材料与性能
崔晓凤, 方梅, 杜松林, 张娜, 黄明, 高国利, 许经纬
摘要 (
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采用真空辅助树脂传递模塑（VARTM）工艺制备了不同铺层方式的碳纤维增强聚合物基复合材料（CFRP）：环氧树脂/碳纤维（EP/CF）和环氧树脂/碳纤维/玻璃纤维毡（EP/CF/GF）复合材料，重点研究了不同铺层纤维体系的CFRP渗透率以及电泳烘烤前后的力学性能变化，探究了其失效机理。结果表明，［±45 °］铺层方式有利于体系中树脂的浸润，且加入GF能够明显提高体系的渗透率；电泳烘烤后，CF［0/90 °］、CF［±45 °］和CF/GF［±45 °］的拉伸强度分别下降了15.65 %、12.05 %和6.77 %，模量分别下降了9.08 %、16.39 %和10.04 %，而CF/GF［0/90 °］的拉伸强度和模量则分别提高了7.74 %和6.95 %；在弯曲性能方面，电泳烘烤后CF［0/90 °］、CF/GF［0/90 °］、CF［±45 °］和CF/GF［±45 °］的弯曲强度分别下降了7.62 %、8.23 %、15.89 %和48.39 %，模量分别降低了9.23 %、3.69 %、17.85 %和34.38 %；而电泳烘烤对4种材料的压缩性能影响较小；电泳后，CF［0/90°］和CF［±45 °］的储能模量、损耗模量均有一定幅度提高，CF/GF［0/90 °］和CF/GF［±45 °］的储能模量、损耗模量均有下降。
纪建超, 颜悦, 陈宇宏, 哈恩华, 郝常山, 雷沛
摘要 (
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采用直流脉冲磁控溅射的方法，在有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA）上沉积了TiO2薄膜。研究了氧气比例、真空度等参数对TiO2薄膜的结构及光学性能的影响。借助椭圆偏振光测试仪、X射线衍射（XRD）仪、分光光度计、原子力显微镜（AFM）等表征手段，分析了薄膜的光学特性、元素组成、结晶性能、及显微结构。结果表明，随氧气比例的增加，薄膜的沉积速率降低，沉积的薄膜的粒径变大，薄膜趋于疏松；在光学性能方面表现为随氧气比例的增加，折射率递减，但可见光透过率增加，反射率谱线出现红移；根据折射率计算的薄膜堆积密度分别为0.95、0.93、0.87、0.88、0.78，与氧气比例反向变化；根据光谱计算的薄膜禁带宽度在3.12~3.14 eV之间，与氧气比例反向变化；随工作真空度的降低，薄膜的沉积速率先升后降，薄膜趋于疏松，折射率下降，根据折射率计算的薄膜堆积密度为0.96、0.95、0.90、0.89、0.88、0.88、0.87，真空度对薄膜可见光透过率具有正向影响，对薄膜的禁带宽度有反向影响，禁带宽度在3.13~3.16 eV之间；本文沉积的TiO2 薄膜为无定形态，氧气比例与真空度的变化对其结晶性基本无影响。
周子玉, 桑晓明, 耿旭, 肖晓红, 黄晓祥, 陈兴刚
摘要 (
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利用氯磺酸磺化对位短切芳纶纤维表面来引入—SO2Cl基团，40 mmol/L的氯磺酸磺化改性效果最佳。利用苯基三乙氧基硅烷偶联剂对对位短切芳纶纤维进行二次改性，成功在纤维表面接枝偶联剂。将改性对位短切芳纶纤维与苯腈单体采取原位聚合方法制备聚苯腈/对位短切芳纶纤维复合材料，研究不同纤维含量对复合材料力学性能的影响。结果表明，其中纤维含量为0.5 %（质量分数，下同）时，复合材料力学性能最佳，储能模量达4 137 MPa，玻璃化转变温度达350 ℃，弯曲模量达4 467 MPa。
孙吉书, 濮夏天, 杨凯, 靳灿章
摘要 (
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通过（Box⁃Behnken）响应面法，以硅烷偶联剂改性过的蒙脱土、苯乙烯⁃丁二烯⁃苯乙烯（SBS）和高黏剂（HVA）各自的掺量作为影响因素，以沥青3大指标、170 ℃布氏黏度为评价标准建立模型，确定3种材料在沥青中的最佳掺量。结果表明，5 %SBS、9 %HVA和8 %的改性蒙脱土复配高黏改性沥青性能最好，其针入度、延度、软化点、170 ℃布氏黏度分别为4.52 mm、42.9 cm、86.1 ℃、2.371 Pa·s；相比于基质沥青和TPS高黏改性沥青，改性蒙脱土的加入大幅提高了沥青的高温性能与抗车辙能力，沥青黏度有着显著提升；振动峰的消失表明硅烷偶联剂对蒙脱土改性有化学反应。
陈炽盛, 杨帅, 张建军, 郭齐泰, 蔡瑗, 马素德
摘要 (
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以聚丙烯为基体，以提钛尾渣为无机填料，γ⁃甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH⁃570）为改性剂，通过熔融共混法制备聚丙烯/提钛尾渣复合材料。利用万能试验机、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪等测试复合材料的性能并探究其各种影响因素。结果表明，复合材料的拉伸强度与提钛尾渣添加量成反比；对提钛尾渣的水洗可以有效提高复合材料体系的拉伸强度；改性后尾渣在基体中分散性更好，以其制备的复合材料样品拉伸强度优于未改性样品，亲油性增强，亲水性变差；经筛选分级后提钛尾渣的粒径分布更加均匀，拉伸强度在添加量为10 %、30 %时性能均大于未筛选复合体系。
张俊, 奚望, 钱立军, 周凤帅, 邱勇, 王靖宇, 张志鹏
摘要 (
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基于氮化硼（BN）/磷杂菲三嗪化合物（TAD）构建了阻燃导热聚碳酸酯（PC）复合材料，并对其阻燃性能和导热性能进行了研究。结果表明，BN/TAD阻燃导热复合体系能够有效提高PC复合材料的阻燃性能，当BN添加量为20 %，TAD含量为3 %时，PC/20BN/3TAD复合材料的垂直燃烧测试达到UL 94 V⁃0级，极限氧指数达到35.1 %；通过锥形量热仪测试，证明了BN/TAD阻燃导热复合体系能够有效降低热释放速率峰值、总热释放量、有效燃烧热等性能参数，并且二者在凝聚相中可以发挥出色的协同成炭效果，赋予PC复合材料优异的阻燃特性；从导热性能测试方面来看，BN/TAD阻燃导热复合体系的导热系数较纯PC相比提高了320 %，获得了兼具优异阻燃特性和出色导热性能的PC复合材料。
徐锦佳, 黄腾, 柏志成, 沈佳豪, 谢清怡, 朱俊辉, 戴进峰, 刘元强, 詹先旭
摘要 (
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采用以水为溶液的层层自组装法（LBL）在硬质聚氨酯泡沫（RPUF）表面构筑了不同层数的壳聚糖⁃磺化石墨烯的生物基阻燃涂层，探索了不同层数（xBL）对RPUF阻燃、抑烟性能的影响。结果表明，覆有防火涂层的RPUF表现出优异的阻燃性、热稳定性和抑烟能力，且其性能随着涂覆层数增加而增强；与未处理的样品相比，经过5层自组装涂覆的RPUF⁃5BL可通过UL 94 V⁃0级，极限氧指数（LOI，35.1 %）和800 ℃残炭量（34.9 %，质量分数，下同）分别提高了78.2 %和85.6 %；热释放速率峰值（pHRR，163.9 kW/m2）、总产烟量（TSP，9.1 m2）、最大烟密度（MSD，22.9 %）和烟密度等级（SDR，14.9）分别下降了30.6 %、14.2 %、61.9 %和120.1 %。
国江, 许梦伊, 李辉, 黄想, 林浩, 姜胜宝, 陈尚, 陈程
摘要 (
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通过乳液包覆法对氧化锆（ZrO2）粉末进行表面改性，以提高其在聚丙烯（PP）基体中的分散性，继而探究改性聚丙烯/氧化锆复合材料（PP/g⁃ZrO2）的介电性能、热学性能和力学性能。结果表明，1 kHz测试频率下时，当g⁃ZrO2添加含量为50 %时，PP/g⁃ZrO2的介电常数提高至4.28，介电损耗缓慢提升；此外，改性后复合材料在400 ℃时的热稳定性明显提高，当g⁃ZrO2添加量为20 %时，复合材料拉伸强度可达38.33 MPa，结合改性前后ZrO2在PP基体中的团聚状态分析，当ZrO2填料添加量为30 %时，复合材料的综合性能最优。
姜帅华, 李卓伦, 芦浩凡, 孙乙博, 王向东, 陈士宏, 武丽丽
摘要 (
201 )
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采用熔融共混法制备了聚苯乙烯（PS）/聚苯醚（PPO）共混材料。通过控制加工温度，使得PPO以刚性粒子形式存在于共混物中，形成稳定“海岛”结构。以超临界CO2为发泡剂进行了釜压发泡，得到了高开孔率的PS开孔泡沫。研究了PPO含量对PS流变性能、热力学行为的影响以及稳定“海岛”结构对形成PS开孔泡沫的影响，对所得PS/PPO泡沫制品的泡孔尺寸、发泡倍率、开孔率及泡沫压缩性能进行了分析。结果表明，当发泡温度为158 ℃、压力为20 MPa、PPO含量为10份（质量份，下同）时，可以制备得到发泡倍率为37.5倍、开孔率为96.9 %的PS开孔泡沫。
加工与应用
汪鹏, 姚成, 刘刚, 蔡希鹏, 贾磊, 王铠, 陈龙
摘要 (
239 )
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采用不同拉伸方式以及改变双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜厚度，调节伸直链晶含量（厚晶片）、纤维化形貌和取向形态，并考察这些结构因素对介电性能的作用规律。结果表明，热稳定的伸直链晶和纤维网络的结构各向同性有利于提高击穿场强、降低介电损耗；对电介质薄膜加工⁃结构⁃性能关系的深入理解能够为设计、开发高品质电容膜产品提供参考。
赵川涛, 贾志欣, 刘立君, 李继强, 张臣臣, 荣迪, 高利珍, 姚吉尔
摘要 (
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围绕环氧树脂/碳纤维片状模塑料模压平板制品深入研究了翘曲变形问题。用三坐标测量仪测得平板制品的平面度以表征制品的翘曲变形量。通过邓肯法多重比较各因素的水平显著性影响差异并进一步分析了各工艺参数对制品翘曲变形的影响趋势；同时分析了纤维分布、孔隙特征、上下模具温度、型腔压力分布等对制品翘曲的影响机理。结果表明，制品翘曲量分布在0.302~1.29 mm之间；通过正交实验方差分析得到模压成型工艺参数对翘曲变形的影响大小顺序为：模压压力（P）>合模速度（v）>保压时间（t）>模压温度（T），影响制品翘曲变形的显著性因素是模压压力。
蒲强, 何霞, 王国荣, 胡刚
摘要 (
163 )
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通过单轴拉伸试验获得了聚乙烯（PE）材料弹性及屈服参数。建立了点载荷下的管⁃土有限元模型，研究了埋地燃气PE在点载荷下的力学响应，分析了点载荷尺寸、管道内压及管道直径的影响。基于DFDI（ductile failure damage indicator）模型，结合有限元仿真结果，对点载荷下的PE管进行了定量损伤计算。结果表明，与无点载荷管道的损伤结果对比可知，点载荷的存在增大了管道损伤；管道内压变化时管道损伤变化较大；管道直径变化时对PE管损伤影响较小，各管径下的损伤值都比较接近。
助剂
刘孟恩, 汤千熠, 张明耀, 刘伯军
摘要 (
186 )
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采用乳液聚合法制备了核壳比为6/4的ASA核壳接枝共聚物胶乳，系统地研究了水性抗氧剂的组成以及含量对ASA接枝共聚物热氧老化性能的影响，并采用熔融共混法制备ASA树脂，探究了水性抗氧剂的组成以及含量对ASA树脂力学性能、表观性能的影响。结果表明，水性抗氧剂的组成CPL/DLTP为2/3时，其ASA接枝共聚物的热氧老化性能最优；随着水性抗氧剂含量的增加，ASA接枝共聚物的氧化诱导期显著增长；水性抗氧剂的加入量超过1 %以后，ASA接枝共聚物的氧化诱导期增长不显著；在230 ℃空气条件下，添加1 %水性抗氧剂的ASA接枝共聚物的氧化诱导期可达73.1 min，其抗热氧老化能力是相同条件下不添加水性抗氧剂ASA接枝共聚物的80倍以上；水性抗氧剂的组成及含量对ASA树脂的力学性能无明显影响，对其表观性能如白度影响明显。
塑料与环境
李国华, 方学镇, 沈祝, 张欣宇, 王静娴
摘要 (
211 )
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以一缩二乙二醇作为醇解剂对聚氨酯涂料废弃物进行醇解，回收低分子量的多元醇，并将再生多元醇与商用多元醇混合作为原料制备再生聚氨酯泡沫。采用FTIR、GPC、TG及SEM等对再生多元醇及再生聚氨酯泡沫进行了分析测试表征，对再生多元醇及再生聚氨酯泡沫进行表征分析。通过正交试验获得了最优工艺参数，并进一步将再生多元醇与商用多元醇混合，验证其性能。结果表明，再生多元醇与聚醚多元醇在分子结构上具有一致性，且符合制备聚氨酯泡沫的性能要求；正交试验获得的最优工艺参数为：反应试剂比1∶2，反应温度180 ℃，反应时间2 h，催化剂添加量1.3 %，在此条件下，醇解产物的提取率为36.8 %，羟值为384.6 mgKOH/g，黏度为476 mPa·s；当再生多元醇在总多元醇中的比例为33 %时，所制备聚氨酯具有良好的孔隙结构及热稳定性。
罗冠群, 赵乐, 潘雅琪
摘要 (
251 )
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使用废弃农夫山泉550 mL矿泉水瓶的瓶盖（PE）与瓶身（PET）作为原料。采用实验室规模固定床反应器和热重分析仪进行热解实验，探究废塑料PE与PET共热解的协同效应，并在失重阶段尺度上研究共热解反应的动力学特性。结果表明，PE与PET共热解可以促进热解油的生成，提升热解油中碳氢化合物的选择性；当PE与PET掺混比例为2∶1时，热解油产率最高为84.72 %；热解温度的升高促进“双烯合成”与芳构化等二次反应的发生，生成更多的芳烃类产物；PE与PET共热解过程中两个失重阶段的平均表观活化能分别为191.05 kJ/mol和215.22 kJ/mol，反应机理分别符合反应阶数机理函数模型和收缩体函数机理模型。
标准与测试
郭志豪, 冯涛, 李字义, 王晶, 王冰, 王艺翰, 曹博为
摘要 (
173 )
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通过对比塑料混合物各组分湿度测量方法，以不破坏塑料混合物且测量结果原理上相对准确的干燥称重法为基础，结合GB/T 19277.1—2011的测试方法，设计了塑料混合物湿度的测量方案。结果表明，与常规的烘干称重法获得的塑料混合物测量的质量湿度差距在3 %~5 %之间，质量湿度达到9 %左右就很难再进行快速变化；塑料混合物湿度变化过程具有常速率、减速率和残余3个阶段，使用Boltzmann函数能够较好地拟合出塑料混合物湿度变化的常速率与减速率阶段的变化趋势；按需补水更有利于需氧生物降解活动的进行，更符合国标对塑料需氧生物降解测试的要求；根据3种气体流量下塑料混合物水分质量散失变化曲线，得到了任意气体流量下的水分质量散失变化曲线计算方法。
机械与模具
陈浩, 杨卫民, 寻尚伦, 张海涛, 焦志伟
摘要 (
245 )
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探究电磁加热相比于铸铜加热对双螺杆挤出机塑化系统的影响，首先针对现有双螺杆机筒和线圈分布建立几何模型，使用comsol有限元软件研究了电磁加热过程机筒磁通量变化以及温度均匀性；另外，在数值模拟的指导下开展具体试验验证，对比了电磁加热和铸铜加热的机筒内壁及法兰温度均匀性、用电量及电磁辐射安全性。结果表明，电磁加热具有更高的控温精度，保证温度均匀性在±1 ℃以内，与模拟结果相吻合；在相同的加热时间内，电磁加热可以实现机筒和法兰同步加热，预热时间节约40 %，生产过程节能50 %；另外电磁辐射符合国家安全标准（GB 8702—2014），保证车间工人的人身安全。
代瑞, 潘威, 黄士争, 朱家威, 曾宪奎, 杨卫民, 鉴冉冉
摘要 (
150 )
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应用Polyflow软件，采用数值模拟的方法对创新提出的场协同扭转螺杆在不同转速下的热输运特性进行了仿真分析，结合温度分布、对流换热系数、黏度、压力等参数对其热输运性能进行了系统研究，并与常规螺杆进行对比。结果表明，设置有扭转结构的场协同扭转螺杆温度均匀性得到改善，对流换热系数提高，强化了整个体系的传热效果，其中扭转元件串联排布的螺杆换热性能更优。并以三元乙丙橡胶（EPDM）为原料，采用扭转挤出技术结合机头径向温差、换热系数等参数对常规螺杆与场协同扭转螺杆的传热性能进行了实验研究。所得结果与仿真一致，证明了场协同扭转螺杆具有强化传热、改善塑化均匀性的特性。
综述
郝金灵, 陈雅君, 钱立军
摘要 (
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综述了近年来国内外硅系气凝胶、有机气凝胶和碳系气凝胶在阻燃领域的研究进展。概述了气凝胶的特点、在阻燃领域的相关阻燃改性技术及其对材料阻燃性能的影响。总结了各种气凝胶的优缺点及未来发展趋势。
其他
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