本期目录

2023年 37卷 11期 刊出日期：2023-11-26 上一期

材料与性能

长链支化聚对苯二甲酸乙二醇酯的制备及其超临界CO₂挤出发泡性能研究

冯英健, 胡冬冬, 魏少龙, 钱军, 熊伟, 姚舜, 赵玲

2023, 37 (11): 1-9; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.001

摘要 ( 412 ) PDF (3657 KB)( 413 ) HTML ( 17 )

以具有支化结构的多元醇原位聚合改性聚对苯二甲酸乙二醇酯（MPET）为原料，均苯四甲酸二酐（PMDA）为扩链剂，通过反应挤出改性可控制备了不同长链支化程度的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。流变测试结果表明长链支化改性MPET熔体黏弹性得到大幅度提升，应变硬化因子也随长链支化程度的增加而增强。在超临界CO₂（scCO₂）挤出发泡过程中，长链支化改性MPET具有优异的挤出可发泡性。采用0.3 %（质量分数，下同）PMDA制备得到的MPET⁃P3具有最佳的挤出发泡性能。当熔体温度为265 ℃时，其发泡倍率可达14.0倍，泡孔密度为4.81×10⁶ 个/cm³，平均泡孔直径为153.9 μm。

纳米二氧化硅含量对PES基激光烧结件表面质量和力学性能的影响

陈晖, 钱伟栋, 孙玲胜, 谭博

2023, 37 (11): 10-14; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.002

摘要 ( 288 ) PDF (1561 KB)( 170 ) HTML ( 10 )

以聚醚砜树脂（PES）为基体材料，纳米二氧化硅（nano⁃SiO₂）为填料，采用选择性激光烧结技术（SLS）制备PES/nano⁃SiO₂复合材料烧结件，研究了nano⁃SiO₂含量为0~3%（质量分数，下同）时对烧结件表面质量和力学性能的影响。结果表明，烧结件的轮廓算术平均偏差（Ra）在nano⁃SiO₂含量为0.1 %~1 %时变化较小，当nano⁃SiO₂含量超过1 %后显著上升；烧结件拉伸强度、弯曲强度和冲击强度随着nano⁃SiO₂含量的增加均呈先增大后减小的趋势。当nano⁃SiO₂含量为0.5 %时，烧结件的拉伸强度和弯曲强度均达到最大值，相较于纯PES烧结件，拉伸强度和弯曲强度分别提升了22.66 %和41.51 %；烧结件的冲击强度在nano⁃SiO₂含量为0.7 %时达到最大值，提升了12.10 %。

磺化聚砜/黑磷复合质子交换膜制备及性能研究

何泊远, 雷鹤翔, 曹宁, 陈曦, 姚丽菲, 贾伟艺, 连慧琴, 汪晓东, 崔秀国

2023, 37 (11): 15-23; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.003

摘要 ( 306 ) PDF (2809 KB)( 457 ) HTML ( 7 )

以聚醚砜（PES）为原料，采用氯磺酸（CSA）为磺化剂，通过控制反应温度和时间制备系列磺化聚砜（SPES），并以SPES为基质，二维黑磷（BP）为功能填料，采用溶液铸膜法制备了复合质子交换膜。采用红外光谱分析仪（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等对材料结构进行表征，研究了复合膜的吸水率、质子交换性、阻醇性等。结果表明，SPES的磺化度随反应温度、时间、磺化剂浓度的升高而增大。BP的添加增强了复合膜的热稳定性、氧化稳定性、质子交换性、阻醇性等综合性能。在相同测试条件下SPES基膜的甲醇渗透率为1.185×10^-6 cm²/s，而5 %（质量分数，下同）SPES/BP复合膜的甲醇渗透率仅为2.88×10^-7 cm²/s。

聚烯烃弹性体的力学性能及对床垫体压分布的影响

潘宏阳, 陈宗勇, 廖廷茂, 袁鸿

2023, 37 (11): 24-34; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.004

摘要 ( 388 ) PDF (2716 KB)( 450 ) HTML ( 8 )

选择聚烯烃弹性体（POE）作为床垫的芯层材料，通过对POE试件进行静力学测试和疲劳耐久性测试，比较分析各试件的加载变形曲线，探讨POE的抗疲劳压缩性能、支撑性能影响因素。同时，选择二阶Ogden模型和三参数Mooney⁃Rivlin模型表征POE的非线性力学行为，简化人⁃床界面接触过程，利用有限元评估出POE床垫的减压性能。结果表明：POE的厚度、硬度损失两者之间无明显的几何关系，并未随着密度的增大显著增大，密度对最小静态缓冲系数影响不大；POE压缩系数大于2.8，硬度压力值达到0.77 N/cm²，满足不同重量的人对床垫材料的支撑要求；二阶Ogden模型和三参数Mooney⁃Rivlin模型具备预测POE材料大变形的能力，但三参数Mooney⁃Rivlin模型在描述小变形范围内存在不足；2种密度的POE床垫较于乳胶/山棕床垫应力传导均匀、层次分明，峰值压力减压百分比最高达94.11 %、94.23 %，足以满足日常生产生活的需要。

氯化聚乙烯及专用料的研究进展

万艳红

2023, 37 (11): 35-45; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.005

摘要 ( 608 ) PDF (1428 KB)( 916 ) HTML ( 30 )

综述了采用聚乙烯（PE）制备氯化聚乙烯（CPE）的反应机理、合成方法（悬浮氯化法、气固相氯化法）以及4种CPE的应用领域，介绍了生产CPE所需的CPE专用料以及制备专用料的催化剂，并对CPE、CPE专用料以及生产专用料的催化剂的技术发展提出了展望。

加工与应用

相变储能材料在建筑领域的发展和应用

赵合瑾, 万贤, 路佳慧, 张红雨, 郭宝华

2023, 37 (11): 46-61; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.006

摘要 ( 627 ) PDF (2855 KB)( 2764 ) HTML ( 8 )

以国内外建筑节能发展现状、我国建筑领域的能源消耗为研究背景，总结了相变储能材料的分类，分析了建筑相变材料的选用，并调研了相变储能技术在建筑节能领域的应用和现阶段存在的不足，对相变储能材料在建筑领域中的应用发展前景做出了展望。

类石墨烯氮化碳制备及其在气体分离领域中应用的研究进展

张超, 徐双平, 贾宏葛, 张明宇, 蘧延庆, 徐靖宇

2023, 37 (11): 62-73; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.007

摘要 ( 431 ) PDF (3213 KB)( 748 ) HTML ( 7 )

首先介绍了类石墨烯氮化碳（g⁃C₃N₄）的起源、发展、结构及其性质，总结了g⁃C₃N₄的制备方法；然后综述了g⁃C₃N₄在气体膜分领域中的研究，详细介绍了膜的制备、分离性能及分离机理；最后，对g⁃C₃N₄在膜分离领域未来的研究方向进行了展望。

基于顶部加热与分步制造的PDMS/SiC功能梯度材料3D打印成形规律研究

王洛唯, 杨建军, 朱嘉乐

2023, 37 (11): 74-80; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.008

摘要 ( 301 ) PDF (3224 KB)( 222 ) HTML ( 1 )

聚二甲基硅氧烷（PDMS）基材料未固化状态下具有摊铺（流动浸润）特性，传统底部加热的固化方式无法满足及时固化的需求。针对此问题，以PDMS和碳化硅（SiC）粉末混合功能梯度材料为例，采用顶部与底板双重加热方式，提出了一种边框区与填充区两步3D打印的精密成形方法，探究了打印速度、气压、激光功率密度等工艺参数对不同SiC含量PDMS/SiC复合材料制造精度的影响规律。最终选取激光功率密度101.85 W/cm²时进行功能梯度样件打印。结果表明，采用分步打印方式制备的样件整体形貌优异，样件侧面倾角40°增大到80°，极大地提高了打印形状尺寸精度。

食品接触材料中双酚A分析方法的建立及验证

孙颖, 白林, 任润涵, 尚伟, 翁云宣

2023, 37 (11): 81-86; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.009

摘要 ( 278 ) PDF (819 KB)( 136 ) HTML ( 7 )

建立高效液相色谱质谱联用法（HPLC⁃QQQ）对食品接触材料中的双酚A迁移量进行测定，以咖啡杯为检测对象，验证双酚A检测方法的可行性。该法实现了双酚A迁移量在食品接触材料中的测定，重复性、稳定性、日内精密度及日间精密度良好，定量限为0.10 mg/kg，检出限为0.01 mg/kg，加标回收率为99.35 %。在0~1.0 mg/L浓度范围内，双酚A的浓度与峰面积成正相关，线性关系良好。该方法操作简便、快捷、定量定性精确，能满足双酚A迁移量在食品接触材料中的测定。

助剂

环氧大豆油⁃癸二酸低分子量聚酯对PVC增塑性能的研究

杨洋, 韩宇, 翁云宣, 宋鑫宇, 黄志刚, 张彩丽

2023, 37 (11): 87-94; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.010

摘要 ( 316 ) PDF (2035 KB)( 283 ) HTML ( 13 )

将环氧大豆油（ESO）与癸二酸（SA）进行开环固化反应，通过控制反应时间得到3种不同分子量的环氧大豆油⁃癸二酸低分子聚酯（ESO⁃SA₅、ESO⁃SA₉和ESO⁃SA₁₃），并对其化学结构进行了表征；再以ESO⁃SA _n 为增塑剂，研究其分子量和添加量对聚氯乙烯（PVC）增塑效果、热性能及力学性能的影响；此外，对比了不同成型方式（溶剂流延膜和熔融压制膜）对PVC增塑膜性能的影响；最后，分析了热稳定剂的加入对熔融压制膜性能的影响。研究表明，不同成型方式制备的PVC增塑膜中，均为添加30份ES0⁃SA₉的增塑膜具有最好的性能，包括增塑效果、力学性能（断裂伸长率269.6 %，拉伸强度28.7 MPa）及热性能（初始热分解温度284.3 ℃）等；熔融压制使PVC与增塑剂分子之间能到达更好的混合效果，可实现分子水平的混合；由于钙锌稳定剂与基体的相容性较差且同时破坏了ESO⁃SA _n 在PVC中形成的增塑网络结构，热稳定剂的加入反而导致增塑膜的力学性能及热性能等出现一定程度的降低。

标准与测试

4种方法测定聚烯烃管材和管件中的炭黑含量

李田华, 白林, 孙颖

2023, 37 (11): 95-100; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.011

摘要 ( 336 ) PDF (965 KB)( 339 ) HTML ( 2 )

以聚乙烯（PE）粒料、管材、管件（PE100、PE80）和炭黑母料［PE、聚丙烯（PP）］为研究对象，利用传统马弗炉法、管式电炉法、热重分析法及微波马弗炉法测定不同样品中的炭黑含量，并对其测定结果进行分析，探究了4种方法对PE中炭黑含量的测量准确性。结果表明，采用热重分析法测定PE塑料中的炭黑含量时，检测结果具有较高的准确率和良好的重复性。

塑料与环境

有机废弃物热解分析技术现状与展望

朱光泽, 周炜, 夏志东, 王晓露, 李炳毅, 郭福, 吴玉锋

2023, 37 (11): 101-116; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.012

摘要 ( 462 ) PDF (2998 KB)( 1802 ) HTML ( 14 )

综述了有机废弃物热解过程中主要应用的分析方法，首先介绍热分析法的种类和影响因素，重点归纳了热重分析法的应用，明确了升温速率、热解气氛、驻留温度和驻留时间等是影响热解的重要因素；其次对热解动力学和热解热力学进行总结，对比了无模型法（FWO、KAS、Starink法）和有模型法（C⁃R法）；然后对热重⁃傅里叶红外联用分析（TG⁃FTIR）、热重⁃质谱联用分析（TG⁃MS）、热解⁃质谱色谱联用分析（Py⁃GC/MS） 3种热解气体逸出分析方法进行对比总结；最后从工业生产、研究热解机理和热解产物控制的角度提出目前有机废弃物热解分析技术的问题以及对未来热解技术发展的展望。

环境中的微塑料污染及降解

孙文潇, 杨帆, 侯梦宗, 贺丹丹, 吴慧, 刘强, 张宏

2023, 37 (11): 117-126; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.013

摘要 ( 539 ) PDF (1579 KB)( 683 ) HTML ( 26 )

由于塑料制品的过度使用并且难以进行回收，导致大部分塑料进入自然环境中。在生物和非生物因素共同作用下其理化性质发生变化，对大气、水体、土壤造成严重的微塑料（MPs）污染，甚至对人体产生了一定程度的负面影响。随着环保意识的提高，寻求一种高效绿色的塑料降解方式显得尤为重要。生物降解因绿色环保、无二次污染等优点引起了人们的广泛关注。本文首先概括了大气、水体、土壤中的MPs污染的来源及危害，其次进一步总结了塑料的生物降解与非生物降解与不同类型塑料的酶降解机制，最后，对MPs的生物降解未来的研究方向进行了展望。

机械与模具

螺杆构型对PLA/PTW共混物性能影响的研究

马秀清, 劳志超, 李明谦, 韩顺涛, 胡楠

2023, 37 (11): 127-134; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.014

摘要 ( 281 ) PDF (1493 KB)( 306 ) HTML ( 5 )

选用剪切元件（KB元件）、拉伸元件（S元件）、常规螺纹元件（SE元件）和混合元件（SME元件）设计了4种啮合同向双螺杆挤出机混合段螺杆构型，模拟研究了螺杆构型对聚乳酸/乙烯⁃丙烯酸丁酯⁃甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物（PLA/PTW）共混体系混合效果的影响，分别通过出入口压差、加权平均剪切应力、累积最大剪切应力、回流系数和累积停留时间表征了螺杆构型的正向输送能力、分散混合能力和分布混合能力，并采用实验方法研究了复合材料的力学性能。结果表明，KB元件和SME元件分散布置时具有较强的分散混合和分布混合能力，PLA/PTW共混体系的混合效果更好，且能在PLA/PTW共混物拉伸强度基本不变的情况下进一步提高其冲击强度，同时，模拟结果和实验结果吻合，表明模拟可为混合段螺杆构型的优化提供指导。

基于离散元法双螺杆挤出机磨损特性分析

高坤, 闫伟, 刘志刚, 朱向哲

2023, 37 (11): 135-140; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.015

摘要 ( 329 ) PDF (3198 KB)( 433 ) HTML ( 8 )

双螺杆挤出机在生产过程中经常会出现螺杆磨损等问题，严重影响了螺杆的使用寿命和聚合物加工的品质。本文采用离散单元法（DEM），结合Archard磨损模型，对同向啮合双螺杆挤出机螺杆磨损进行数值模拟，分析螺杆转速和填充率等因素对双螺杆挤出机磨损特性的影响规律。结果表明，螺杆磨损主要发生在螺棱的顶部区域以及进料口处，在物料进入机筒入口处会发生严重的挤压磨损；随着螺杆转速和填充率的增加，螺杆的磨损程度不断增大；料槽后方输送段的螺杆主要产生横向切削磨损，切向累积能量是导致磨损的关键因素。

汽车尾门左右窗框饰板气辅注塑模具设计

周纪委, 王明伟, 吴迪, 张文超, 林连明, 于峻伟

2023, 37 (11): 141-148; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.016

摘要 ( 363 ) PDF (5169 KB)( 730 ) HTML ( 12 )

根据汽车尾门左右窗框饰板结构特点和成型要求，设计了一副“一模两腔”带有顺序阀控制的热流道气辅注塑模具。浇注系统设计后，通过CAE模流分析对浇注系统合理性进行了验证并对成型过程中可能出现的问题进行了预测。塑件侧向区域的侧向孔、倒扣、加强筋、内表面的倒扣以及尾部的内凹特征造成脱模较为困难，所以针对侧向区域的4处侧孔和1处倒扣特征分别设计了“斜导柱+滑块”的脱模机构；针对侧向加强筋特征，设计了“液压油缸+大滑块”的脱模机构；针对尾部内凹特征，设计了“斜导柱+滑块”的脱模机构；同时针对内表面4处倒扣特征，设计了“斜顶块+斜顶杆”的脱模机构；顶出系统则是采用顶出油缸提供脱模力，带动“顶针+直顶杆+直顶块”组合参与顶出。经过实际生产验证表明：该模具结构设计合理，工作过程稳定可靠，生产出的产品满足设计要求。

综述

聚乙烯管道寿命预测研究进展

武立文, 乔亮, 范峻铭, 闻炯明, 李兆璞, 张毅

2023, 37 (11): 149-162; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.017

摘要 ( 532 ) PDF (3299 KB)( 1075 ) HTML ( 10 )

综述了聚乙烯（PE）管道的失效模式和失效准则，总结归纳了4种管道寿命预测方法，包括基于长期静液压试验法、基于Arrhenius公式法、基于慢速裂纹扩展（SCG）法和基于双曲本构方程法；概述了5种管道风险评估方法，包括专家评分法、事故树分析法、管道指数风险评分法、层次分析法和模糊综合评价法。未来可建立力⁃化耦合作用下的有限元分析模型，结合大数据分析和管道风险评估方法，保障在役PE管道的安全运行。

含席夫碱结构热固性树脂的研究进展

周子玉, 桑晓明, 耿旭, 陈兴刚

2023, 37 (11): 163-169; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.018

摘要 ( 416 ) PDF (904 KB)( 923 ) HTML ( 9 )

热固性树脂拥有优异的力学性能和热性能，但是不能重新加工且很难降解，通过将席夫碱引入热固性树脂中，利用其解离机制使热固性树脂具备重塑性与降解性是生物质材料的研究热点。本文介绍近年来席夫碱结构热固性树脂的合成方法，列举了常用的合成材料，并阐述了席夫碱结构的降解机理，针对席夫碱结构的特点列举了不同的应用领域；最后总结全文并提出了展望。

高降噪聚合物基复合材料的制备及声学性能研究进展

吕冲, 朱雯雯, 史正雪, 加英姿, 江学良, 游峰, 黄李纲, 姚楚, 刘仿军

2023, 37 (11): 170-177; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.019

摘要 ( 398 ) PDF (2975 KB)( 643 ) HTML ( 10 )

从聚合物吸声材料和隔声材料两方面入手，简要介绍了多孔吸声材料、多层吸声材料、复合多孔吸声材料，单层隔声材料以及多层隔声材料的作用机理；基于现有材料性能的局限性，综述聚合物复合降噪材料的制备方法和提高降噪性能的途径；此外，结合文献介绍了层状复合降噪材料、环保型复合降噪材料和声学超材料的制备及声学特性研究进展，为今后降噪聚合物材料的研究提供了方向；最后，简要展望了高降噪复合材料的发展前景。

生物基材料在碘吸附中的研究进展

马俊丞, 徐双平, 王馨甜, 贾宏葛, 张明宇, 蘧延庆

2023, 37 (11): 178-191; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.11.020

摘要 ( 406 ) PDF (3332 KB)( 534 ) HTML ( 11 )

综述了近年来生物基材料在碘吸附领域的研究进展，从材料制备、吸附机理和作用方面进行介绍，对影响生物基材料碘吸附性能的因素，如热解峰值温度、停留时间、活化方法等进行了总结和评估，对化学活化法中不同活化法对生物基材料的活化机理进行了深入讨论；最后对生物基材料在碘吸附领域中未来研究方向进行了展望。