材料与性能
李凯泽, 辛勇
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以碳纳米管(CNTs)和热塑性聚氨酯(TPU)为原料,通过硫酸(H2SO4)/硝酸(HNO3)混合溶液处理碳纳米管颗粒表面以达到改性的效果,使用改性过后的碳纳米管熔融共混制备出TPU/CNTs复合材料。研究了不同含量的CNTs对TPU基体的流变、力学、耐磨性以及热性能的影响。结果表明, 改性过后的CNTs在TPU基体中形成了良好的分散性和相容性;TPU/CNTs复合材料在高频剪切下保留了复合材料的加工流动性,并且复合材料的拉伸强度以及耐磨性相较于TPU有明显的增强,其中在改性碳纳米管含量较低时,复合材料的力学性能改善较为明显;改性CNTs的加入提高了TPU基体的熔融温度和结晶度;改性CNTs的加入提高了复合材料的热降解温度,提高了TPU基体的热稳定性。
倪君杰, 郭锐, 张冰
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尝试通过通入惰性气体的高温无氧热解法,对防弹衣或防弹头盔等警用装备中的芳纶无纬布防弹层进行资源化处置和再生利用。结果表明,利用芳纶纤维和胶黏剂热解温度的不同分别进行分解,既可以破坏原有装备形态,使报废装备无法重新流通使用,又使其分解产生可燃气体或提取可二次利用的纤维丝,达到资源化处置警用防弹装备的目的;结合仿真模拟和实验比对分析得出热解的最佳温度约为410 ℃和最佳热解位置。
吴雄杰, 朱东波, 孙江波, 高龙美, 储雨, 程劲松, 谢爱迪
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采用含有51 %的纳米硫酸钙(CaSO4)与聚乙烯(PE)为主要原料,通过熔融共挤制备了一种绿色低碳可降解的新型环保复合薄膜,并与同等碳酸钙(CaCO3)含量的PE/CaCO3复合薄膜比较,研究高填充无机纳米聚烯烃复合软包装材料的应用性能。采用拉力试验机、高温凝胶色谱仪、氙灯日晒老化试验箱、总有机碳(TOC)分析仪等设备对其物理性能、卫生性能、降解性能、碳含量进行测试分析。结果表明,PE/CaSO4复合薄膜的拉伸强度、断裂伸长率优于同等含量的PE/CaCO3复合薄膜,总迁移量(水、4 %乙酸、20 %乙醇、95 %乙醇、异辛烷)、高锰酸钾消耗量、重金属未超出国家标准的限量要求,在加速老化条件下,其拉伸性能和重均分子量均能达到光降解塑料的要求,且其碳含量远较其他塑料薄膜要低。
刘伟, 吴显, 陈小澄, 成晓琼, 张纯
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利用羧基化碳纳米管(CNT)和纳米纤维素微晶(CNC)与聚乙烯醇/纳米纤维素(PVA/CNF)中形成氢键构建致密的交联网络,并对水凝胶进行增强改性。结果表明,加入3 %(质量分数,下同)的CNT可以使水凝胶的拉伸强度由50 kPa提高至120 kPa,而加入3 %的CNC能够同时提高水凝胶的拉伸强度和断裂伸长率;加入CNT后能够在水凝胶中构建导电逾渗网络,结合溶剂中的离子导电使得水凝胶的电阻率显著下降;使用PVA/CNF?CNT3水凝胶制作应变传感器,能够实现拉伸、压缩和弯曲等多种应变的快速、准确传感响应。
张文才, 郝晓刚, 李萍, 林浩, 裴强, 丰功吉, 付兆华, 于小芳
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首先采用双螺杆挤出造粒技术制备了一种由废旧聚乙烯(RPE)和不同含量(0 %、1 %、3 %、5 %、7 %、9 %,以RPE质量计)马来酸酐接枝聚乙烯(PE?g?MAH)组成的复合改性剂(CM),然后制备CM(4 %沥青质量)改性沥青,并对常规指标(软化点、25 ℃针入度和25 ℃延度)、旋转黏度、红外光谱、高温存储稳定性(软化点差值、扫描电子显微镜微观形貌)以及流变性能等表征、分析。结果表明,CM改性剂中MAH与沥青中—OH之间发生化学反应,生成酯类物质,且随着PE?g?MAH含量的增加,CM改性沥青软化点、延度、黏度、高温存储稳定性、高温以及低温性能均显著提高,而针入度和相位角则降低;在温度变化较大的地区,可以考虑采用适量的PE?g?MAH制备CM改性沥青进行路面铺筑,并对于高温存储稳定性的改善进行了推理分析。
张云峰, 钟威, 张璐, 兰志兴, 董志博
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采用溶剂挥发法合成一种新型的以液体石蜡为芯材、纳米SiO2为嵌体的聚砜树脂外壳相变微胶囊颗粒,并通过扫描电子显微镜、红外光谱、差示扫描量热仪、热失重分析对复合相变材料进行了结构及性能测试。结果表明,当添加纳米SiO2的量为5 %时,微胶囊颗粒的粒度为最小的164.8 μm,并存在最优的相变焓和封装效率,熔化焓为88.03 J/g,结晶焓为86.48 J/g,封装效率57.37 %;纳米SiO2改性后的相变微胶囊化学结构未受影响;经纳米SiO2改性,微胶囊粒径增大,其表面结构产生小空隙现象,同时相变微胶囊的相变性能及热稳定性有明显改善。
王帅, 张玉迪, 杨富凯, 徐新宇
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将不同质量分数的多壁碳纳米管(MWCNT)与PI通过原位聚合制备了聚酰亚胺(PI)/MWCNT泡沫复合材料,并利用扫描电子显微镜、热失重等仪器对材料性能进行了测试。结果表明,随着MWCNT质量分数的增加,泡孔直径增大,泡沫密度降低,当MWCNT含量超过0.4 %(质量分数,下同)易发生团聚作用,限制了泡沫结构的形成,导致泡沫的形状不规则;在添加0.2 %的MWCNT时,压缩强度、压缩模量、硬度获得了最好的增强效果,并发现增强效果随MWCNT质量分数的增加增强效果呈现先增大后降低的趋势;样品的热稳定性在添加0.05 %质量分数的MWCNT时达到最佳水平。
陈亮, 张萍波, 蒋平平, 包燕敏, 高学文, 夏嘉良
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以芳香二硫化合物2,2'?二氨基二苯二硫醚(AD)为原料,制备了一种自愈性水性聚氨酯(WPU)材料。利用全反射傅里叶变换红外光谱仪、拉曼光谱仪、热失重分析仪、粒径分析仪、热台偏光显微镜和接触角仪对改性材料进行了结构表征与性能测试,探讨了聚氨酯材料的热稳定性、表面疏水性、自修复性能的变化。另外,通过拉伸测试,定量评价了材料的拉伸性能和自愈合效率。结果表明,AD成功引入到WPU分子链中;随着AD含量的增加,改性材料的热稳定性逐渐下降;表面疏水性提升,样品WPU?3的静态接触角达到了81.2 °;拉伸强度由WPU?0的1.1 MPa增至WPU?3的5.6 MPa;同时,在中等愈合温度(80 ℃)下,样品WPU?1加热3 h后可以使拉伸应变的愈合效率达到81 %左右。
孙伟, 刘义, 廖云龙, 陈俊佳
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利用外商提供的分析方法和一系列标样样片,建立了无规和抗冲共聚聚丙烯中乙烯含量测定的工作曲线,由于聚丙烯粉料样品结构与性质的不稳定性和不均匀性,决定了实际粉料样品乙烯含量在测试处理上往往不能完全与建立标线处理上的一致。通过选取不同牌号乙丙共聚聚丙烯粉料样品,着重试验分析了热压制样中冷却方式、抗氧剂、样品粒径对粉料乙烯含量测定结果的影响。结果表明,热压制样中冷却方式对粉料乙烯含量的测定结果形成了较为明显的影响;同样粉料样品中是否添加抗氧剂及所加抗氧剂的种类对测定结果也构成了很大程度的影响;另外,粉料样品粒径对乙烯含量的测定结果形成了显著的影响。
黄素媛, 曹琳, 李卫, 林志丹, 张鹏
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采用阴极电泳沉积技术在纯钛基板表面沉积聚醚醚酮(PEEK)/硼化钽(TaB2)复合涂层。采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和摩擦磨损试验机等方式对电泳沉积液分散性、PEEK/TaB2复合涂层表面形貌、微观结构、结晶行为、摩擦学性能和生物学性能进行表征。结果表明,通过调节电泳沉积参数可以制备形貌均匀、具有一定厚度的PEEK/TaB2复合涂层,在390 ℃热处理后,涂层均匀致密无孔隙;热处理可以提高PEEK/TaB2涂层的结晶性能,TaB2颗粒的加入使PEEK涂层获得更高的结晶度;添加较低含量的TaB2颗粒时,复合涂层在小牛血清(fetal bovine serum,FBS)介质中表现出良好的摩擦学性能,与纯PEEK涂层相比,磨损率分别下降了48.1 %,69.1 %;但过量TaB2颗粒在PEEK基质中出现明显的团聚现象, 摩擦系数和磨损率呈现上升趋势;细胞实验表明,TaB2良好的生物活性促进了样品表面细胞增殖。
李杰, 徐然, 任峰, 杨一飞, 信春玲, 何亚东
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为提高连续玻纤增强聚丙烯预浸带(PP/GF)性能,采用熔融浸渍法制备连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带,研究了PP熔体浸渍连续GF束过程。基于Weibull分布函数建立了纤维断裂数学模型,预测预浸带生产过程中纤维断裂率并描述实验结果。结果表明,模型与实验数据吻合较好,能够为工业化生产提供指导;纤维束在浸渍模具中受到树脂熔体的作用,及纤维与设备之间的摩擦是影响纤维断裂的主要因素,适当提高浸渍模具温度,降低纤维束牵引速度,增大浸渍模具间隙能有效降低纤维断裂率,提高工艺稳定性。
祝景云, 衣惠君, 鄢薇, 李大伟
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主要对合成膜用高密度聚乙烯(PE?HD)进行产品结构分析,确定了合成膜专用树脂6903B的技术指标,并通过调整共聚单体添加量、改变聚合工艺条件,在低压聚合装置上成功生产合成膜用PE?HD产品。经过用户的应用试验,证明PE?HD 6903B能够满足不同厚度合成膜的生产要求。
加工与应用
王金业, 唐博虎, 杨立宁, 谢猛, 郭泽朝, 杨光
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采用多射流熔融增材制造技术制备了PA12试件,研究了PA12试件不同的构建取向对其成型精度和力学性能以及致密度的影响规律。结果表明,当位置尺寸为宽度方向时,尺寸精度总是呈正偏差,并且在不同得成型角度下,无明显变化规律,与宽度方向相比,厚度方向与长度方向尺寸精度随成型角度增加,变化规律较为明显;试件的力学性能与延伸率受成型角度影响规律相似,当成型角度从0 °增加到45 °时,试件拉伸强度与延伸率逐渐降低,在成型角度大于45 °后,拉伸强度与延伸率显著提升;致密度变化趋势与力学性能保持一致;综合分析可得,当成型角度为45 °时,试件的尺寸精度达到最佳水平;最佳力学性能成型角度为0 °,此时PA12试件的平均拉伸强度为50.95 N/mm2,平均延伸率为37.02 %;致密度最高成型角度为0 °,平均致密度可达到99.311 %。
张庆弢, 毕超
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基于CFD?DEM耦合方法,研究了颗粒在水室内的流动状态,分析了不同刀盘转速、粒子水通入量和水室出口角度对造粒过程的影响,发现提高刀盘转速、增加粒子水通入量和水室出口倾斜一定的角度都有利于水室内颗粒的排出。进一步研究了颗粒与碎屑在水室内的流动,发现在水室出口处二者的流动基本呈现出一定的分离角度。
魏茂强
摘要 (
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在广泛收集文献资料的基础上,通过农用塑料薄膜覆盖技术,从产品的生产工艺、应用现状、设备人员要求、可降解农膜、可持续发展等几方面做了详细的介绍,并结合国内外农膜的研究技术,提出了农用薄膜的发展建议。
刘政, 刘振峰, 周国发
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针对我国造粒工艺存在关键质量属性(粒径分布均匀性、颗粒表观质量和制粒收率)难以调控的行业共性问题,基于Edinburgh Elastic?Plastic Adhesion接触模型,构建了连续异向啮合双螺杆高剪切湿法制粒过程的仿真方法,模拟研究了过程参数?粒径分布均匀性和收率的协同耦合演化规律,以此诠释了双螺杆湿法制粒关键质量属性的调控机理。结果表明,连续异向啮合双螺杆高剪切湿法制粒机能制备表面光滑的球化颗粒,粒径与粉体喂料速度呈正关联关系,而与螺杆转速呈负关联关系,制粒收率与粉体喂料速度、螺杆转速均呈现先增后减的演化规律;在粉体喂料速度为360 kg/h或螺杆转速为1 400 r/min时,制粒收率处于最佳状态,其最优制粒收率值分别为87.9 %和83.91 %;制粒粒径主要受控于颗粒平均停留时间和持有颗粒质量,且呈正关联关系,以此提出了通过粉体失重喂料装置螺杆和异向啮合双螺杆高剪切湿法制粒机螺杆的变频转速控制,在线实时调控合格颗粒粒径和收率的技术方法。
董少策, 李承高, 张旭锋, 咸贵军
摘要 (
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利用CML环境影响评价方法,研究并比较了植物纤维纸蜂窝和传统芳纶纸蜂窝制备的环境影响。结果表明,针对所涉及的11个环境影响指标,植物纤维纸蜂窝低于芳纶纸蜂窝0.68 %~49.41 %;权重化结果表明,植物纤维纸蜂窝制备环境影响总体低于芳纶纸蜂窝18.77 %;制备芳纶纸蜂窝的环境影响主要来自于芳纶纸和电能的消耗;制备植物纤维纸蜂窝的环境影响主要来自于混杂纸和电能的生产。
助剂
李金凤, 梁卓恩, 彭新龙
摘要 (
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采用密胺包覆聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)和三聚氰胺(MEL)作为膨胀型阻燃剂(IFR)对不饱和树脂(UP)进行改性,研究了APP、PER和MEL不同复配比例及用量对不饱和树脂基复合材料阻燃性能和力学性能的影响。基于IFR最佳用量,以二乙基次磷酸铝(ADP)为协效剂,研究了ADP用量对IFR/UP阻燃复合材料阻燃性能、力学性能及热稳定性的影响。结果表明,当APP∶PER∶MEL复配比例为4∶1∶1,IFR添加量为15 %(质量分数,下同)时,复合材料综合性能最佳,其极限氧指数为27.4 %,UL 94垂直燃烧达到V?1等级,弯曲强度和冲击韧性分别为100.3 MPa和6.3 kJ/m2;ADP的引入能够进一步提高IFR/UP复合材料阻燃性能,且随着ADP质量分数的增加而增强;当ADP质量分数为2 %时,IFR?ADP/UP复合材料极限氧指数为28.5 %并达到V?0阻燃等级,弯曲强度和冲击韧性分别为110 MPa和7.8 kJ/m2,与IFR/UP复合材料相比,分别提高了9.7 %和23.8 %;ADP能够促进IFR/UP复合材料表面成炭,缓解基体的热降解。
塑料与环境
雷育杰, 陈明焕, 王洁瑶, 陈旺治, 李磊
摘要 (
760 )
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介绍了以3种回收低密度聚乙烯(PE)为原材料,热膨胀微球为发泡剂,运用模压法加工成型制备得到的交联发泡聚乙烯板材。通过差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、摆锤式冲击试验机和电子万能试验机等对所制备交联发泡聚乙烯产品的热学性能、形貌、抗冲击性能和抗拉伸性能进行了表征和分析。结果表明,聚乙烯回收料经加工后,熔点及分子量均有所提升,这归因于过氧化二异丙苯(DCP)的交联作用;交联后形成的网络结构有利于泡孔的稳定,3种回收料交联发泡后均得到了独立分布的泡孔;拉伸强度和冲击强度最高可达9.7 N/mm2和21.5 kJ/m2;氧化诱导时间为7.3 min;此发泡材料可望用于生产浮漂和浮力球等各类型水上产品。
机械与模具
邓世欣, 王建, 杨卫民
摘要 (
564 )
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以型号为MK?8/12UL?2K的L 形混合头为模型,运用了CFD数值模拟软件对混合头腔内两相物料流体的高压高速对撞进行了模拟分析。通过控制变量法分别探究了流量和黏度对混合结果的影响,同时为了更好地表征玻璃微珠在混合过程中的运动情况,还对整个流场进行了粒子示踪分析。结果表明,增加质量流量会导致混合腔内速度压力的提升,也就是对撞程度变高,对撞的位置会更加偏向于黏度高的物料出口侧;增加黏度会导致混合腔内物料的压力提升速度降低,同时对撞的位置会明显更加偏向于黏度高的物料出口侧,且摩擦力显著增加;粒子停留时间则随质量流量的提高而减短,随物料黏度的提高而增加;通过模拟获得的这些结果为混合头设计及工艺优化工作提供了一定的参考价值。
胥永林, 张维合, 冯国树, 宋东阳, 杜海, 王靖, 魏海涛
摘要 (
788 )
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根据智能热水壶主体结构特点和技术要求设计了一副复杂侧向抽芯及随形水路注塑模具。模具采用顺序侧向抽芯及延时侧向抽芯机构,有效改善了包紧力大、脱模困难塑件的注塑模具结构。定模型芯和动模型芯采用3D打印随形水路,有效改善了熔体热量多、成型零件温差大、温度高注塑模具的温度控制系统。模具采用了多项先进的创新技术,成型零件温差降低了50 %,注射成型周期缩短了约18 %,塑件变形量减小了75 %,尺寸精度提高了2级,达到了MT3(GB/T 14486—2008)。试模一次成功,成型塑件的外观质量和尺寸精度均达到了设计要求。
综述
马占峰, 牛国强, 芦珊
摘要 (
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以2021年塑料加工行业数据展现和简要分析了2021年中国塑料加工业基本状况和最新进展,对2022年中国塑料加工业发展形势进行了展望。并根据塑料行业有关已知数据测算了2021年我国塑料表观消费量、塑料废弃量、塑料再生利用量和再生利用率。
陈轲, 刘鸣飞, 赵彪, 潘凯
摘要 (
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从阻燃和烧蚀机理、加工改性方法和具体应用3个方面对于有机硅改性高分子材料阻燃耐烧蚀性能的研究进行了总结,着重综述了直接共混、与其他阻燃剂协同作用以及合成含硅聚合物3种最主要的加工改性方法,指出了目前有机硅改性高分子材料阻燃耐烧蚀性能研究中存在的问题,并进行了总结和展望。
邵琳颖, 郗悦玮, 翁云宣
摘要 (
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对聚乳酸(PLA)复合材料的生物降解性能进行综述,总结PLA与有机物(如木质素、纤维素等)、无机物(如碳酸钙、纳米银颗粒等)复合后力学性能、热性能、生物相容性、抗菌性的变化及在不同环境条件下生物降解速率的变化,梳理了PLA复合材料结构、组成与降解性能的相互关系,对降解性能可控的PLA复合材料应用前景进行了展望。
杨小龙, 陈文静, 李永青, 闫晓堃, 王修磊, 谢鹏程, 马秀清
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分别介绍了导电型聚合物/石墨烯复合材料的导电机理、制备方法以及相关的应用领域,分析了导电型聚合物/石墨烯复合材料目前存在的一些问题,并对导电型聚合物/石墨烯复合材料的未来发展作出了一定展望。