材料与性能
雷经发, 胡基波, 刘涛, 吴文奇, 沈朝阳
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利用万能材料试验机和高速拉伸试验机对2种成型方式和6种共混比的聚氯乙烯/热塑性聚氨酯(PVC/TPU)共混材料开展静动态拉伸力学性能测试,并基于断裂伸长率和邵氏硬度进行成型方式和共混比优选。进一步获取了共混材料在较宽应变率范围(0.001~700 s-1)的应力⁃应变数据,并进行了拉伸断面的微观表征。结果表明,模压成型材料断裂伸长率更高,共混比为90/10时材料具有最高的断裂伸长率,邵氏硬度符合试验假人软组织材料的硬度范围(邵尔40~70 A)。共混比为90/10(PVC/TPU)材料在静动态载荷下均具有显著的应变率效应。选取朱⁃王⁃唐(ZWT)方程和Sherwood⁃Frost方程构建了材料的本构模型,对比发现Sherwood⁃Frost方程拟合效果更好。形貌分析发现,静动态加载下,材料均为典型的脆性断裂,未出现明显的相分离现象。随着应变率的增加,断面逐渐变粗糙,并产生空穴及微小裂纹。
郭明海
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为提升高熔融抗冲共聚聚丙烯(IPC⁃J)的刚韧平衡性能,结合抗冲共聚聚丙烯(IPC⁃H)工艺,将IPC⁃J的乙烯含量和乙丙橡胶(EPR)中乙烯含量提高到了12.4 %(质量分数,下同)和54 %。对IPC⁃J、IPC⁃H、IPC⁃1和IPC⁃2等分别进行了分子链段结构和聚集态表征,结果显示,对比IPC⁃H的微观结构,IPC⁃J的EPR含量从19.4 %增至22.8 %,重均分子量(Mw)从2.0×105 g/mol减至1.9×105 g/mol,特性黏度(IV)从1.80 dL/g增到1.86 dL/g,分子量分布指数(MWD)从8.9增至10.7, EPR的最大分子量从1.1×106 g/mol增至1.2×106 g/mol;更多的、相对较长的长乙烯结晶链段有助于改善分散颗粒粒径,占比最大的粒径范围从0.3~0.6 μm升至0.6~0.9 μm;常温和低温冲击强度分别提升至11.0 kJ/m²和5.7 kJ/m²。以300 kt/年聚丙烯生产工艺为基础,在不改变齐格勒⁃纳塔(DQ)型催化剂体系的条件下,通过提高乙烯含量和EPR中乙烯含量实现了高熔融抗冲聚丙烯性能最大优化。
曹慧, 汤静, 任伟滔, 周琼
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制备了锆1,4⁃羧基苯(UiO⁃66)系列金属有机骨架(MOF)材料,对比了不同MOF材料对重金属离子的吸附性能,并制备了聚醚砜/聚醚酰亚胺/改性MOF(PES/PEI/MOF)复合膜,对比了MOF添加量对膜重金属离子吸附和渗透性能的影响。结果表明,在UiO⁃66系列MOF材料中,UiO⁃66⁃NH2对重金属离子的吸附性能最好;在其负载量为15 %(质量分数,下同)时,复合膜对重金属离子的截留性能最好。
郝文博, 唐诗, 苏婷婷, 王战勇
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以甲酸为酯化剂,分别按一定比例与3种具有不同支链含量的天然淀粉混合,制备得到3种酯化淀粉——木薯酯化淀粉(EM)、玉米酯化淀粉(EN)和蜡质酯化淀粉(EW),借助傅立叶红外光谱仪(FTIR)、广角X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TG)等仪器对天然淀粉与酯化淀粉的结构性能表征分析;并进一步研究了不同直链含量的热塑性酯化淀粉与PBS共混后力学性能的改变。实验分析表明,淀粉酯化后显现疏水特性,且随直链淀粉含量的增加,疏水性增强。淀粉晶体结构被酯化淀粉破坏,结晶度与直链淀粉含量成正比,热损失率与支链淀粉含量成正比,具体为EM(237 ℃)>EN(235 ℃)>EW(231 ℃)。分子间的氢键相互作用降低,提高了淀粉的热塑性,且支链淀粉含量高的酯化淀粉塑化效果好。
段凯歌, 陈小蝶, 倪佳, 梅振威, 周朝锡, 叶小平, 朱辉, 于东明
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选择高密度聚乙烯(PE⁃HD)作为基础树脂,筛选与之适配的光引发体系制备紫外交联高密度聚乙烯材料(PE⁃Xe),对配方进行优化并对工艺进行探究,对紫外光的穿透性做了系统的试验,并研究了光敏剂和交联剂添加量、紫外灯功率、线速度对PE⁃Xe材料交联度的影响。结果表明:紫外光的穿透能力可以达到9.5 mm,当光敏剂和交联剂的添加量为0.7 %(质量分数,下同)时,紫外灯功率为500 W时,材料的交联度可以达到75 %以上,制备的管材耐压性好、力学性能优,结晶度达到40 %以上,200 ℃时的氧化诱导时间(OIT)大于20 min。
孔德金, 廖旭, 李南希, 雷静怡, 刘阔, 李洪飞, 唐武飞
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采用溶液流延法,将不同比例的壳聚糖(CS)、聚乙烯醇(PVA)、明胶(GEL)溶液混合均匀后,倾倒在有机玻璃板上流延成膜,制备不同系列CS/PVA/GEL复合薄膜,并通过红外分析、紫外分析和表面接触角测定等手段对其进行表征,同时,对CS/PVA/GEL复合薄膜的热稳定性能、燃烧特性、透氧性能、保鲜、力学等性能进行了测试。结果表明:当CS、PVA、GEL按照10/3/7质量比共混时,制得的共混膜综合性能最好。
赵晗旸, 阎格, 阳勇, 纪晓娜, 王鑫, 刘文言
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由于具有优秀的抗磨损能力和耐溶剂性,热塑性聚氨酯已被大量用于石油产品的储存和运输中。在喷气燃料的储输油过程中热塑性聚氨酯设备会面临各种复杂的运输环境,在这一过程中,聚氨酯软管可能会受到喷气燃料和紫外线的双重影响。若这种影响导致了它们的热学特性不再符合需求,会造成经济损失与环境问题。在储运过程中喷气燃料对TPU热性能的影响是不可忽视的,因此本研究使用差示扫描量热仪及热失重分析仪对经过喷气燃料及紫外光辐照处理后的热塑性聚氨酯进行测试,发现喷气燃料的长期浸泡会导致聚氨酯玻璃化转变温度的提升和热稳定性的下降,TPU样品经过喷气燃料处理后的DSC曲线在150 ℃后出现了1个放热峰,这表明此处存在结晶行为。
王涵, 梁金华, 高振国, 姜炜, 周昊
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为了探究自修复环氧树脂微胶囊的引入对树脂基复合材料的力学性能和修复性能的影响,将由原位聚合法制得的环氧树脂微胶囊和潜伏型固化剂邻苯二甲酸酐组成的修复体系加入到E51环氧树脂和固化剂改性聚醚胺中,通过实验研究了混合体系的剪切黏度,并进一步分析了材料的力学性能和修复效率。结果表明,复合材料的力学性能随着自修复组分含量的升高而降低,复合材料的修复效率随着自修复组分含量的升高与而升高,但修复后复合材料的抗拉强度并不是随着自修复组分含量的升高而递增的。综合分析实验结果得出的最优选择为自修复组分的比例为3/2,含量为8 %(质量分数,下同),此时复合材料的抗拉强度为15.32 MPa,断裂修复后抗拉强度10.13 MPa,修复效率66.12 %。
严成, 李露露, 陈天欢, 郭帅, 俞科静
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首先在超高分子量聚乙烯(PE⁃UHMW)纤维表面形成聚多巴胺涂层,再通过水热法在纤维表面原位生长ZnO纳米阵列。对聚乙烯亚胺(PEI)介导的合成体系ZnO长径比、改性前后PE⁃UHMW纤维的界面性能进行了研究,并揭示了其增强机理。结果表明,ZnO纳米阵列的生长并未对纤维的热稳定性及结晶度产生影响,对纤维的损伤较小;当PEI浓度为3 mmol时,ZnO长径比最高;改性后纤维界面黏结强力提升了63.6 %,层间剪切强度提升了70.14 %。
张之琪, 王向东, 刘海明, 陈士宏
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采用聚酰胺弹性体MH2030对生物基聚酰胺56/聚酰胺66(PA56/PA66)混合物进行增韧改性,并采用超临界CO2间歇发泡技术制备了一系列不同的生物基PA56泡沫。研究了MH2030含量对PA56/PA66结晶性能、流变性能、力学性能及发泡性能的影响。结果表明,MH2030的加入提高了PA56/PA66材料的黏弹性和发泡性能,使结晶峰向高温方向移动,可能作为了体系的成核剂促进了结晶。MH2030使PA56/PA66材料的韧性增加、刚性降低,在添加20 %(质量分数,下同)时材料的抗冲击强度最高,比未增韧时提高了30.4 %。对 MH2030增韧的PA56/PA66样品进行发泡及泡沫压缩测试,在MH2030含量为10 %时,基于其较高的泡孔密度和较好的基体力学性能,得到了具有较小泡孔尺寸(19.24 μm)和较高压缩强度(0.71 MPa)的微孔泡沫,比未增韧PA56泡沫的压缩强度高29.1 %。
蓝擎, 侯欣怡, 李一凡, 潘凯, 周佳菊, 黄丹梦, 黄灏彬
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以重质碳酸钙为主要原材料,通过水磨、聚合改性得到可用于聚氯乙烯(PVC)管件的改性重质碳酸钙。通过粒度仪、热重分析仪、红外光谱仪、摆锤式冲击试验机、万能拉伸试验机、色差仪和光泽仪分别对重质碳酸钙及重质碳酸钙制备的PVC产品进行了表征和分析。结果表明,需在碳酸钙浆液中进行原位聚合反应,聚醋酸乙烯酯才能对碳酸钙包覆改性;聚醋酸乙烯酯改性的碳酸钙相较于常规硬脂酸改性的碳酸钙,在PVC材料应用中表现出了更好的外观及力学性能,这归因于聚醋酸乙烯酯能更好地解决碳酸钙与PVC之间的相容性问题。
张翼, 黄雅婷, 魏永宝, 汤维, 钱立军
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采用ReaxFF反应分子动力学模拟添加不同膨胀阻燃体系的聚丙烯(PP)的热解过程,从分子水平探究嵌段共聚物(PAPO⁃MP)与共混(PAPP/MPP)2种状态下阻燃体系的热解反应机制。结果表明,模拟热重曲线与实验结果误差低于2.1 %;加入膨胀阻燃体系后,反应活化能从200.16 kJ/mol分别降至154.64 kJ/mol(PAPO⁃MP)和159.14 kJ/mol(PAPP/MPP),说明阻燃剂优先反应从而保护基材;气体小分子数量分别减少10 %(PAPO⁃MP)和17.5 %(PAPP/MPP),P—O—P结构可以促进大分子团聚物生成,从而降低有毒有害气体生成及提高残炭质量;添加PAPO⁃MP比添加PAPP/MPP的体系势能平均降低11.6×103 kcal/mol,因此添加嵌段共聚物材料稳定性更优。
加工与应用
冯经明
摘要 (
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提出了一种可用于设备的聚氨酯复合隔振垫,它由聚氨酯和热塑性聚氨酯弹性体(TPU)材料通过二次注塑而成,然后以压缩机的隔振为例,对隔振系统中的该隔振垫进行设计,并采用公司的仿真软件对其进行动态应力分析来指导设计,最后进行台架耐久对比试验。试验结果初步证明,该材料的隔振垫比橡胶隔振垫具有更好的耐久性能和更轻的质量。
李明昆, 林荣涛, 张永, 刘珮茹, 刘开
摘要 (
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因雨季时雨水会影响装嵌在丙烯腈⁃苯乙烯⁃丙烯酸共聚物(ASA)格栅里的雷达波探测器发出的雷达波的传导方向而产生误报,本工作的目的是探究汽车ASA格栅材料提高雷达波衰减性能的影响因素,从优化材料的角度降低雷达误报的风险。经实验研究发现,ASA材料中的丙烯酸酯含量和种类是关键的影响因素,丙烯酸酯含量高且橡胶粒径较小的ASA胶粉表现出更好的雷达波衰减特性。
杨超永, 郭金强, 王富玉, 张玉霞
摘要 (
278 )
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通过调控工艺条件(机头温度、牵引速度)熔融共混挤出吹塑聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯/聚乳酸(PBAT/PLA)原位成纤共混体系薄膜。结果表明,在较低的机头温度时,随着牵引速度的不断增加,分散相PLA在连续相PBAT中原位成纤,且微纤直径逐渐减小,结晶度先增大后下降。挤出吹塑薄膜的纵向拉伸强度和拉伸模量均先增加后减小。在机头温度为150 ℃、牵引速度为5.0 m/min时,共混体系中PLA成纤效果最明显;薄膜纵向拉伸强度达到40.0 MPa,比纯PBAT提高了20 %;拉伸模量达到723.9 MPa,较纯PBAT提升明显。
助剂
宋子睿, 刘伯军, 张明耀
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316 )
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采用乳液接枝聚合技术,制备了核壳比为60/40、70/30且接枝过程中引发剂用量不同的ABS接枝共聚物胶乳,系统研究了丙烯腈⁃丁二烯⁃苯乙烯塑料(ABS)壳层厚度及水性抗氧剂用量对ABS接枝共聚物热氧老化性能的影响,同时通过熔融共混技术生产ABS树脂,测试了水性抗氧剂加入量和ABS壳层厚度对ABS树脂力学性能和表观性能的影响。研究表明:ABS壳层越薄,其ABS接枝共聚物的热氧老化性能越差。ABS壳层厚度对树脂冲击强度和表观性能均有影响。本研究使用的水性抗氧剂加入量在胶乳总重的1 %(质量分数,下同)以下时,水性抗氧剂加入量越高,ABS接枝共聚物的氧化诱导期和氧化诱导温度越高。抗氧剂加入量在0.75 %时,抗热氧老化能力达到较高水平。抗氧剂加入量对ABS树脂的力学性能无影响,对其表观性能如白度、黄色指数影响明显。
蒋方新, 李仙花, 田清涛, 王利民, 李佩勋, 杜江涛
摘要 (
208 )
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近年来缓黏结预应力技术因其优异特性在预应力结构领域深受欢迎。缓黏结预应力技术的关键材料是缓黏结预应力钢绞线,技术原理是通过胶黏剂固化后将钢绞线与周围的混凝土融为一体,从而增加结构的黏结锚固性能。当前学术界和工程界对胶黏剂固化指标的研究较少,本文主要对胶黏剂常见的4种固化检测指标进行试验研究,包括邵氏硬度、拉伸剪切强度、抗压强度和弯曲强度试验。结果表明:胶黏剂的4种固化指标达到最大值时对应的固化时间接近相同,所以4种固化指标具有一致性;胶黏剂固化后邵氏硬度最大值的离散系数最小(0.013),邵氏硬度特征值(80 D)是胶黏剂固化完成的最佳固化评定指标。
塑料与环境
孙吉书, 彭俊博, 张民, 郭艳芳
摘要 (
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为验证废油对老化沥青性能恢复的适用性,借助响应面法使用废油、C9石油树脂、己二酸二辛酯配制了一种复合废油再生剂。为避免再生沥青拌合过程中轻质组分的挥发及老化,研究引入温拌剂降低拌合温度进而实现对再生沥青的性能保护。同时,测定了再生剂对老化沥青的再生效果以及温拌剂的保护效应。研究发现,老化沥青低温延展性不良的缺陷得到恢复,再生沥青高温抗变形能力优于基质沥青;再生沥青经温拌后,黏性成分更多,进而低温流变表现占优。再生剂有效补充了老化沥青的芳香族化合物;温拌再生沥青小分子油分物质得到了保护,二次老化中大分子物质基团的生成得到了控制。
机械与模具
林高明, 张国辉, 宗胡曾, 王重阳, 贺有凤, 王苏炜
摘要 (
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针对当前聚合物基含能材料装填过程中存在的人机面对、手工作业等问题,采用立式螺旋挤注装填工艺来实现高黏塑性浆料的连续装填。为此,本文在解析高黏浆料特性的基础上,对螺杆构型及机筒结构进行仿真优化。结果表明,相较于混炼元件在改善粒子掺混效果时会造成高剪切、高温升等隐患,三段式螺纹结构更适用于高黏含能浆料的稳定、安全输送。同时,将口模尺寸与机筒锥角分别设为直径30 mm以及1 °均可以显著降低流道的阻滞作用,从而削弱高压高温等隐患以确保工艺安全性。
综述
张正, 李方全, 李杰, 李长金, 郭敏, 王颖
摘要 (
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综述了聚酰胺(PA)类材料在多种医用卫生材料中的应用,包括PA缝合线、医用PA导管及球囊、PA牙托材料、抗菌PA材料、3D打印PA医卫材料、医用PA骨生长支架、药物输送类PA医用材料、创伤修复PA医用材料等,并评价了其效果及性能。
吴若楠, 师文钊, 陆少锋, 刘瑾姝, 董涧锟, 崔君洁, 张领
摘要 (
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综述了β⁃环糊精聚合物(β⁃CDs)制备方法及其与阴离子染料、阳离子染料、重金属离子、双酚等印染废水污染物中的吸附作用机理及吸附分离应用效果,并展望了β⁃CDs未来的研究与应用发展趋势。
陈晓青, 梁家豪, 谢文玉, 邵伟铭, 王儒珍, 付文, 蔡业彬
摘要 (
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综述了静电纺丝技术对不同结构形式的光热蒸发膜的构筑与制备工艺,总结了不同静电纺光热膜材料在太阳能界面蒸发的应用现状,包括碳基复合膜、金属等离激元复合光热膜和半导体材料复合光热膜。最后,针对未来的研究方向提出了展望。