HTML ( 7 )

采用聚乳酸（PLA）和螺旋碳纳米管（HCNT）与不同质量分数的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）熔融机械共混造粒，并利用真空热压机在不同压力和保压时间下制备矩形样条。利用差示扫描量热仪（DSC）、林肯拉伸热台和广角X射线衍射仪对复合材料的玻璃化转变温度以及恒定拉伸速率下的宏微观变形进行了研究。结果表明，样品中分子取向会随着宏观变形的增加而增大，且取向演化速度逐渐增加。其中在PBAT含量最多和最少的2组样品中，分子取向演化速度随着PBAT含量的增加、保压时间的延长和热压压力的升高而加快。但在其余对照实验组中取向演化速率与压力和保压时间的依赖关系并不明显，显示了分散相PBAT、自由体积和HCNT对分子取向的协同影响。使用一种三元件黏弹模型拟合实验结果，分析发现低含量PBAT样品对保压时间更敏感，高含量PBAT样品对压力更敏感。

助 剂

复合抗氧剂在煤基聚丙烯中的应用研究

刘义, 郭晓东, 包璐璐, 舒成, 李永伦, 王勇, 李国锋, 杜善明

2021, 35 (2): 84-89; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.014

摘要 ( 667 ) PDF (1955 KB)( 488 ) HTML ( 7 )

分别采用不同质量比的1010和168复合抗氧剂、硬脂酸钙制备出一系列煤基PP S1003，通过不同温度下氧化诱导期（OIT）测试、多次挤出熔体流动速率测试、黄色指数YI测试等对S1003中的热氧稳定性、加工稳定性进行了分析研究。结果表明，随着主辅协同抗氧剂体系当中1010含量的提升，抗氧剂所稳定S1003体系相同温度下的OIT值逐渐增加，体现出优异的氧自由基捕获能力；配方3、配方4经多次挤出测的熔体流动速率增大趋势较为平缓，说明有效抑制了S1003的热氧化降解；多次挤出黄色指数的分布趋势表明，抗氧剂168含量的增加提升了S1003的抗色变性能，总之适宜配比的复合抗氧剂改善了S1003的抗氧化性能，这对于复合抗氧剂配方比例的优选、延长煤基PP材料的使用寿命具有重要意义。

标准与测试

高含量粉体填充复合材料的流动性测试方法

崔卫鑫, 王克俭, 丁黎, 安静

2021, 35 (2): 90-93; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.015

摘要 ( 754 ) PDF (1872 KB)( 457 ) HTML ( 3 )

采用落杆法，使用熔融指数测试仪和毛细管流变仪测试了一种高含量粉体填充树脂基复合材料在不同温度下的流动性，并对测试结果进行了分析比较。结果表明，3种测试方法均可用于该类材料的流动性测试；落杆法具有操作简单和可测试材料范围广的优势。

红外指纹区光谱结合多阶导数融合技术无损分类鞋底物证

孔昊, 董泽, 卫辰洁, 王继芬, 高春芳

2021, 35 (2): 94-100; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.016

摘要 ( 426 ) PDF (2463 KB)( 320 ) HTML ( 2 )

为了提高检验效率，降低检验鉴定成本，实现对鞋底的快速无损分类。采用傅里叶变换红外指纹光谱及其多阶导数光谱对5类不同品牌共计50个样本的鞋底进行分析，并构建Bayes判别和支持向量机2种分类模型。结果表明，在鞋底鉴别过程中，基于原始数据、一阶导数数据和二阶导数数据建立的融合模型，初级融合模型的区分效果优于单一模型和中级融合模型，总体分类准确率能达到80 %以上。而基于初级模型进行的成分特征提取中，BDA结合原始数据结合一阶导数模型是最好的，总体分类准确率达到92 %。红外指纹光谱结合一阶求导、二阶求导构建不同的融合模型进行区分对比，选择最为有效的融合模型可实现对日常皮鞋、运动鞋鞋底快速的无损鉴别，对今后的治安工作作具有借鉴意义，不仅缩小排查范围，也为案件的快速侦破提供了一种新的方式。

机械与模具

四面六倒扣异形件二级侧抽芯注射模设计

熊毅, 王伟

2021, 35 (2): 101-106; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.017

摘要 ( 863 ) PDF (4209 KB)( 820 ) HTML ( 21 )

针对支承壳体异形件中四面均有大面积倒扣的结构难点，根据倒扣的脱模方向，将侧面所有区域分配到6个滑块S₁~S₆中成形。产品右侧2个滑块S₂、S₃脱模方向不一致、成形面积较大，设计了斜导柱+液压缸的二级顺序抽芯机构。产品左侧倒扣由滑块S₅成形，隧道滑块S₆成形局部圆孔，位于主滑块S₅中；开模时，由于滑块S₅中斜导柱孔的间隙使其抽芯延迟，弹簧驱动滑块S₆完成抽芯后，滑块S₅开始运动，弹簧+斜导柱的顺序结构简化了二级抽芯机构。最后，设计了1模2腔纵向布局、潜伏式浇口进料、斜向推出的单分型热流道注射模，通过一次开模即完成所有滑块的侧向运动。结果表明，模具结构简单、工作稳定、自动化程度高。

综述

磷腈化合物在阻燃聚合物领域的研究进展

宋昆朋, 王银杰, 刘吉平, 方祝青, 杨威威, 郑东森

2021, 35 (2): 107-118; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.018

摘要 ( 1370 ) PDF (4605 KB)( 1493 ) HTML ( 29 )

简述了近几年来磷腈衍生物在阻燃高分子材料领域的应用，重点介绍了其对于环氧树脂（EP）、聚氨酯（PU）、聚酯、聚碳酸酯（PC）/丙烯腈?丁二烯?苯乙烯共聚物（ABS）合金等材料的热稳定性、阻燃性能的影响。阐述了可能存在的阻燃机理，并对磷腈阻燃剂的发展方向进行了展望。

生物基阻燃剂阻燃聚乳酸的研究进展

何京秀, 陈雅君

2021, 35 (2): 119-131; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.019

摘要 ( 1576 ) PDF (5070 KB)( 1530 ) HTML ( 47 )

针对生物基阻燃剂在绿色阻燃聚乳酸（PLA）领域的应用，简要介绍了生物基阻燃剂的阻燃改性技术，重点分析和综述了近5年含纤维素、木质素、壳聚糖、植酸、环糊精以及淀粉等生物基阻燃剂阻燃PLA的研究进展。最后，指出目前生物基阻燃剂应用和发展存在的问题，并对生物基阻燃剂在PLA阻燃领域发展的趋势进行了展望。

热塑性聚醚砜、聚醚酰亚胺泡沫材料的制备与研究现状

王从龙, 张一辉, 王向东, 徐海云

2021, 35 (2): 132-142; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.020

摘要 ( 969 ) PDF (3393 KB)( 1204 ) HTML ( 13 )

介绍了高性能聚合物泡沫聚醚砜（PES）和聚醚酰亚胺（PEI）的制备工艺；综述了制备工艺、加工条件、纳米填料、共混等对于泡孔结构与泡沫性能的影响；并列举了PES和PEI泡沫的应用和发泡行为的异同。