本期目录

2021年 35卷 6期 刊出日期：2021-06-26 上一期 下一期

材料与性能

改性TPS对PPC基复合材料流变、微观形貌和力学性能的影响

蒋果, 卢婉霞, 张水洞

2021, 35 (6): 1-6; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.001

摘要 ( 1138 ) PDF (2178 KB)( 569 ) HTML ( 35 )

分别以无水醋酸锌（ZA）和酒石酸（TA）作为热塑性淀粉（TPS）的改性剂，通过熔融共混法制备了改性TPS及聚甲基乙撑碳酸酯（PPC）/改性TPS复合材料，并采用旋转流变仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、热重分析仪、差示扫描量热仪等分析表征了改性TPS对复合材料流变行为、微观形貌和力学性能的影响。结果表明，与ZA相比，TA更能促进TPS在PPC基体相中分散，较低含量TA改性TPS（TPS-TA）的加入使复合材料的力学性能提高；添加10 %（质量分数，下同）TPS-TA的复合材料综合性能最佳，其拉伸强度比纯PPC提高了2.41 MPa、5 %质量损失温度（T_{5 %}）提高了31.7 ℃ 。

不同直链含量热塑性淀粉的制备及性能研究

唐诗, 赵晶晶, 苏婷婷, 王战勇

2021, 35 (6): 7-12; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.002

摘要 ( 1562 ) PDF (2090 KB)( 1284 ) HTML ( 28 )

利用转矩流变仪，以丙三醇为增塑剂对不同来源的淀粉进行改性制备热塑性淀粉（TPS）。采用X射线衍射仪（XRD）、热重分析仪（TG）、水接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）等对获得的热塑性淀粉进行了表征。结果表明，4种热塑性淀粉均含有颗粒状和颗粒状碎片，并且在热塑性木薯淀粉中所含比例更高；淀粉在增塑过程中达到稳态的扭矩依次为木薯淀粉（23 N·m）>玉米淀粉（21 N·m）>马铃薯淀粉（17.8 N·m）>蜡质玉米淀粉（15.2 N·m），这与不同种类来源淀粉的直链淀粉比例差异直接相关；不同类型的淀粉与增塑剂形成氢键的能力存在差异，蜡质玉米淀粉的能力最强；4种热塑性淀粉的亲水性依次为热塑性木薯淀粉（75.9 °）>热塑性玉米淀粉（69.2 °）>热塑性马铃薯淀粉（67.9 °）>蜡质玉米淀粉（64.9 °）。

聚醚砜超临界CO₂发泡行为研究

王从龙, 韩硕, 张一辉, 陈士宏, 王向东

2021, 35 (6): 13-19; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.003

摘要 ( 945 ) PDF (3440 KB)( 573 ) HTML ( 22 )

以超临界CO₂为发泡剂，采用间歇发泡法制备了聚醚砜（PES）泡沫。采用旋转流变仪和扫描电子显微镜分析表征了PES发泡的均相成核行为，继而分别以滑石粉和二氧化硅（SiO₂）作为异相成核剂，探究了PES发泡过程中的异相成核行为。结果表明，间歇发泡法制备PES泡沫的发泡区间为200~230 ℃；最佳浸泡压力为20 MPa；最佳浸泡时间为3 h；未改性PES的泡孔直径均可在10 μm以下，泡孔密度在10⁹~10¹⁰ 个/cm³之间，但泡孔壁较厚；SiO₂相对于Talc，表现出更显著的异相成核作用；在210 ℃、3 h、20 MPa的发泡条件下，添加0.9 %（质量分数，下同）的SiO₂，可得到泡孔直径为0.77 μm，泡孔密度为7.14×10¹¹ 个/cm³的PES微孔泡沫。

混杂纤维含量对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

鲁张祥, 宋歌

2021, 35 (6): 20-25; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.004

摘要 ( 1190 ) PDF (2263 KB)( 578 ) HTML ( 10 )

为了研究多种只由非金属混合组成的增强纤维对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响，以腰果壳油改性酚醛树脂（CNSL）为基体，按不同比例加入玻璃纤维、碳纤维和芳纶浆粕纤维，采用热压烧结技术制备摩擦材料。利用与高速钢配副的环块摩擦磨损试验机研究摩擦材料在不同制动工况下的摩擦磨损性能，并利用扫描电子显微镜分析了材料的磨损形貌。结果表明，玻璃纤维、碳纤维、芳纶浆粕纤维的体积比分别为4 %、10 %、3 %所组成的摩擦材料（P3）的硬度比其体积比分别是7 %、4 %、6 %的摩擦材料（P1）和其体积比分别是1 %、7 %、9 %的摩擦材料（P2）的硬度大；在不同的制动条件下，样品P1的摩擦因数最大，P3次之，P2最小，样品P3和P2的相对磨损率相似且比较稳定，约为样品P1的1~1/5，样品P3表现出最佳的摩擦学性能；摩擦材料和对偶材料的磨损形式主要为磨粒磨损。

石墨烯增强聚乳酸力学性能及其发泡行为研究

杨文杰, 何佳文, 朱寒宾, 王思思, 李熹平

2021, 35 (6): 26-32; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.005

摘要 ( 889 ) PDF (2908 KB)( 713 ) HTML ( 15 )

以熔融共混的方法制备了具有不同纳米填料含量的聚乳酸/石墨烯纳米片（PLA/GNP）复合材料，利用超临界CO₂（Sc?CO₂）辅助釜压发泡的方式，进而制备了PLA/GNP复合泡沫，采用扫描电子显微镜和旋转流变仪等对复合材料的微观形貌、力学性能、流变行为和发泡性能进行了表征，探讨了GNP对发泡行为的作用机理。结果表明，GNP在PLA基体中的分散情况较好，与纯PLA相比，GNP含量为3 %（质量分数，下同）的复合材料的强度与刚度提高了近20 %；随着GNP含量的逐渐提高，PLA分子链运动时受到的限制加大，对熔体黏弹性产生了明显的增强作用，有利于PLA发泡能力的提升；由于GNP的异相成核作用，获得的PLA/GNP复合泡沫具有30倍以上的发泡倍率，泡沫的压缩强度和模量分别提升了2.5和7倍。

高密度聚乙烯管材光氧老化性能及寿命预测

赵兴民, 赵建平, 燕集中

2021, 35 (6): 33-39; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.006

摘要 ( 1908 ) PDF (2986 KB)( 1284 ) HTML ( 26 )

采用荧光紫外灯人工加速老化方法模拟自然太阳光对高密度聚乙烯（PE?HD）管材和热熔接头的光氧老化，在不同温度下（50、60、70 ℃），使用UVA?340型标准荧光紫外灯管在光照和冷凝2种循环模式下模拟老化，并利用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）对老化后的管材和接头试样进行了分析表征，通过差示扫描量热仪（DSC）测量了管材和接头的氧化诱导时间（OIT）。结果表明，随着老化时间的延长，接头的烯烃和羰基吸收峰强度高于管材，光氧老化程度加剧；随着温度和老化时间的增长，管材和接头的OIT不断降低，在同等条件下，管材的OIT高于接头；基于动力学曲线线性化方法拟合OIT和自然太阳光与荧光紫外灯辐照量关系，提出的PE?HD管材管件自然光老化的寿命预测模型显示，常温下暴露在自然环境下的接头的寿命比管材缩短了33.76 %。

石墨烯复合浆料应用于ABS塑料电镀前表面处理

李璐, 刘飞翔, 罗慧玲, 陈国华

2021, 35 (6): 40-45; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.007

摘要 ( 1342 ) PDF (2222 KB)( 1074 ) HTML ( 8 )

采用石墨烯等碳纳米材料与溶剂及多种助剂混合研磨，制备了稳定的石墨烯复合导电浆料。将导电浆料喷涂于丙烯腈?丁二烯?苯乙烯共聚物（ABS）表面获得ABS/石墨烯材料，赋予ABS塑料优良的导电性能，继而进行电镀处理。为了提高石墨烯涂层与ABS塑料表面的结合力，对ABS塑料进行了不同的表面处理，包括磨砂、有机溶剂微腐蚀和化学粗化的方法。结果表明，经过不同表面粗化处理的ABS塑料表面形成微孔，亲水性得到提高，其中化学粗化法还可以使ABS塑料表面产生亲水基团，从而大大提高石墨烯涂层的附着力；ABS/石墨烯的电阻范围在0.3~5 kΩ内，具有良好的导电性，电镀后所得产品具有良好的金属光泽，镀层包覆完整不易脱落。

加工与应用

环氧树脂/玻璃纤维/碳纤维混杂复合板低速冲击及损伤检测

黄志超, 骆强, 赖家美, 刘帅红

2021, 35 (6): 46-52; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.008

摘要 ( 1117 ) PDF (3735 KB)( 869 ) HTML ( 12 )

为研究玻璃纤维（G）铺层的位置对碳纤维（C）复合板冲击损伤程度的影响，分别在15 J和25 J冲击能量的条件下，采用落锤式冲击试验机对［CC］_2s、［CCCG］_s、［GCCC］_s、［CCGC］_s 4种复合材料分别进行冲击实验，得出接触力、能量和位移分别随着时间变化的曲线；然后采用水浸式超声波C扫系统对冲击后的复合板进行损伤检测，得出复合板表面及内部损伤情况。结果表明，在相同能量的冲击下，［GCCC］_s复合板接触力增长的速率高于其他3种复合板且接触力峰值较其他的要大；在15 J能量的冲击下，作用在［CC］_2s、［CCCG］_s、［GCCC］_s、［CCGC］_s 4种复合材料板的冲头的最大位移相差不大，而在25 J能量冲击下，玻璃纤维在复合板外表面时冲头的位移最小，这说明随着冲击能量的提升玻璃纤维抗冲击性能提升明显；此外，玻璃纤维在表面的复合板的损伤面积要小于其他3种复合板，这说明玻璃纤维的韧性比其他复合板要高，且玻璃纤维的抑制损伤扩散的能力高于碳纤维。

基于EHD的PVA薄膜图案化及其在玻璃表面微结构制造中的应用

沙金, 陈欣, 陈冬平, 马玉录, 谢林生

2021, 35 (6): 53-59; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.009

摘要 ( 1043 ) PDF (4256 KB)( 823 ) HTML ( 9 )

以电流体动力（EHD）诱导聚乙烯醇（PVA）薄膜表面微结构的形成为对象，研究了不同EHD工艺和氢氟酸刻蚀工艺对PVA薄膜微图案结构及玻璃表面微结构制备和光学性能的影响，提出了一种利用PVA微图案结构调控氢氟酸刻蚀玻璃表面制备光学微结构的新方法。结果表明，改变EHD诱导电压和PVA薄膜初始厚度可以得到区别化的PVA薄膜微图案，而改变氢氟酸浓度和刻蚀时间可以将微图案刻蚀到玻璃表面并在玻璃表面形成一系列不同的微结构；经处理后的玻璃表面较未使用PVA薄膜的玻璃具有更高的雾度和透射率。

模内微装配成型运动副界面损伤变形模拟分析

周国发, 张馨予, 傅彬益

2021, 35 (6): 60-67; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.010

摘要 ( 796 ) PDF (4304 KB)( 507 ) HTML ( 5 )

微装配界面损伤变形是模内微装配成型先进技术工业化应用的主要瓶颈之一。针对此问题，研究建立了模内微装配界面的损伤变形仿真技术，研究表明，在配合界面迎流面棱边附近的近表面，易诱发凹陷垮塌和黏性拖曳飞边二种损伤变形，损伤变形与二次成型注射速度呈先降后增的抛物线型演化规律，且与热流固耦合垮塌驱动压力、黏弹性支撑垮塌驱动正应力和黏性拖曳飞边驱动剪切应力呈现正关联关系，而与连续相变演化区域的厚度呈现负关联关系，减小热流固耦合冲击载荷和连续相变演化区域的厚度，有利于抑制运动副配合界面的损伤变形。

熔融沉积工艺成型材料的力学性能研究

关天民, 李钰, 翟贇, 雷蕾

2021, 35 (6): 68-73; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.011

摘要 ( 1289 ) PDF (2426 KB)( 1054 ) HTML ( 12 )

结合矩形环状结构工件的实际受力工况，首先对样件结构进行三维（3D）建模，再将模型导入仿真软件中完成不同受力条件下的静力学分析， 得到样件等效应力、变形云图，确定样件产生应力集中的区域。采用熔融沉积成型（FDM）工艺，加工出不同沉积角度的测试样件，对成型的样件分别进行拉伸实验。结果表明，当力与沉积角度方向呈45 °时，断裂强度相对0 °增长了63.80 %，相对90 °增长了32.81 %，得到了成型工艺与力学性能各向异性之间的关系，为特定工况下材料的成型工艺提供了参考依据。

ABS的3D打印制品表面质量研究

孟浩, 袁美霞, 华明

2021, 35 (6): 74-79; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.012

摘要 ( 918 ) PDF (2626 KB)( 726 ) HTML ( 7 )

采用熔融沉积成型（FDM）三维（3D）打印技术成形丁二烯?丙烯腈?苯乙烯共聚物（ABS）制件，探究喷嘴挤出温度及层高变化对制件表面质量的影响。针对不同的挤出温度、层高等打印工艺参数，制备形状、尺寸一致的多组制件，使用形状测量激光显微镜对制件的表面形貌数据进行了采集并对分析，得出了算术平均高度（S_a）、最大高度（S_z）、表面性状的高度比（S_tr）等表面质量关键参数随挤出温度变化以及层高的变化趋势，使用三坐标测量仪对其平面度进行了测量及分析，得出了平面度误差随挤出温度变化以及层高的变化趋势，揭示了温度、层高等FDM工艺参数对ABS打印制件表面质量的影响规律。结果表明，挤出温度和层高对制件的表面成型及表面质量有着重要影响。在其他条件不变的情况下，挤出温度为230~240 ℃时通过FDM工艺得到的制件表面粗糙度最好，210 ℃时平面度最好；层高越小制件表面粗糙度越好，层高越大制件平面度更小。

PLA/稻壳粉复合材料界面改性方法及性能研究

孙东宝, 路琴, 陆鑫禹, 贾王一, 曹尚

2021, 35 (6): 80-84; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.013

摘要 ( 1028 ) PDF (1273 KB)( 1157 ) HTML ( 10 )

以聚乳酸（PLA）和稻壳粉为原料，添加不同含量壳聚糖、硅烷偶联剂和氢氧化钠（NaOH）作为改性剂，通过压膜成型法制备了PLA/稻壳粉复合材料，并对复合材料的力学性能和吸水性进行了测试表征，同时对复合材料进行了X射线衍射仪（XRD）分析。结果表明，当壳聚糖含量为4 g时，复合材料的洛氏硬度较高，其冲击强度、弯曲强度、拉伸强度分别提高了21 %、70 %和47 %， 24 h吸水率降低13 %；当硅烷偶联剂含量为2 g时，其冲击强度、弯曲强度、拉伸强度分别提高50 %、53 %和65 %，24 h吸水率降低43 %；当用6 g NaOH处理时，复合材料的力学性能没有明显改善，24 h吸水率提升57 %；硅烷偶联剂对复合材料具有较好的综合改性效果， 壳聚糖可以较好地改善复合材料的力学性能，NaOH是较为优秀的亲水性改性剂。

塑料与环境

聚乙烯能耗评估研究现状及在跨境再生领域应用展望

封亚辉, 潘生林, 戴东情, 查燕青, 严文勋

2021, 35 (6): 85-92; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.014

摘要 ( 944 ) PDF (2083 KB)( 1280 ) HTML ( 6 )

概述了能耗类型及其特点，并围绕综合能耗、生命周期能耗2个视角，综述了国内外聚乙烯能耗评估和能耗改进的研究进展。详细分析了聚乙烯能耗标准化工作现状，并对能耗评估研究在跨境再生聚乙烯领域的监管应用作了简要介绍。结果发现，基于生命周期的能耗评估，在提升跨境再生聚乙烯粒料的科学监管和促进国内绿色循环经济发展显示了很好的应用前景。

标准与测试

对美军重型作战车辆封套材料规范的分析研究

李娅菲, 陈文阁, 罗少锋

2021, 35 (6): 93-99; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.015

摘要 ( 1042 ) PDF (1408 KB)( 823 ) HTML ( 3 )

分析了美国军用规范MIL?PRF?32002D《重型防水涂装战术与战斗车辆封套材料》的主要内容，重点研究该规范对封套材料的基本性能、力学性能、理化性能、环境适应性等主要技术指标的要求及测试方法，并与我军相关的军用标准GJB 2682—1996《包装封套通用规范》进行对比，分析两者的共性和差异。结果表明，MIL?PRF?32002D技术指标项目较多（22项），且技术指标要求普遍更高；建议借鉴美军标准及时修订我军GJB 2682—1996标准，适当增加技术指标项目并提高技术指标要求。

机械与模具

动定模开模方向斜抽芯注塑模具设计

刘庆东

2021, 35 (6): 100-105; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.016

摘要 ( 1592 ) PDF (3161 KB)( 1513 ) HTML ( 26 )

针对汽车塑料件的结构特点和技术要求，设计了一种可实现动定模开模方向斜抽芯的模具，解决了塑料件上与开模方向不平行的阶梯孔的抽芯脱模难题。模具在定模一侧设计了面板与A板可分离的二次抽芯机构，在动模一侧设计了B板与托板可分离的抽芯机构。为了配合抽芯，同时设计了顺序定距分型机构和顶针板随行机构。该模具经过试模，满足生产要求，现已投入批量生产。

车载探测雷达固定架双色注塑模设计

陈洪土, 张维合

2021, 35 (6): 106-110; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.017

摘要 ( 919 ) PDF (3866 KB)( 584 ) HTML ( 7 )

根据车载探测雷达固定架结构特点和测试要求设计了一副注塑模具，采用双色成型工艺，保证了制品的外观要求，尺寸精度需达到MT3级（GB/T 14486—2008）；模具采用二次脱模机构，实现了全自动化双色注射成型，大大提高了企业的经济效益；试模一次成功，成型塑件在跌落测试和冷热冲击测试中均达到要求。结果表明，模具结构先进合理，具有一定的创新性。

综述

热塑性树脂基复合材料激光原位固化研究进展

冯喜平, 张盛源, 梁群, 王博

2021, 35 (6): 111-124; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.018

摘要 ( 1394 ) PDF (4910 KB)( 1534 ) HTML ( 24 )

鉴于热塑性树脂基复合材料激光原位固化技术在武器装备制造领域的巨大应用前景，为促进激光原位固化复合材料成型技术发展，本文在对激光原位固化成型技术进行国内外的研究和应用总结基础上，对激光原位固化过程所涉及的机理进行了讨论，对激光原位固化实验研究进行了总结，对固化过程中的温度场仿真进行了论述，同时对该技术在航空航天领域的发展和研究方向进行了探讨。从机理研究、固化实验和温度场模拟3个方面对热塑性树脂基复合材料激光原位固化成型技术国内外的研究和应用情况进行回顾和总结，并探讨了激光原位固化技术的最新发展趋势。

聚合物PVT特性测试技术及状态方程进展

黄飞, 伍先安, 王建, 杨卫民, 谢鹏程

2021, 35 (6): 125-129; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.019

摘要 ( 1430 ) PDF (1354 KB)( 1407 ) HTML ( 10 )

对聚合物压力?体积?温度（PVT）特性和测试技术重要性进行了阐述。介绍了PVT测试技术的发展现状，其中包括2种传统测试技术：直接加压法（圆筒柱塞法）和间接加压法（封闭液法）；基于传统测试方法改进的测试技术：高冷却速率柱塞法、改进型封闭液法和基于加工成型设备的在线测试技术。并且简述了聚合物PVT状态方程的发展现状。最后，总结了PVT特性和测试技术存在的问题和今后的研究方向。

金属有机骨架材料多功能阻燃聚合物应用研究进展

樊晓玲, 辛菲, 蔡丽云

2021, 35 (6): 130-140; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.020

摘要 ( 960 ) PDF (3610 KB)( 977 ) HTML ( 28 )

简要介绍了具有高孔隙率、催化吸附等特性的金属有机骨架（MOFs）材料的分类及合成方法，分别从改性以及未改性MOFs材料在聚合物中的阻燃应用及阻燃机理来阐述了近年来MOFs材料在聚合物材料阻燃方面的研究现状。最后，对其MOFs材料的应用前景进行了总结与展望。