材料与性能
陈全贵, 张美林, 王孝军, 杨杰
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对3种不同共聚结构的聚对苯二甲酰己二胺(PA6T)树脂——聚对苯二甲酰己二胺/己内酰胺(1132)、聚对苯二甲酰己二胺/己二酰己二胺(M21)和聚对苯二甲酰己二胺/己二酰己二胺(1252)以及其聚四氟乙烯(PTFE)复合材料在干摩擦条件下的摩擦磨损性能进行了研究,并使用扫描电子显微镜(SEM)对试样的磨损面进行了分析。结果表明,1252的摩擦磨损性能最好,M21次之,1132最差;PTFE的加入提高了3种树脂的摩擦磨损性能,其中对1252的摩擦磨损性能改善最大,当PTFE含量为30份(质量份,下同)时,其摩擦因数和磨损率分别降低到了0.16和1.00×10-6;磨损机理方面,1132的磨损方式主要表现为粘着磨损和疲劳磨损,而M21和1252的主要磨损方式表现为磨粒磨损;随着PTFE含量的增加,复合材料的主要磨损方式均转变为粘着磨损。
刘耀, 丁剑峰, 夏浙安, 李欣欣
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采用熔融共混法制备了聚酰胺6(PA6)/短切碳纤维(SCF)/铜盐/碘化钾(KI)复合材料,通过电子万能试验机、差示扫描量热分析仪(DSC)、X射线多晶衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)等研究了铜盐/KI体系对聚酰胺材料力学性能及热氧老化行为的影响,并分析探讨了材料耐热氧老化的作用机理。结果表明,单一铜盐或KI对PA6的抗热氧老化作用不大,而铜盐/KI复配体系可以有效提高PA6/SCF耐热老化后的拉伸强度保持率;SCF有一定的自由基捕捉能力,铜盐/KI/SCF的加入显著延长了PA6的氧化诱导时间(OIT);铜盐/KI体系的抗热氧老化机理为:首先KI使聚酰胺基体中的二价铜转化为一价铜,然后过量KI与一价铜反应生成二碘合铜配离子[CuI2]-,[CuI2]-离子具有较强还原性,能够消耗聚酰胺老化过程中产生的自由基,从而延缓了聚酰胺6的热降解过程。
李亚森, 尚玉栋, 贺江平, 张翔, 董涧锟, 宋然
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采用混合酸对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行处理,得到具有反应性基团的功能化多壁碳纳米管(O?MWCNTs);以聚乙二醇(PEG1000)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料反应生成聚氨酯(PU)预聚体,然后通过原位复合法制备了PU/MWCNTs、PU/O?MWCNTs复合乳液;通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)及红外光谱仪(FTIR) 等仪器表征分析了MWCNTs和O?MWCNTs的微观结构、表面形貌和分散性能,并通过FTIR对PU、MWCNTs/ PU、PU/O?MWCNTs进行了结构特征分析。结果表明,混合酸处理使MWCNTs侧壁引入了约自身质量10.2 %的含氧官能团,极大地提高了MWCNTs在PU基体中的分散性;O?MWCNTs在PU预聚体形成之后加入时,会与PU链嵌段或者接枝,更利于分散;PU/O?MWCNTs复合乳液外观细腻呈黑灰色,静置36 h后O?MWCNTs仍呈现良好的分散性。
吴朝廷, 陈华艳, 张文欣, 吕晓龙
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采用多巴胺(DA)和3?氨基丙基?三甲氧基硅烷(APTMS)对碳纳米管(CNTs)进行DA辅助共修饰,并用溶剂浇铸法制备具有优异热性能和力学性能的聚偏氟乙烯(PVDF)复合薄膜;采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、差示扫描量热仪(DSC)、X射线光电子能谱仪(XPS)、热常数分析仪和电子单纱强力仪等对材料的微观形貌、结晶度、导热性能和力学性能进行了表征。结果表明,经DA和APTMS共修饰后的PDA?CNTs?NH2具有良好的分散性能;PDA?CNTs?NH2的加入,有利于改善PVDF复合薄膜的热稳定性;与纯PVDF薄膜和PVDF/CNTs复合薄膜相比,PVDF/PDA?CNTs?NH2复合薄膜的导热性能和力学性能显著增强,在8 %(质量分数,下同) PDA?CNTs?NH2的填料负载下,其热导率达到0.337 9 W/(m·K),是纯PVDF薄膜的1.78倍,其拉伸强度为52.67 MPa,是纯PVDF复合薄膜的1.36倍。
倪佳, 段凯歌, 朱辉, 胡明远, 程志, 于东明
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针对市场上常见的阻氧管存在难以热熔回收再用的问题,制备了新型乙烯?乙烯醇共聚物(EVOH)/耐热聚乙烯(PE?RT)合金包覆PE?RT双层阻氧管,其内层工作管为PE?RT材质,外层为EVOH/PE?RT合金阻隔材料;研究了EVOH和相容剂含量对EVOH/PE?RT合金阻隔膜阻氧性能的影响,并对新型双层阻氧管的氧气透过量和热熔回收情况以及新型双层阻氧管回收料的力学性能进行了测试。结果表明,EVOH/PE?RT合金阻隔膜的氧气透过量随EVOH含量的增加而降低,随相容剂含量的增加而上升;含30 %(质量分数,下同)EVOH、64 % PE?RT和6 %相容剂的新型双层阻氧管的氧气透过量接近市售3层、5层阻氧管,并且能够实现热熔回收,回收料具有较好的力学性能。
彭建文, 刘新亮, 肖崇, 宋强, 彭中朝, 黄若森, 唐刚
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通过溶胶?凝胶法制备了硅凝胶微胶囊化聚磷酸铵(MAPP),并通过红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG)对MAPP进行了表征;采用熔融共混技术将氢氧化铝(ATH)和MAPP加入到热塑性聚氨酯弹性体(TPU)中,制备出系列阻燃热塑性聚氨酯弹性体(TPU/FR)复合材料,并通过TG、微型量热计(MCC)研究了TPU/FR的热稳定性和燃烧行为。结果表明,在ATH与MAPP总含量为20 %(质量分数,下同)的情况下,相对于TPU/FR1(20 % ATH)复合材料,ATH与MAPP含量分别为5 %、15 %,10 %、10 %和15 %、5 %的TPU/FR复合材料在700 oC下的残炭量分别由16.7 %提高到29.7 %、25.1 %和20.9 %;热释放容量(HRC)分别从327.1 J/(g·K)降低到154.2、164.2和170.1 J/(g·K);对比TPU/FR2(20 % MAPP)复合材料,TPU/FR4(15 % ATH,5 % MAPP)炭渣的致密性和石墨化程度显著提高,表明ATH与MAPP复合具有显著的阻燃协同作用。
王国安, 赵文杰
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以聚丁二烯(PB)接枝苯乙烯(St)和甲基丙烯酸环氧丙酯(GMA)为主要原料制备了水泥砂浆改性剂PB?g?PSG乳液,将吐温?80作为稳定剂加入至PB?g?PSG乳液,再将乳液与水泥、标准砂混合制备了改性水泥砂浆;通过扫描电子显微镜(SEM)、水泥胶砂流动度测定仪和激光粒度分析仪等仪器观察了改性水泥砂浆的微观形貌,并研究了吐温?80及PB?g?PSG乳液含量对改性水泥砂浆流动性、力学性能、保水率以及吸水性的影响,同时探讨了吐温?80对PB?g?PSG乳液的作用机理。结果表明,改性水泥砂浆的保水效果优异,保水率的最大值为99.3 %;改性水泥砂浆的吸水质量随吐温?80含量的增加先降后增;改性水泥砂浆的流动性增强,其抗压强度随PB?g?PSG乳液含量的增加而逐渐降低,且小于未改性的水泥砂浆,其抗折强度随PB?g?PSG乳液含量的增加先增后降,且基本高于未改性的水泥砂浆,当PB?g?PSG乳液含量为10 %(质量分数,下同)时,抗折强度最高,为9.52 MPa;PB?g?PSG乳液对水泥水化物具有黏合及桥接作用,二者能够形成互穿网络结构;吐温?80分子结构中的亲水基团能够将水吸附在PB?g?PSG乳液粒子的表面并形成一层很厚的水化层,使乳胶粒子之间被隔离而避免了凝聚的发生。
姜如愿, 李丽英, 刘举慧, 王林, 袁炜, 惠银选, 肖雄
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基于阻燃剂ANTI?660及抗静电剂单苷酸甘油酯(Gm)制备了聚丙烯(PP)复合材料,采用水平垂直燃烧测试仪、氧指数测试仪、表面电阻测定仪、万能试验机和摆锤式冲击试验机等研究了阻燃剂和抗静电剂对复合材料阻燃性能、抗静电性能和力学性能的影响。结果表明,在阻燃剂含量为18.0 %(质量分数,下同),抗静电剂含量为2.0 %时,复合材料的极限氧指数(LOI)达到26.0 %,UL 94测试达到V?0级,表面电阻下降到1.7×1012 Ω;添加阻燃抗静电体系的复合材料相比于添加纯阻燃剂的复合材料整体力学性能改变不明显,但仍具有较好的综合力学性能。
张耀成, 吴勇振, 李阳, 赵竹, 王国胜, 丁雪佳
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为了解决聚氯乙烯(PVC)医用耗材在使用过程中易被细菌感染问题,采用一步法合成了一种新型抗菌剂——C8?6?8双季铵盐(GQAS),并将其作为添加剂与PVC粒料进行物理共混和压片,制成了一种抗菌性能良好的改性PVC材料。采用核磁共振波谱仪(1H?NMR)、热重分析仪(TG)、菌落计数仪和电子万能材料试验机对GQAS的结构和热稳定性以及改性PVC材料的抗菌性能、溶出能力和力学性能进行了表征。结果表明,GQAS与PVC共混时不会因加热而分解;GQAS含量为5 %(质量分数,下同)的改性PVC材料可以有效抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长;在被浸泡7 d后,GQAS含量为5 %的改性PVC材料仍具有不错的抗菌能力;2 %或5 %GQAS改性PVC材料的拉伸强度(23.3或18.9 MPa)和断裂伸长率(318.8 %或295.3 %)与纯PVA(24.6 MPa,341.5 %)相比均有所下降,但总体仍在可接受范围。
吕强
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采用熔融共混法将无卤阻燃剂LX?15、永久抗静电剂MH?2030添加到玻璃纤维增强聚酰胺6(PA6/GF)基体中制备复合材料,分别采用垂直燃烧仪、绝缘电阻测试仪、热重分析仪(TG)、悬臂梁冲击试验机和微机控制万能试验机对复合材料的阻燃性能、抗静电性能、热稳定性和力学性能进行了测试和表征。结果表明,复合材料的阻燃等级和抗静电性能随着阻燃剂和永久抗静电剂含量的增加而提升;单独作用时,添加15 %(质量分数,下同)的LX?15可使PA6/GF的阻燃等级达到UL 94测试V?0级,添加20 % 的MH?2030可使PA6/GF的表面电阻下降至1.1×108 Ω;复合使用时,添加20 %的MH?2030时,LX?15含量增加至25 %可使用复合材料的阻燃等级达UL 94测试V?0级的同时表面电阻下降至1.1×108 Ω,且抗静电性能持久稳定;同时,添加20 % MH?2030、25 % LX?15复合材料的拉伸强度、缺口冲击强度和初始分解温度分别为103 MPa、15.3 kJ/m2和376 ℃,与纯PA6/GF的143 MPa、22.3 kJ/m2和382 ℃相比,虽然有所降低,但仍能保持在较高水平。
刘祥贵, 方伟, 舒洪斌, 郑根稳, 刘海
摘要 (
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采用液态丁腈橡胶(LNBR)对水滑石(HT)进行表面包覆改性制备了LNBR/HT,并用其填充聚氯乙烯(PVC)制备了复合材料,采用红外光谱仪(FTIR)简支梁冲击试验机、万能试验机、氧指数测定仪、动态力学分析仪(DMA)、、扫描电子显微镜(SEM)等仪器研究了LNBR对HT的改性方式和改性前后HT含量对复合材料力学性能、阻燃性能、动态力学性能及微观形貌的影响。结果表明,LNBR对HT的改性为物理改性,由于LNBR与PVC基体有良好的相容性,经LNBR改性的HT在PVC基体中的分散性得以改善,其与PVC基体的界面黏结作用增强;PVC/LNBR/HT复合材料较PVC/HT表现出优异的力学性能和阻燃性能;PVC/LNBR/HT复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度在LNBR/HT含量分别为5 份和10 份时分别达最大值,为29.8 MPa和17.7 kJ/m2;PVC/LNBR/HT复合材料的极限氧指数在LNBR/HT含量为40 份时达34.6 %;由于LNBR在复合材料体系中充当增容剂和增塑剂的双重作用,PVC/LNBR/HT复合材料的刚性增加,但耐热性出现小幅下降。
加工与应用
王彦卿, 匡唐清, 赖家美, 柳和生, 刘天
摘要 (
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详细阐述了气体?水辅助注射成型(GWAIM)工艺的方法及过程;通过实验探讨了GWAIM工艺实施在装置设计及工艺控制中的关键技术和GWAIM工艺的优点。结果表明,GWAIM试样内壁光亮、壁厚更加均匀,具有更好的成型质量;GWAIM工艺仍然存在材料适用性问题,但相对水辅助注射成型(WAIM)工艺具有更广泛的材料适用性。
盛天阳, 谭晶, 张政和, 高晓东, 于景超, 程礼盛, 杨卫民
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建立了层叠流道的三维模型和有限元网格模型,根据流变测试数据,采用Polymat对物料的黏度模型参数进行拟合,并利用Polyflow软件对聚丙烯腈(PAN)凝胶在层叠流道内的三维等温流动过程进行了数值模拟分析。研究发现,当入口流量增大时,层叠流道出口速度的不均匀性增加;沿流动方向流道内压力逐渐降低,并在出口处降低至同一最低值;流道进出口压力差与入口流量大小具有正相关性;在流道的中心截面上剪切速率分布均匀,波动较小。
王瑞喆, 柳和生, 黄兴元, 余忠, 江诗雨, 刘同科
摘要 (
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采用气辅助挤出成型技术,分别以垂直进气和平行进气2种方式进行了片材挤出实验,根据流变学原理建立了片材三维气辅挤出模型,利用有限元方法对0°、15°、30°、45°、60°、90° 6个不同进气角度下熔体在口模内的挤出过程进行了数值模拟。结果发现,改变进气角度对片材挤出制品造成了不同的影响,进气角度为90°时熔体在口模内的变形程度最大,随着进气角度的减小,熔体的变形程度减小;15°~30°的进气角度对聚合物片材气辅挤出成型最有利。
王伟健
摘要 (
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针对自然曝露后出现的虎皮纹缺陷现象设计了保险杠自然曝露试验,并对缺陷的发生的原因进行了研究分析。结果发现,保险杠经自然曝露试验后出现了黑白相间虎皮纹缺陷;相比于虎皮纹的黑段,白段的色差值更大且存在大量微裂纹,表面O元素含量急剧上升,表现出明显的老化现象;保险杠材料中的橡胶增韧相发生了不平衡剪切取向,白段的取向程度明显高于黑段,导致白段存在较大的取向内应力,在外界环境应力作用下更容易断裂,从而更容易产生大量微裂纹。
助 剂
蔡小芳, 袁航, 刁晓倩, 李字义, 封棣
摘要 (
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采用国标方法对食品接触聚乳酸(PLA)杯盖进行了总迁移测试,利用原子吸收光谱法对其食品模拟液中滑石粉的迁移量进行了检测,同时采用傅里叶红外光谱法对迁移物蒸发残渣中的滑石粉进行了定性鉴定,并探讨了滑石粉在食品接触材料中的安全性问题。结果表明,本方法准确、快速、简便,可用于食品接触材料中滑石粉的快速鉴别和安全性评价;滑石粉在食品模拟液中不易迁出,因此当PLA制品与食品接触时,其中的滑石粉迁移至食品的风险较低。
标准与测试
田陆川, 姜红, 陈坦之, 王艺霖, 段斌, 刘峰
摘要 (
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为建立一种高效准确的差分拉曼光谱检验电线塑料外皮的方法,利用便携式差分拉曼光谱仪测得了35个不同品牌不同类型的电线塑料外皮的差分拉曼光谱数据;再根据样品的主要成分和所含填料的不同,对样品进行初步分类;利用主成分分析对初步分类后的拉曼数据进行降维,再利用系统聚类将样品分组,最后应用K?均值聚类分析对分组结果准确性进行检验。其中,对于同组样品,可以用拉曼特征峰的相对峰高比进行区分。结果表明,当并类距离为1时,I?1组样品(只含滑石粉的白色样品)可分为7个小组,实现了对样品的区分;该方法不破坏检材,操作简单,可为微量物证检验和公安机关办案提供帮助。
塑料与环境
李玉竹, 姚利辉, 叶世强, 吕国永, 刘盼盼, 徐龙飞, 仇丹
摘要 (
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综述了目前典型生物降解材料在水环境中降解性能的研究现状,详细介绍了聚乳酸(PLA)高分子材料(PLA、PLA共聚物、PLA复合材料等)、聚羟基烷酸酯(PHA)、聚己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚(己二酸丁二醇酯?对苯二甲酸乙二醇酯)(PBAT)和CO2共聚物等在不同水环境中的降解性能;最后总结了生物降解材料未来需要关注的问题和发展方向。
综述
张婷, 张彩丽, 宋鑫宇, 翁云宣
摘要 (
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综述了聚己二酸?对苯二甲酸丁二酯(PBAT)及其复合膜在食品活性包装膜和地膜中应用的研究进展;详细介绍了提高PBAT膜性能的主要方法,包括与聚合物共混、与无机填料共混、与其他可再生资源共混等;阐述了PBAT及其复合膜的降解性能;并对PBAT膜未来的研究方向进行了展望。
董星彤, 王向东, 孙晓红, 陈士宏
摘要 (
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阐述了在发泡领域引入密度泛函理论的原因,综述了国内外对密度泛函理论的研究现状,详细介绍了密度泛函理论在高分子体系中尤其是在发泡领域中的发展与应用研究进展;总结了基于均相成核、非均相成核方法并结合不同动力学、热力学公式的创新的密度泛函模型,并对这些模型的应用进行了综述;将密度泛函模型与其他计算模型进行比对,以体现出其在聚合物发泡机理研究中的独特性。
段续远, 郑红娟
摘要 (
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综述了近几年国内外改性聚乳酸(PLA)发泡技术的研究进展,针对PLA在发泡方面熔体强度和结晶性能的不足,介绍了通过加入扩链剂、交联剂、成核剂、纤维和其他聚合物等物质来改善PLA发泡性能的方法、效果和机理;最后,对改性聚乳酸发泡技术的未来发展进行了展望。