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2023年 37卷 8期 刊出日期：2023-08-26 上一期

材料与性能

体积拉伸流场下PEEK/TLCP共混物的制备及性能研究

任国振, 王蒙蒙, 黄建建, 晋刚

2023, 37 (8): 1-7; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.001

摘要 ( 443 ) PDF (2020 KB)( 595 ) HTML ( 9 )

聚醚醚酮（PEEK）具有优异的性能而广泛应用于高端装备领域，但PEEK熔体加工窗口较狭窄，可加工性差。热致液晶聚合物（TLCP）是一种具有优异的加工流动性和尺寸稳定性以及能原位成纤起到自增强作用的液晶聚合物。本文采用体积拉伸流场作用为主导的偏心转子挤出机制备了不同TLCP含量的PEEK/TLCP共混物，研究了拉伸流场下的PEEK/TLCP共混物的流变性能、微观形貌、热性能及结晶性能。结果表明，在拉伸流场的作用下，TLCP的加入能有效拓宽PEEK的加工区间，使得体系低剪切速率下体系黏度降低了14.43 %，高剪切速率下体系黏度降低了80.68 %。在拉伸流场作用下，TLCP可以在较宽含量范围内在PEEK中基体中形成与挤出方向一致的纤维结构，低含量下的TLCP可以促进PEEK基体结晶。10 %（质量分数，下同）含量TLCP的PEEK/TLCP共混物的最大拉伸强度比PEEK基体增加了4.6 %，达86.60 MPa。

PP/PC光扩散材料的制备及其抗紫外性能优化

王文惠, 朱惠豪, 李果, 王玉, 武凡, 林镇斌, 马玉录, 谢林生

2023, 37 (8): 8-12; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.002

摘要 ( 388 ) PDF (1393 KB)( 537 ) HTML ( 6 )

采用实验室自制的密炼机制备了聚丙烯（PP）/聚碳酸酯（PC）共混材料，通过形貌分析、流变测试、拉伸试验、缺口冲击强度测试、光学测试等对复合材料的微观形貌、流变性能、力学性能和光学性能进行了表征，并研究了2⁃（2’⁃羟基⁃5’⁃甲基苯基）苯并三唑（UV⁃P）填充PP/PC复合材料的抗紫外性能。结果表明，在透光性和雾度的耦合性能方面，PC相含量存在一个阈值；在抗紫外性能方面，UV⁃P的添加量存在一个阈值。当PC含量为3 %（质量分数，下同）时，所制备的共混物的拉伸强度为30.40 MPa，抗冲击强度在44.85 J/m；在添加0.1份UV⁃P之后，紫外光区域的平均透过率为1.04 %，此时的透光率为83.39 %，雾度为93.65 %，制备的复合材料具有良好的散射效果，且对紫外光线有强烈的吸收作用。

不同硬质增强填料对PTFE性能的影响

李红波, 杨睿, 苏正涛

2023, 37 (8): 13-19; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.003

摘要 ( 481 ) PDF (1757 KB)( 393 ) HTML ( 8 )

分别以体积分数均为25 %的碳纤维（CF）、硅灰石纤维（WF）、聚酰亚胺（PI）、聚苯酯（POB）、铜粉（Cu）5种硬质填料对聚四氟乙烯（PTFE）进行改性，对比研究了不同填料对PTFE力学性能、蠕变性能、导热性能和摩擦学性能的影响，并对试样磨痕表面微观形貌进行分析，探讨了硬质增强填料提升PTFE耐磨损性能的机理。结果表明，5种硬质填料均可明显提高PTFE的硬度和压缩强度，改善蠕变性能和导热性能，但会降低拉强度和断裂伸长率。其中，CF改性PTFE的拉伸强度和压缩强度最高、抗蠕变性能最好，而Cu改性PTFE的硬度最大、导热性能最好。在摩擦过程中，由于填料会在磨痕界面逐渐富集，改性PTFE的耐磨损性能会得到显著提高，3种无机填料会使PTFE的摩擦因数增大，但是聚合物填料PI、POB则反而使得PTFE的摩擦因数略有降低。POB改性的PTFE摩擦因数仅为0.19，体积磨损率约为4.21×10^-6 mm³/（N·m），耐磨损性能比纯PTFE提升了260倍，摩擦学性能最为突出。

聚乙二醇二缩水甘油醚对PLA/PBAT共混材料相容性及性能的影响

赵萌萌, 杨红娟, 沈思宇, 冯硕, 张伟蒙, 胡晶

2023, 37 (8): 20-27; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.004

摘要 ( 526 ) PDF (2466 KB)( 736 ) HTML ( 7 )

以聚乙二醇二缩水甘油醚（PEGDGE）为相容剂与聚乳酸（PLA）和聚己二酸⁃对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）通过转矩流变仪进行熔融共混。通过傅里叶变换全反射红外光谱仪（ATR⁃FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热仪（DSC）等探究了不同含量PEDGDE对PLA/PBAT共混体系断面微观形貌、热性能、力学强度等性能的影响。结果表明，与未加PEGDGE的PLA/PBAT的共混体系相比，加入3份PEGDGE时，材料的断裂伸长率可由14.6 %增加至38.9 %，是PLA/PBAT的2.7倍。加入PEGDGE后，PLA/PBAT共混体系冷结晶向低温移动，且加入5份PEGDGE时，结晶度有明显提升。

超亲水⁃水下超疏油聚氨酯海绵的制备及其油水分离性能研究

周龙, 杜国勇, 邓春萍

2023, 37 (8): 28-37; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.005

摘要 ( 515 ) PDF (2842 KB)( 487 ) HTML ( 19 )

采用了一种简单、高效和环保的方法用于油水分离，即通过改进的Hummers法制备了氧化石墨烯（GO），以GO和壳聚糖（CS）为改性原料，以聚氨酯海绵（PU）为基体，通过两步浸渍法制备了超亲水⁃水下超疏油海绵（PU⁃GO@CS）。GO的加入能够增加海绵表面的粗糙度和亲水性，CS的加入能增加海绵的亲水性和GO涂层的稳定性。改性PU具有良好的弹性性能、较好的热稳定性和吸水能力。油水分离性能测试表明，仅在依靠重力的作用下即可分离多种油水混合物，对各种油水混合物的分离效率可达95 %以上；改性PU良好的可重复使用性使其在10次使用后的分离效率并未明显降低；在泵提供动外力时可实现无搅拌状态下的静态连续油水分离和搅拌状态下的动态连续油水分离；在磨损循环10次以后，改性PU仍能保持较高的油水分离性能。

UV固化制备聚（L⁃乳酸）/壳聚糖薄膜及其热学、力学及抑菌性能研究

杜乐, 胡娅洁, 胡健, 孙滔, 云雪艳, 董同力嘎

2023, 37 (8): 38-44; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.006

摘要 ( 277 ) PDF (1162 KB)( 265 ) HTML ( 3 )

首先合成低分子量聚（L⁃乳酸）（PLLA）和聚（衣康酸⁃co⁃丁二醇）（PBI），然后将其共混进行缩聚反应得到高分子量聚（L⁃乳酸⁃co⁃衣康酸⁃co⁃丁二醇）共聚物（PLBI）；其次将壳聚糖（Cs）与甲基丙烯缩水甘油酯（GMA）进行接枝反应，得到带有双键基团的壳聚糖共聚物（Cs⁃g⁃GMA）；最后将Cs⁃g⁃GMA涂覆PLBI薄膜通过UV照射进行层合得到界面由共价键结合的PLBI/Cs⁃g⁃GMA抑菌薄膜。核磁分析结果证明PLBI和Cs⁃g⁃GMA共聚物成功合成；PLBI/Cs⁃g⁃GMA薄膜的红外分析结果表明PLBI薄膜与Cs⁃g⁃GMA成功接枝；力学性能测试结果表明PLBI薄膜力学性能显著提升，断裂伸长率可达214.3 %；PLBI/Cs⁃g⁃GMA薄膜因支链化严重导致出现力学性能下降的趋势；亲水性测试结果显示PLBI/Cs⁃g⁃GMA薄膜亲水性增强、细胞相容性较好；PLBI/Cs⁃g⁃GMA薄膜对大肠杆菌表现出良好的抑菌效果，抑菌率最高可达83.4 %。

SBS/纳米碳酸钙复合改性沥青热稳定性研究

杨喜英, 陈梦, 张文才, 裴强

2023, 37 (8): 45-54; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.007

摘要 ( 300 ) PDF (2020 KB)( 312 ) HTML ( 6 )

为研究苯乙烯⁃丁二烯⁃苯乙烯嵌段共聚物（SBS）/纳米碳酸钙复合改性沥青的热稳定性，通过红外光谱和荧光显微镜技术及材料表界面化学理论，分析了稳定机理及定性判断方法；通过软化点关联法和红外光谱技术关联法分别拟合了软化点、SBS特征峰面积与改性剂含量的回归方程；建立了软化点与SBS特征峰面积的数据模型。结果表明，纳米碳酸钙通过物理作用提高SBS改性沥青的热稳定性；当软化点差（ΔT）≤2.5 ℃时，SBS含量差值（Δw_SBS）≤0.34 %，CaCO₃含量差值（Δw_CaCO3）≤0.15 %，体系稳定性良好；红外光谱关联法揭示了体系稳定性内因，当966 cm^-1处特征峰面积差值（ΔS{}_{\mathrm{966}\mathrm{c}{\mathrm{m}}^{-\mathrm{1}}}）≤0.24时ΔT≤2.5 ℃，体系稳定；回归结果显示，建立的软化点与SBS特征峰面积的数据模型具有统计学意义，可为SBS/纳米材料复合改性沥青热稳定性的研究构建新的评价体系。

加工与应用

聚合物双层微管单双侧气体辅助微挤出成型差异性研究

邓小珍, 刘彪, 肖兵, 江诗雨, 陈天荣

2023, 37 (8): 55-60; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.008

摘要 ( 285 ) PDF (1454 KB)( 189 ) HTML ( 2 )

将气体辅助技术应用于空心双层微管挤出成型，利用有限元方法进行分析研究，建立传统微管共挤、气辅微管共挤、单内腔壁面气辅微管共挤、单外腔壁面气辅微管共挤4种不同的挤出成型模型，研究其在挤出胀大率、速度、压力、剪切速率等方面的差异性。结果表明，在空心微管双层共挤过程中，空心双层微管双侧均使用气体辅助技术对挤出过程中产生的挤出胀大、速度分布不均、剪切速率分布不均、压降过大等问题均具有良好的改善作用；而单内腔壁面气辅微共挤并不能对传统微共挤所产生的问题起到改善作用，其挤出胀大率为105.41 %，单外腔壁面气辅微共挤会出现挤出收缩现象，在剪切速率分布和压降等方面也无改善作用。

基于离散单元法一字排列三螺杆挤出机固体输送段输送机理分析

王颢霖, 王廷玺

2023, 37 (8): 61-68; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.009

摘要 ( 278 ) PDF (1317 KB)( 151 ) HTML ( 2 )

利用离散单元法对计量加料下一字排列三螺杆挤出机固体输送段进行模拟。分析了聚合物颗粒在一字排列三螺杆挤出机正位移输送和摩擦拖曳输送2种输送机理下的输送情况，计算出一字排列三螺杆挤出机的输送特性参数，并与双螺杆挤出机进行对比分析。结果表明，由于三螺杆挤出机啮合区的增加，提高了颗粒在挤出机螺槽内的填充率。一字排列三螺杆挤出机在填充程度、质量流速率等方面均优于双螺杆挤出机，并且输送产量大约为双螺杆挤出机的1.3倍，在聚合物加工行业具有较好的工程应用前景。

聚乙烯管道及其增强复合管道在实际工程应用中的问题

李红伟, 章勇锋, 齐武军, 阮刚勇, 阮沥波, 方宇超

2023, 37 (8): 69-78; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.010

摘要 ( 430 ) PDF (650 KB)( 574 ) HTML ( 9 )

分析对比了我国目前聚乙烯管道及其增强复合管道的产品标准，列出不同执行标准下的产品管径、压力、温度、介质的适用范围。介绍了聚乙烯管道及其增强复合管道在实际工程应用中的优势，阐述其在工程实践中实际存在的问题，主要可以归纳为3个方面：一是由材料本身性能所造成的问题；二是由产品执行标准所造成的问题；三是由设计施工标准所产生的问题。

3D打印零件的尺寸精度及控制

高海亮, 胡程, 周宇强, 刘欣, 程建明, 宋桂珍

2023, 37 (8): 79-85; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.011

摘要 ( 349 ) PDF (1155 KB)( 716 ) HTML ( 7 )

在大型零件的成形过程中，零件底部翘曲变形导致精度丧失是熔融沉积增材制造技术的一个突出问题。以熔融沉积成型（FDM）3D打印制件的底部翘曲变形为研究对象，建立了一种FDM翘曲变形的数学模型，通过标准正交试验设计研究喷嘴温度、分层厚度、托板温度、填充密度和堆积层数及断面长度对FDM 3D打印翘曲变形的影响，应用极差分析和方差分析得到了最优的工艺参数组合。研究结果表明，分层高度为0.2 mm，喷嘴温度为210 ℃，托板温度为55 ℃，填充率为40 %，底层堆积层数为25层，断面长度为20 mm，此时翘曲变形量最小，为0.402 mm。对翘曲变形影响程度主次顺序为：分层厚度>堆积层数>喷嘴温度>断面长度>填充密度>托板温度。随着堆积层数的增加和断面长度的减小，翘曲变形量呈减小趋势。

助剂

PVC保鲜膜中邻苯二甲酸酯的迁移行为研究

周迎鑫, 翁云宣, 吕怡晖

2023, 37 (8): 86-92; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.012

摘要 ( 360 ) PDF (1019 KB)( 165 ) HTML ( 3 )

采用现行国家标准GB 31604.30—2016中邻苯二甲酸酯迁移量的检测方法，对市售食品级保鲜膜中邻苯二甲酸酯迁移量及其向食品模拟物中的迁移行为进行分析。研究了温度、时间、食品模拟物对邻苯二甲酸酯迁移行为的影响。结果表明，对于3种市售食品级聚氯乙烯（PVC）保鲜膜，均检测到邻苯二甲酸二（2⁃乙基）己酯（DEHP）的迁移量。对于同一食品模拟物，在不同实验温度时间下，PVC保鲜膜中DEHP的迁移量随着温度的升高、时间的延长而增大；对于不同食品模拟物，在相同实验温度时间下，PVC保鲜膜中DEHP在油类模拟物及高浓度酒精类模拟物中的迁移量大于其在水性和酸性模拟物中的迁移量。

标准与测试

超高效液相色谱法测定聚丙烯中成核剂

张攀攀, 刘静, 姜健准, 曹雪君

2023, 37 (8): 93-100; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.013

摘要 ( 254 ) PDF (2167 KB)( 223 ) HTML ( 7 )

采用超高效液相色谱（UPLC）法对聚丙烯（PP）材料中5种不同性质的成核剂进行了分析，研究了样品前处理对提取效率的影响因素，对比了加热提取、超声提取和微波辅助提取（MAE）的效果，结果表明MAE对各种性质差异较大的PP均表现出良好的提取效果。方法以ACQUITY BEH C18（50 mm×2.1 mm，1.7 μm）柱分离，乙腈和水作为流动相，紫外检测波长213 nm；外标曲线相关系数>0.995，在5~300 mg/L之间有良好的线性关系，方法的回收率在83.4 %~113.1 %之间，相对标准偏差（n=9）在0.9 %~7.9 %之间。该方法适用于PP材料中成核剂的可靠检测。

塑料与环境

废旧聚乙烯/废旧聚丙烯/废硫渣复合改性剂含量对改性沥青性能的影响

董党锋

2023, 37 (8): 101-106; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.014

摘要 ( 314 ) PDF (1388 KB)( 163 ) HTML ( 2 )

通过双螺杆挤出造粒技术，用废旧聚乙烯/废旧聚丙烯/废硫渣（RPE/RPP/SP，质量比6/4/0.7）原材料制备了沥青改性剂（SPM）。研究了不同含量SPM对AH⁃70改性沥青针入度、延度、软化点、黏度、低温抗裂及流变性能的影响，并从红外光谱及微观形貌角度进行验证。分析结果表明：SPM显著改善了AH⁃70沥青的高温性能，一定含量的SPM对改性沥青低温性能有积极作用。本研究为SPM改性剂在交通建设中的应用提供理论依据。

机械与模具

汽车弯管接头注塑模具设计

叶卫文, 张小娟, 赵利平, 侯贤州

2023, 37 (8): 107-112; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.015

摘要 ( 463 ) PDF (4361 KB)( 609 ) HTML ( 17 )

分析某汽车弯管接头塑件的结构特点，结合其外观及性能要求设计了一副包含定模和动模抽芯机构，定距优先开模机构，开合模顺序保护装置和强制合模机构的复杂注塑模具，通过采用定模斜滑块抽芯机构成功解决了塑件定模侧向倒扣问题；针对塑件翻边结构上外观表面可能会出现纹路脱伤和碰穿孔批锋的问题，采用侧边分型斜向抽芯的方式解决。定距优先开模机构为抽芯顺序提供有效保障；强制合模机构避免合模时定模滑块与动模滑块出现撞模现象；两者与开合模顺序保护装置相配合保证了模具生产的安全性和稳定性。

中心静脉导管挤出成型的Polyflow优化与模具设计

丁海, 马秉馨, 花少震, 曹伟

2023, 37 (8): 113-117; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.016

摘要 ( 331 ) PDF (1647 KB)( 427 ) HTML ( 5 )

以中心静脉导管挤出成型精度为研究对象，借助Polyflow软件通过反变形技术分析得出精确的口模截面形状及尺寸；通过压缩角、口模成型段长度、间隙角度等参数进行了3因素2水平的正交试验仿真，借助方差分析得到中心静脉导管最佳的挤出模具流道结构参数，并通过生产实际验证了仿真分析结果。结果表明，该挤出模具生产成品率高，对相关类型挤出模具的开发具有一定的借鉴意义。

综述

高速高强熔融沉积成型技术研究进展

朱家威, 潘威, 黄士争, MOHINI Sain, 杨卫民, 鉴冉冉

2023, 37 (8): 118-126; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.017

摘要 ( 642 ) PDF (2078 KB)( 1260 ) HTML ( 35 )

熔融沉积成型（FDM）技术以其低成本、易操作、快速原型制造和广泛适用性成为3D打印领域的主流技术。尽管FDM技术在3D打印领域具有重要地位，但其存在的一些局限性，如打印件的强度不足、成型速度缓慢等问题，仍然是制约该技术进一步发展的重要挑战。针对这些限制，本文从优化层间结合、材料性能强化两方面探讨了国内外学者在改善打印强度方面作出的努力，并从设备模块优化和优化打印策略（如注射打印）2个角度讨论了目前提高FDM设备打印速度的限制及改善措施；最后论述了对提升打印强度和速度的建议和意见。

机器学习在聚乳酸加工及性能预测中的应用研究进展

王磊, 赵敏, 翁云宣, 张彩丽

2023, 37 (8): 127-134; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.018

摘要 ( 266 ) PDF (2658 KB)( 397 ) HTML ( 10 )

综述了目前国内外关于机器学习（ML）在聚乳酸（PLA）加工及性能预测中的应用研究进展。首先，概述了目前ML在预测PLA结晶性能、疲劳寿命、拉伸强度、韧性、屈服应力、密度、降解程度等方面的应用。其次，介绍ML可监测PLA加工过程中可能出现的缺陷，进而降低PLA制品的生产成本、提高其使用寿命。最后，总结并展望了ML未来在PLA加工及应用中的作用及发展。