材料与性能
郑鹏程, 李瑞龙, 陈凑喜, 张守玉, 姜如愿, 陈同海, 宋程鹏, 焦旗
摘要 (
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设计了一系列由主抗氧剂、辅助抗氧剂、碳自由基捕捉剂组成的不同种类、不同配比抗氧剂体系,并将其用于煤基均聚聚丙烯(PP)的抗热氧老化性能改性中。其中以巴斯夫抗氧剂 Irganox®1010、Irgafos®168主辅抗氧剂质量比1∶1为对比基准,通过测试并对比添加新型三元复配抗氧体系改性 PP的氧化诱导时间(OIT)、黄色指数、熔体流动速率、力学性能等性能指标,从而开发煤基均聚PP的最佳耐热氧老化助剂配方。结果表明,当主抗氧剂为Irganox®1010、辅抗氧剂为 Irgafos®168质量比为 1∶1并与羟胺类抗氧剂 Revonox®420复合使用时,改性 PP的 OIT最长为 9. 8 min,黄色指数为 1. 3,熔体流动速率为 10. 7 g/10 min,综合性能最佳;当主抗氧剂为 Irganox®1010、辅抗氧剂为 Irgafos®168质量比为1∶2时,改性PP的抗黄变效果最好,由此设计并优化的抗氧剂体系及其配比对煤基均聚PP的耐长期热氧老化
改性配方设计具有重要的启示。
陈宇宏, 詹茂盛
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基于注射压缩成型技术,以聚碳酸酯为原材料,采用不同的压缩工艺参数制备出聚碳酸酯透明件。结合成型过程中的模具型腔压力测试,采用定性(应力偏光法)和定量(小孔法)两种方法,对成型透明件的残余应力进行了测试,分析了压缩启动位置、压缩距离、熔体温度及模具温度等压缩过程的核心工艺参数对聚碳酸酯透明件残余应力的影响规律。结果表明,随着压缩启动位置的推迟或压缩距离的增大,型腔压力上升,使得制品的残余应力降低,当压缩启动位置从10 %延迟至70 %时,或者压缩距离从0.5 mm增大至2.0 mm,透明件测试点的Von Mises等效残余应力平均下降幅度达到82.0 %和64.7 %;随着熔体温度的升高或模具温度的升高,型腔压力变化并不明显,但制品的残余应力降低,当熔体温度从290 ℃升至320 ℃,或者模具温度从80 ℃升至120 ℃,透明件测试点的Von Mises等效残余应力平均下降幅度达到56.2 %和77.0 %。
银鹏, 马宏鹏, 郭斌, 李盘欣
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为提高热塑性淀粉(TPS)塑料的力学和耐水性能,通过挤出工艺制备了含量为1 %(质量分数,下同)的聚乳酸纤维(PLAF)及不同含量的聚乙烯醇纤维(PVAF)共同增强的热塑性淀粉复合材料。研究了含量为0.2 %~1.4 %的PVAF对TPS/PLAF/PVAF复合材料力学性能、断面形貌、耐水性能及转矩流变性能的影响。结果表明,同时加入PLAF和PVAF能有效提高复合材料的力学性能及表面耐水性能;当PLAF和PVAF含量为1 %时,复合材料的拉伸强度从纯TPS的1.98 MPa提高到10.53 MPa,冲击强度由纯TPS的33.4 kJ/m2提高到62.23 kJ/m2,水接触角由纯TPS的46.34°提高到65.02°,TPS/PLAF/PVAF复合材料的平衡扭达到最大值15.75 N·m。
蔺海川, 张奇, 路晶, 马琴, 袁炜, 罗发亮
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以聚丙烯(PP)为基体,低密度聚乙烯(PE-LD)和NX8000K成核剂为添加剂,通过熔融共混法制备了PP/PE-LD/NX8000K高韧高透明共混材料。采用差示扫描量热、X射线衍射、偏光显微镜、雾度测试仪和冲击试验机等仪器对共混材料的结晶行为、晶体形貌、透明性和力学性能进行了表征与测试。结果表明,PE-LD能阻碍PP结晶,使其结晶度降低,从而降低共混材料的雾度;PE-LD和PP共混能显著提升共混材料的韧性;当PE-LD的含量为50%(质量分数,下同),NX8000K成核剂含量为0.6%时,PP/PE-LD/NX8000K的雾度为16.43 %,冲击强度为77.94 kJ/m2,雾度比纯PP降低45.18 %,冲击强度提高至纯PP的1 465 %。
包璐璐, 刘义, 韩李旺, 杨廷杰, 孟鑫, 郭晓东, 王勇, 苟荣恒, 李国锋, 张明辉
摘要 (
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采用多种分析测试方法,对3类高熔体流动速率薄壁注塑聚丙烯(PP)专用料的熔融结晶性能、光学性能、分子量分布、力学性能、毛细管流变性能、热收缩性能进行了分析研究。结果表明,K1860与2种市售主流PP1、PP2各项性能相当,其中K1860分子量分布相对PP1、PP2较窄,弯曲性能、拉伸性能更优,可满足大型薄壁注塑制品的生产要求。
殷年伟, 陈锋, 付学俊, 曹绍强
摘要 (
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研究了不同聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)配比对阻燃增强PET/PBT合金表面浮纤的影响。采用二次元影像测试仪和目测的方式,半定量地表征表面浮纤。结果表明,随着PBT含量的增加,表面浮纤逐渐减弱;当PET和PBT质量比接近1∶1时,材料表面质量最好;进一步提高PBT含量时,表面浮纤现象又逐渐严重;阻燃增强PBT材料的表面浮纤现象比阻燃增强PET材料轻。
韩贤新, 刘喜军, 王宇威
摘要 (
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以二元乙丙橡胶(EPR)为增韧材料、纤维素(α?C)为增强材料、EPR接枝乙烯醇共聚物(EPR?g?VA)为增容剂,采用熔融共混方法制备了聚丙烯(PP)/EPR/改性纤维素(M?C)复合材料。通过红外光谱、X射线衍射分析验证了M?C的结构,通过扫描电子显微镜、偏光显微镜、热重分析仪、塑料材料动态性能试验机、电子万能试验机等对PP/EPR/M?C复合材料的微观形貌、球晶尺寸、热稳定性以及力学性能进行分析测试。结果表明:EPR、EPR?g?VA包覆碱预处理纤维素(APC)形成“皮?芯”结构;相对于PP/EPR共混物,PP/EPR/M?C复合材料的热学性能、力学性能均有明显提高,当M?C添加量为6 %(质量分数,下同)时复合材料的冲击强度和维卡软化温度分别达到12.59 kJ/m2和146.5 ℃,并且复合材料中PP相的球晶尺寸变小且晶界面模糊。
张泽, 贾垚, 崔永岩
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采用熔融共混法,以二乙基次膦酸铝(ADP)为主阻燃剂,聚磷酸铵(APP)为协效阻燃剂,对丙烯腈?丁二烯?苯乙烯共聚物(ABS)实现了良好的阻燃抑烟改性。利用极限氧指数测定仪、烟密度测试箱和锥形量热测试仪对复合材料的燃烧性能进行了测试,通过扫描电子显微镜、差示扫描量热仪等分析表征了复合材料的微观结构和热性能。结果表明,当ABS/ADP/APP质量比为100∶16∶4时,复合材料的极限氧指数(LOI)可提高到29 %,烟密度等级下降到68.5,火点指数(FPI值)提高到0.215 s/(kW·m-2);复合材料在燃烧过程中会分解产生磷氧自由基,抑制基体燃烧的链式反应,并在材料表面形成大量细小空穴、膨胀疏松的炭层,取得了气相阻燃和凝聚相阻燃之间的良好协效。
郑德宝, 翟前超, 刘光远, 王丰武, 汪义辉, 张忠洁, 陈祥迎
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以马来酸酐(MAH)为接枝单体,乙烯?辛烯共聚物(POE)为基体树脂,无味过氧化二异丙苯(BIBP)为引发剂,通过双螺杆挤出机熔融挤出马来酸酐接枝乙烯?辛烯共聚物(POE?g?MAH),以此作为粘接树脂的相容剂。研究了反应温度、螺杆转速及MAH用量对相容剂熔体流动速率、接枝率的影响,以及相容剂在粘接树脂中的应用。通过熔体流动速率仪、傅里叶红外光谱(FTIR)、万能试验机等对相容剂进行表征和分析;再将相容剂、基体树脂、以及相关助剂通过双螺杆挤出机挤出,得到的粘接树脂通过万能试验机检测其力学性能。结果表明,在引发剂BIBP的作用下,MAH可以顺利接枝到POE上,当MAH的添加量为1 %(质量分数,下同)、BIBP的添加量为0.1 %时,相容剂的接枝率可达0.7 %,熔体流动速率为0.691 g/10 min;在粘接树脂配方中加入20 %的相容剂后,粘接树脂的拉伸强度达到14.8 MPa,断裂伸长率达到1 031.1%,剥离强度达到178 N/25 mm。
加工与应用
刘小锐, 赵丰, 王秀梅, 郭巍, 毛华杰, 闫宏旭, 邓景文
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采用自行设计的模具,对双层玻璃纤维增强聚丙烯(GFRTP)复合材料单向层合板进行了半球形非等温拉伸成型试验,结合显微观察等手段,就复合材料单向层合板预热温度、拉伸速率等对制件厚度分布、成型质量的影响进行了研究。结果表明,提高预热温度可导致制件变薄;提高拉伸速率可改善制件的表面质量,当拉伸速率超过150 mm/min时制件会产生拉裂和脱层的缺陷。
于盛睿, 邹佳勇, 骆杰, 曾义和, 刘广, 凌妍, 王云明, 韩文, 周华民
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以拉伸试验样条为研究对象,采用正交试验设计与流动仿真计算,对非对称温度场下微孔发泡模内表面装饰复合成型工艺(MIM/IMD)中制品翘曲的影响因素进行分析,获取翘曲变形最小的最佳工艺参数组合。并对4种注射成型工艺(MID/IMD、IMD、MID、CIM)分别在X、Y、Z方向的翘曲变形仿真结果进行对比,分析不同成型工艺的翘曲变形在不同方向上的变化、泡孔半径及密度,探究微孔结构及分布对翘曲变形的影响规律。结果表明,熔体温度210 °C、注射速率55 cm3/s、充填体积98 %、超临界N2浓度0.2 %(质量分数)、冷却时间40 s时,翘曲最小,翘曲变形最大减少3.414 mm;采用发泡工艺对制品的翘曲有一定的抑制作用;非对称温度场导致覆膜侧的泡孔尺寸及密度大于非覆膜侧,且温度较非覆膜侧高,使样条覆膜侧收缩变形慢于非覆膜侧,从而导致样条两侧产生具有向非覆膜侧内凹卷曲趋势的不均衡翘曲变形。
孙霖杰, 张经伟, 陈树山, 赖焕生, 魏作友
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为了研究高密度聚乙烯(PE?HD)管的耐氯氧化性能,基于ASTM F2263标准,设计了一种封闭循环试验系统,可在流动状态下通过改变温度、压力和有效氯含量加速试样的氧化失效。结果表明,该系统可独立测试24根DN 20的PE?HD管状试样,可编程逻辑控制器(PLC)作为控制主机可以控制管路的压力、温度和流量,再加上耦合各传感器,可实现可视化的人机界面,内置的报警系统可保证试验的安全可靠。本试验系统可用于对PE?HD输水管的耐氯氧化性能进行评价。
牛旭, 刘越, 张雅静
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造粒模板是切粒系统的主要部位之一,造粒模板内部包括加热通道与物料通道,通道内部流动介质分别为导热油和聚乙烯。探究在同等条件下,导热油进口速度分别为0.01、0.05、0.1 m/s的情况下物料挤出速度与造粒带温度分布的均匀性。应用SolidWorks软件对造粒模板进行三维建模,采用ANSYS软件对聚合物与导热油的流动与传热进行数值模拟,获得了造粒模板的温度分布与流体流场分布。结果表明,导热油的进口速度对造粒模板温度场的影响明显,导热油进口速度在0.01、0.05、0.1 m/s 3个条件下,物料的挤出速度变化不大,造粒带的温差分别为14.08、7.14和5.39 ℃。在导热油进口速度为0.1 m/s时,造粒带温度分布最均匀。
彭新龙, 曾宇清, 梁卓恩, 谢忆
摘要 (
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采用非等温DSC方法研究了一种模压预浸料(环氧树脂/玻璃纤维)的固化动力学,应用Kissinger和Crane方程拟合求得固化动力学参数,并建立了该预浸料固化动力学唯象模型。通过无转子硫化仪测试预浸料在不同温度下的凝胶时间,通过线性拟合得到固化温度与凝胶时间的函数关系,并对预浸料的固化工艺进行优化。结果表明,通过Kissinger和Crane方法算得该预浸料的固化反应动力学表观活化能为89.9 kJ/mol,指前因子为1.17×1011 min-1,反应级数为0.93;预浸料在模具温度为150 ℃下预热40 s,环氧树脂具有一定的流动性,并在2 MPa压力下固化300 s,可制备综合性能良好的复合材料制品。
助剂
高鑫鑫, 蒋平平, 施一民, 冷炎, 张萍波
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以马来酸酐和二乙二醇醚为原料在无催化剂条件下制得二乙二醇醚马来酸酯(MD),此分子结构中具有酯基、醚键及碳碳双键,将此中间产物分别与乙酸钙、乙酸锌反应,制得二乙二醇醚马来酸酯钙/锌盐(MD?Ca/Zn)。通过傅里叶红外测试分析了热稳定剂产物的结构,分子中含有醚键、酯基、碳碳双键、羧酸盐结构,可作为PVC主效热稳定剂。通过刚果红法、热老化法、热失重法、电导率等检测方法,和市售硬脂酸钙/锌进行对比,验证了热稳定效果及性能,分析了热稳定机理,同时探究了与辅助热稳定剂β?二酮(硬脂酰苯甲酰甲烷)的协同作用。结果表明,当MD?Ca/Zn=2∶1(质量比,下同)时,对PVC的热稳定效果最好;初期白度可以达到40 min,静态热稳定时间为35 min;与热稳定剂总质量10 %的β?二酮复配后PVC的热稳定性能还可进一步提升。
黄旭博, 柳召刚, 赵金钢, 杨羽轩, 陈明光, 吴锦绣, 胡艳宏, 冯福山
摘要 (
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合成了一种新型稀土热稳定剂2?苯甲酰苯甲酸镧(LBA),通过红外光谱分析、热分析、元素分析等方法对其进行了表征,并采用刚果红实验、高温热老化实验和拉伸性能实验,研究了配合物对聚氯乙烯(PVC)热稳定性能和力学性能的影响;同时将其与几种传统热稳定剂进行复配,研究了复合热稳定剂对PVC热稳定性能和力学性能的影响。结果表明,2?苯甲酰苯甲酸镧的分子式为La(C14H9O3)3·2H2O;当配合物单独作PVC热稳定剂使用时,热稳定时间为16 min,初期抗变色效果一般,但力学性能优异;当配合物与硬脂酸锌和季戊四醇复配比为1∶1∶3(质量比,下同)时,热稳定时间长达58 min,抗变色效果和力学性能最好,三者具有优异的协同效果;2?苯甲酰苯甲酸镧能吸收PVC分解产生的HCl气体,生成LaCl3,减缓了PVC的降解。
王文超, 王艳芝, 张振利, 张居亮, 刘少磊, 魏冰
摘要 (
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针对目前国内通用的板框压滤机聚丙烯(PP)滤板框在使用中出现的开裂问题,通过添加β成核剂并利用差示扫描量热仪和偏光显微镜等研究了PP的力学性能、热变形温度、结晶行为及晶体形态的变化。结果表明,随着β成核剂含量增加,PP的拉伸强度和拉伸模量呈先下降后上升的趋势,断裂伸长率和冲击强度呈先上升后下降的趋势;当β成核剂含量为0.05 %(质量分数,下同)时,PP中的β晶接近完善,β晶的相对含量激增至85.25 %,此时样品的冲击强度增至纯PP的4倍,拉伸强度和拉伸模量损失较小;当β成核剂含量为0.50 %时,样品的热变形温度较纯PP提升约40 ℃。
塑料与环境
王智勤, 李慧, 朱冰玉, 陈厂
摘要 (
1099 )
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针对超薄型地膜产品生产使用和耐候性差等原因造成使用后不降解或难以回收利用的问题,将农业生产使用后的废旧地膜采用机械或人工方式回收,经过清洗、改性等工艺过程制成颗粒。将回收料与小麦、玉米秸秆粉复合加工制备了复合板材,并对板材的力学性能进行了测试。结果表明,按照10 %~50 %(质量比,下同)的废旧地膜颗粒添加量制备的复合板材,符合相关性能要求,可应用于复合板材、窨井盖等。
标准与测试
常昊, 杨正昊, 韦有共, 柴广, 李岩舟
摘要 (
560 )
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针对在薄膜加工中恒温箱内温度过高或过低导致薄膜破裂,但人工因恒温箱的高温和结构遮挡难以及时发现薄膜破裂这一问题,结合目前机器视觉的方法,提出一种薄膜破裂图像检测技术,能够监测薄膜的破裂情况,降低生产损耗。在对横拉薄膜破裂区域进行图像处理方法的研究当中,对常见图像的增强、去噪、边缘分割技术分别进行了分析和比较,找出了适用于横拉薄膜破裂图像的预处理、分割方法。通过对薄膜破裂图像的分析与比较中,依据破裂形式将破裂方式分为小范围破裂和纵向破裂两种,并找到了面积、周长区分两种破裂方式的视觉识别特征参数,为调整加工温度参数起到了积极意义。结果表明,所提出的检测技术能够准确判断薄膜破裂形式,准确率为92.7 %,可满足工业生产需求。
机械与模具
吴俊超
摘要 (
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以大型汽车仪表板塑件为例,采用模流分析软件Moldflow分析了多浇口的最佳浇口位置。以翘曲变形量为主要分析指标建立了正交实验方案,通过分析比对获得了最佳的工艺组合。通过模拟分析,发现翘曲变形量过大和表面有熔接痕是主要缺陷。不均匀收缩、取向效应和冷却不均是导致翘曲变形量过大的主要原因。通过采用顺序阀浇口技术、优化相关注射成型工艺参数以及浇注系统和冷却系统的结构、尺寸,基本消除外观表面上的明显熔接痕,翘曲变形量满足企业生产需求,并最终获得了优化的工艺参数和模具结构。结果表明,采用Moldflow对大型塑件进行计算机辅助工程(CAE)分析可大幅提高塑件的成型质量,有效缩短产品的开发周期,节能减排,降低生产成本。
孙令真, 叶烁
摘要 (
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针对分体空调底盘在注塑生产时容易破裂、变形的现象,开发了一款结构简单、运行可靠的注塑模具。根据空调底盘的结构,采用组合滑块结构,解决了出风口以及出风口上部螺柱的脱模问题;采用滑块+水平斜顶的脱模结构,解决了中间导风板孔与两端导风板孔中心轴线不在同一直线上的问题;采用斜抽芯+滑块+油缸的脱模结构,解决了空调底盘排水孔容易产生飞边的问题;在斜导柱滑块上安装阻尼弹簧,可以克服滑块在开、合模时对其他模具零件的冲击;将定模斜顶的斜顶座安装在热流道电器件板上,使两板模具有三板模的特点,实现了定模斜顶的脱模问题;在定模斜顶上安装加强杆,有效避免定模斜顶变形的问题。
综述
刘少帅, 冉启迪, 黄建文, 李金隆, 张诗琪, 朱楷, 龚新超, 曹堃
摘要 (
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综述了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的改性方法及其发泡工艺的研究进展,其中改性方法主要包括固相缩聚、原位共聚和扩链改性,发泡工艺主要有釜压法、模压法、挤出法等。最后,简要介绍了我国PET发泡材料的工业化现状,并指出未来研究和发展的方向。
杨小龙, 李永青, 闫晓堃, 陈文静, 马秀清
摘要 (
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介绍了气体小分子渗透理论和气体阻隔模型,综述了聚合物/石墨烯阻气型复合材料的制备方法和气体阻隔性能的表征手段,分析并总结了影响聚合物/石墨烯复合材料气体阻隔性能的主要因素及相应的改进措施,最后对未来研究的方向进行了展望。
方云峰, 马骉, 王小庆, 康兴祥, 汤宇婷
摘要 (
1544 )
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对国内外有关单组分环氧树脂用固化剂进行了梳理,介绍了潜伏型单组分环氧树脂用固化剂(热致型、湿致型、光致型以及微胶囊型),并对其制备合成方法及固化机理进行详细的综述,指出了单组分环氧树脂用固化剂所存在的问题,并明确未来的研究思路。
王苏炜, 张文鑫, 薛平, 张光普, 胡玉冰, 姜炜
摘要 (
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针对当前聚合物实际强度远低于理论强度的问题,介绍了固态挤出、固态拉伸等自增强技术的制备流程及其工艺特点。此外,通过分析固态形变过程中试样内部的微观形貌与分子构型,进一步研究聚合物基复合材料固态加工过程中的自增强机理。最后,通过归纳总结影响试样增强效果的因素,进一步探索聚合物基复合材料的性能上限,拓宽其在不同领域的高性能化应用。