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2024年 38卷 7期 刊出日期：2024-07-26 上一期

材料与性能

PLA/PBAT/CB防静电包装材料的制备及其性能研究

何和智, 黄宗海, 赖文, 熊华威

2024, 38 (7): 1-8; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.001

摘要 ( 225 ) PDF (2777 KB)( 234 ) HTML ( 12 )

通过熔融共混法制备了聚乳酸（PLA）和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）的共混物，并添加了不同含量的炭黑（CB）。研究了CB对PLA/PBAT复合材料的微观形貌、流变性能、结晶性能、热稳定性、导电性能和力学性能的影响。结果表明，CB选择性地分布在PBAT相中，且当CB含量高于2 %（质量分数，下同）时，相形态发生了明显的变化。复合材料的黏度随着CB含量的增加而增加。随着CB含量的不断增加，PLA的结晶度先下降再上升。CB能小幅度改善复合材料的热稳定性。适量的CB可以提高复合材料的电导率，并保持良好的力学性能，但过量的CB会大幅度地降低韧性。当CB含量为2 %时，复合材料的拉伸强度、弹性模量和断裂伸长率分别为40.7 MPa、830 MPa和365 %，电导率为8.69×10^-7 S/m，比PLA/PBAT的电导率提升了约8个数量级，该复合材料既具有合适的导电性能，又具有优良的力学性能。提供了一种制备具有导电性能的生物基聚合物复合材料的方法，这将有助于可降解材料在防静电包装领域的实际应用。

超声振动对玻璃纤维增强聚酰胺6注塑制件力学性能的影响

刘莹, 孙昊, 杨勇, 姜开宇, 于同敏, 马赛, 祝铁丽

2024, 38 (7): 9-14; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.002

摘要 ( 178 ) PDF (1509 KB)( 141 ) HTML ( 3 )

为提高纤维增强复合材料的力学性能，对玻璃纤维增强聚酰胺6（PA6/GF）复合材料进行了矩形平板制件超声辅助注射成型实验。通过对制件进行X射线衍射测试、扫描电子显微镜观测、傅里叶红外光谱分析以及拉伸性能测试，研究了超声施加时间和超声功率对制件的结晶度、玻璃纤维的取向程度、玻璃纤维与基体的结合强度以及制件力学性能的影响；并研究了经过超声振动的制件在吸水后其内部结晶度及力学性能的变化。结果表明，施加400 W超声振动，可以明显提高制件的结晶度；施加560 W超声时，玻璃纤维的取向形态得到改善，纤维与基体的结合强度有所提高，充填阶段施加超声所得制件的拉伸强度与弯曲强度比无超声振动的情形分别提高了11.9 %与10.1 %；但是如果继续增加超声功率，将会使制件的力学性能开始变差。制件吸水后，结晶度和力学性能下降，对制件的成型引入超声振动则能减小这种下降的幅度。

聚碳酸亚丙酯/乙酰化木质素抗紫外复合材料的制备与性能研究

武莉, 徐鹏武, 杨伟军, 马丕明

2024, 38 (7): 15-19; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.003

摘要 ( 139 ) PDF (1588 KB)( 116 ) HTML ( 0 )

为改善木质素（EL）与生物基聚碳酸亚丙酯（PPC）间的相容性，并赋予PPC抗紫外性，通过乙酰化反应制备得到了乙酰化木质素（ACEL），采用熔融共混法制备了PPC基复合材料。当ACEL的含量达到15 %（质量分数，下同）时，复合材料的屈服强度从10 MPa提高至23 MPa，同时断裂伸长率达到725 %。同时，ACEL的加入也赋予PPC优异的抗紫外老化性能，紫外光照射96 h后，PPC⁃ACEL⁃15复合材料的屈服强度和断裂伸长率的保持率均在80 %以上，显著优于纯PPC和PPC⁃EL⁃15复合材料的屈服强度和断裂伸长率保持率。

马来酸酐接枝改性GTR对聚乳酸性能的影响

胡永祥, 谢纪岭, 李伟铭, 张璐, 汤香港, 吕亿同, 申红望, 鞠冠男

2024, 38 (7): 20-24; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.004

摘要 ( 148 ) PDF (1110 KB)( 123 ) HTML ( 4 )

以过氧化二苯甲酰（BPO）为引发剂，将马来酸酐（MAH）接枝到废旧轮胎橡胶粉（GTR）表面得到了GTR⁃g⁃MAH（MGTR），采用熔融共混法制备了聚乳酸（PLA）/MGTR共混物，并对其微观形貌、结晶行为及力学性能进行了系统分析。结果表明，成功地将MAH接枝到GTR上；MGTR粒子能均匀地分散在PLA基体中，两相间具有良好的相容性；MGTR能促进PLA的结晶并形成更加完善的晶体。当MGTR含量为10 %时，样品具有最高的结晶度16.4 %，是纯PLA的7倍；PLA/MGTR的拉伸强度随着MGTR含量的增加逐渐减小，而断裂伸长率和冲击强度呈现出先增加后减小的趋势。当MGTR含量为15 %时，样品表现出最大的断裂伸长率和冲击强度，分别比纯PLA提高了30 %和60 %，对PLA起到了良好的增韧效果，并能保持较好的拉伸强度。

响应性透明质酸胶束的合成与性能分析

刘超凡, 廖盛龙, 仲舒颖, 林英

2024, 38 (7): 25-31; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.005

摘要 ( 180 ) PDF (2456 KB)( 150 ) HTML ( 2 )

透明质酸（HA）是一种具有癌细胞靶向性的天然多糖，基于特殊功能基团可用于构建病灶环境敏感的高分子纳米载体。本文利用可逆加成⁃断裂链转移（RAFT）聚合可控合成了3⁃丙烯酰胺基苯硼酸与乙烯基吡咯烷酮的嵌段共聚物，通过硼酸酯键与HA自组装形成了纳米胶束。调节两种高分子的投料浓度及优化共聚物的链长比例，能够实现对胶束水合粒径的调控。共聚物浓度为7.5 mg/mL、聚合度为40且嵌段分子量比为2时，组装粒子粒径可以控制在73.3~163.9 nm，有利于体内长循环及病灶渗透。研究表明，该纳米粒子具有良好的pH、糖和盐响应性。合成了多重响应的癌细胞靶向聚合物纳米胶束，具有用作抗肿瘤活性药物及探针载体的潜能。

壳聚糖/聚苯胺⁃氧化石墨烯尼古丁分子印迹复合材料的制备与吸附性能研究

魏佳, 刘凯, 彭丽娟, 田阳阳, 赵琳, 李艳红, 杨佩佩, 李松伟, 陆波

2024, 38 (7): 32-36; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.006

摘要 ( 203 ) PDF (1165 KB)( 125 ) HTML ( 3 )

采用壳聚糖（CS）和聚苯胺（PANI）与氧化石墨烯（GO）交联构建了抗溶胀性的CS/PANI⁃GO尼古丁分子印迹复合材料。结果表明，其在水中浸泡10 h的溶胀率为2.7 %。该复合材料作为吸附剂对尼古丁的吸附容量达到了198 mg/g。研究了吸附剂的选择吸附能力，对降烟碱和可替宁的吸附选择性系数分别达到了2.9和2.4，表明其具有良好的尼古丁特异性吸附性能。

壳聚糖/玉米淀粉交联膜的制备及性能研究

凡淑婷, 张芷瑜, 郭睿, 毕文雅, 张利君

2024, 38 (7): 37-42; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.007

摘要 ( 199 ) PDF (1073 KB)( 213 ) HTML ( 4 )

以壳聚糖（CS）和玉米淀粉（St）为原料、柠檬酸（CA）为交联剂，采用流延法制备了CS/St/CA交联膜。研究了CS与St的质量比以及CA的含量对CS/St/CA膜热稳定性、水溶性、阻湿性以及力学性能的影响。结果表明，CA的加入对CS/St膜的性能有明显影响，且当CS/St的质量比为2/1，CA在溶液中的质量分数为2 %时，所制备的CS/St/CA交联膜的综合性能最优。此时，薄膜的最大热分解温度为366.3 ℃，质量保留率为28.29 %，含水量为8.16 %，水溶性为28.48 %，溶胀度为18.72 %，薄膜表面的水接触角为101.5 °，薄膜的水蒸气透过量为8 g/（m²·24 h），降低了12.25倍，水蒸气透过系数为0.488×10^-13 g•cm/（cm²·s·Pa），拉伸强度从3.7 MPa 提高到了12.5 MPa，断裂伸长率从85.3 %提高到了113.2 %。

纳米黏土与二氧化硅协同改性聚乳酸研究

王杰, 辛德华, 李晖, 蒋洪石, 周洪福, 赵建国

2024, 38 (7): 43-48; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.008

摘要 ( 143 ) PDF (1974 KB)( 183 ) HTML ( 1 )

以聚乳酸（PLA）为树脂基体，研究不同含量纳米黏土与2 份SiO₂协同填充，对PLA复合材料结构与性能的影响。结果表明，协同填充有效改善了PLA材料的结晶行为、熔体加工性、力学韧性和气体阻隔性能。当2份的SiO₂和4份黏土杂化填充时，填料分散良好，获得的PLA复合材料展示了明显的韧性断裂和气体阻隔性能。相比没有填充PLA，拉伸断裂伸长率和冲击强度分别增加151 %和74.1 %，氧气和水蒸气透气系数分别下降67.4 % 和65.0 %。过量黏土填充不利于材料韧性改善，对气体阻隔性能提高不明显。

N⁃苯基马来酰亚胺共聚物的合成及对PVC树脂耐热改性效果研究

孙芳芳, 宋运运

2024, 38 (7): 49-54; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.009

摘要 ( 191 ) PDF (969 KB)( 284 ) HTML ( 2 )

通过种子乳液聚合结合半连续加料方式，成功聚合出分子结构一致且与聚氯乙烯（PVC）树脂具有良好相容性的聚（N⁃苯基马来酰亚胺⁃苯乙烯⁃丙烯腈）（PNSA）共聚物胶乳，将其与PVC树脂直接复合制备PNSA/PVC复合材料，并对PNAS耐热改性的效果进行评价。结果表明，PNSA纳米胶乳颗粒粒径在155.3~251.5 nm之间，粒径分布均一；PNSA共聚物分子组成呈无规结构，分子结构一致，差示扫描量热曲线呈现单一的玻璃化转变温度（T_g），且与PVC树脂具有极佳的相容性；PNSA含量由0升高至50 %（质量比，下同）时，复合材料的T_g由84.8 ℃提高到107.2 ℃，提高了22.4 ℃，维卡软化温度由71.2 ℃提高到91.9 ℃，提高了20.7 ℃；除耐热性改善以外，复合材料的力学性能也有一定程度的提高，本文的研究有利于PVC应用领域的进一步拓展。

加工与应用

茂金属聚丙烯釜压发泡性能的研究

沈强锋, 吕明福, 徐耀辉

2024, 38 (7): 55-61; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.010

摘要 ( 167 ) PDF (1457 KB)( 284 ) HTML ( 2 )

采用差示扫描量热和偏光显微镜考察了茂金属催化剂制备PP（mPP）和齐格勒⁃纳塔催化剂制备PP（ZNPP）的熔融结晶行为；采用频率扫描和熔体拉伸的方法，考察了它们的流变学特征。进行釜压发泡实验并对发泡珠粒的熔融结晶、发泡倍率和泡孔结构进行测试表征。结果表明，由于分子量大小及分布的影响，ZNPP具有更高的表观黏度，以及更显著的剪切变稀现象；因为ZNPP分子链缠结更强烈，故在较高温度下熔体强度高于mPP，但在较低温度下二者熔体强度相近。较ZNPP，mPP可以制得倍率相近的釜压发泡PP（EPP）珠粒，但泡孔形态质量有待于进一步提高。

气辅成型工艺参数正交精准设计优化

任清海, 孙祖东, 耿铁

2024, 38 (7): 62-67; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.011

摘要 ( 150 ) PDF (1815 KB)( 109 ) HTML ( 0 )

“双碳”目标下，气辅成型技术为塑料成型实现降低碳排放提供了有效途径。为精准规划气辅成型参数，提升气辅成型质量和效率，有效降低碳排放，采用三维数值模拟和成型实验，研究参数交互作用下气辅成型工艺正交优化。结果表明，参数交互作用对气体穿透长度影响小，而对气指缺陷的影响显著。极差分析的基础上，获得了优选参数组：熔体温度240 ℃，注气压力3 MPa，延迟时间4 s，模具温度40 ℃。经数值模拟和成型实验验证，优选参数组下得到气辅塑件的气体穿透长度及气指指标优良，可用于气辅成型实际生产。

基于纤维骨架增强的柔性表面肌电电极

高振强, 王飞, 白彦军

2024, 38 (7): 68-73; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.012

摘要 ( 187 ) PDF (2073 KB)( 223 ) HTML ( 0 )

提出了一种由聚二甲基硅氧烷（PDMS）/银浆/纤维骨架+柔性银浆+PDMS三层结构组成的柔性表面肌电电极。分析了其在弯曲、扭转等不同外界刺激下的电阻变化情况，通过黏附力测试、超声测试等实验对电极的稳定性进行了测试。结果表明，三层的柔性表面肌电电极具有高导电率（<0.5 Ω/sq）、优异的电阻稳定性（1 000次弯曲后电阻变化率<3 %）、良好的机械稳定性（电极与基底黏附力>1 000 N/m）和皮肤一致性。将其应用于肌肉电传感器中，电极能够有效地识别各种运动强度，信噪比比传统的Ag/AgCl凝胶电极和铜电极分别提高了36 %和49 %。

基于随机骨料模型的EPS颗粒混凝土蒸养损伤及微观分析

杨蕊, 郭杨, 周金友

2024, 38 (7): 74-78; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.013

摘要 ( 156 ) PDF (2210 KB)( 144 ) HTML ( 1 )

为研究掺入废弃塑料对缓解混凝土蒸汽引起的热损伤机理，开展了不同聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）颗粒掺量混凝土的抗压强度试验，建立了考虑界面过渡区效应的随机骨料模型，模拟了蒸养环境下混凝土内部的热应力分布，并通过压汞试验和扫描电子显微镜照片揭示了EPS颗粒掺入对蒸养试件孔结构特征和微观演化规律的影响。结果表明，随EPS颗粒掺量的增加，蒸养试件强度略有升高，EPS颗粒掺入有利于蒸养混凝土后期强度的发展；蒸养引起的热应力得到显著缓解，微裂缝和贯通裂缝数量降低，有效抑制蒸养引起的热损伤；掺入EPS颗粒细化了蒸养混凝土孔结构，缩小了EPS颗粒⁃水泥基体界面的裂隙宽度。

助剂

成核剂改性聚丙烯研究进展

徐琛, 骆博飞, 刘腾腾, 邢晶凯

2024, 38 (7): 79-85; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.014

摘要 ( 293 ) PDF (772 KB)( 441 ) HTML ( 3 )

目前工业化生产的聚丙烯（PP）通常存在热性能、电性能、光学性能等较差的缺点，特别是在低温或高应变速率等极端条件下，通常可以通过添加成核剂改善这些问题。PP成核剂可以诱导PP异相成核，使PP的结晶构造进一步细微化，即提高结晶度、降低球晶的直径，进而改进PP的各项性能。从PP成核剂的种类开始叙述，介绍了不同种类的α晶型成核剂（无机类、有机类）和β晶型成核剂（无机类、稠环芳烃类、稀土化合物等）及各自的特点，在此基础上综述了近年来的PP成核剂，并总结了它们对于PP各项性能的改性效果。最后结合PP成核剂的实际应用对PP成核剂的研究方向进行了展望。

塑料与环境

生物可降解无纺布材料研究进展

王珅, 刘宣伯, 张艳芳, 贾雪飞, 祝桂香, 张龙贵

2024, 38 (7): 86-92; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.015

摘要 ( 254 ) PDF (1982 KB)( 760 ) HTML ( 8 )

随着人们对于绿色环保理念的重视，生物可降解无纺布材料因兼备性能优异、环境友好且用途广泛等优势，不仅是现阶段的研究热点，未来也极具发展潜力。本文按照天然高分子型、微生物型和化学合成型3种不同原料来源，对可降解聚合物无纺布的性能特点和国内外研究现状进行了概述和分析，重点介绍了几种常见的脂肪族聚酯类合成型可降解无纺布材料，并展望了未来发展趋势。

废弃聚乙烯改性剂改性沥青研究及其应用技术进展

赵永飞, 张文才, 王科, 郝晓刚, 申峻, 杨喜英, 赵丽荣, 李建红, 赵志新, 乔杰

2024, 38 (7): 93-99; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.016

摘要 ( 160 ) PDF (1269 KB)( 207 ) HTML ( 0 )

综述了近年来废弃聚乙烯（WPE）改性基质沥青研究进展及应用现状。WPE是全球废弃塑料占比最大的固废材料，其在沥青中的研究及其应用具有重要意义。目前，相关研究大都集中在WPE改性沥青性能及其对性能变化进行微观表征、分析验证。有关研究结果表明，WPE改性沥青储存高温稳定性差及低温性能存在一定争议，据此，近年来研究人员积极开展WPE与其他聚合复合改性或对WPE进行高温裂化等技术制备改性剂并对改性沥青性能进行分析评价，取得了一定成果，但仍存在制约其推广应用的技术或成本局限。本文最后总体分析了国内目前WPE在改性沥青中应用技术现状，并进一步探讨分析预测了WPE改性沥青今后研究和应用前景。

机械与模具

模具的智能化制造研究进展

于佳滨, 王非, 石文天, 蒋雅婷

2024, 38 (7): 100-105; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.017

摘要 ( 188 ) PDF (821 KB)( 215 ) HTML ( 4 )

总结了实现模具智能化制造的3种方式：依靠三维（3D）软件能够为生产提供更精确的产品参数，以便快速高效完成模具的高精度制造；依靠3D打印技术能够制造内部结构复杂和小批量个性化程度较高的模具；依靠智能制造系统的设计优化能够使各种类型模具的制造过程更加合理快速流畅。最后分析了模具智能化制造中3种发展方向存在的问题，总结了模具制造未来的发展方向。

碎纸机塑件外壳大型注塑模具设计

赵利平, 张小娟, 彭新华

2024, 38 (7): 106-111; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.018

摘要 ( 199 ) PDF (4188 KB)( 380 ) HTML ( 5 )

以碎纸机塑件外壳为研究对象，设计了一副结构复杂的大型热流道塑胶模具。根据塑件的结构特点和使用要求，模具设计两点热咀进胶方式保证进胶的均衡性；采用1个油缸驱动的定模隧道滑块抽芯机构，1个天侧油缸驱动的滑块抽芯机构，1个地侧斜销驱动的滑块抽芯机构，滑块还包括延时弹针设计，5个斜顶抽芯机构，解决塑件所有倒扣的脱模难题。定模采用U形水路设计，动模采用水井均布的方式，滑块上单独水路冷却设计，使模具在实际生产过程中塑件的成型周期和品质均表现优异。模具顶出主要采用直顶块顶出机构的方式配合斜顶完成。

综述

PTFE改性技术及其性能优化研究进展

刘顺权, 张馨月, 冯占苗, 傅陈超, 薛平, 张润

2024, 38 (7): 112-119; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.019

摘要 ( 352 ) PDF (762 KB)( 623 ) HTML ( 8 )

聚四氟乙烯（PTFE）具有良好的耐高温、耐腐蚀和自润滑性能而广泛应用于电器、航天航空和生物医疗等领域。但随着服役场景的多元化，PTFE仍存在一定的局限性。本文主要从填充、共混、接枝共聚合和表面改性4个方面概述了近年来国内外PTFE研究现状及其性能改性研究进展，总结展望了PTFE产业当下发展的共性问题及未来可能的发展方向。

高透明性聚酰亚胺薄膜专利技术研究与工业化进展

任小龙, 李艺, 苏丹妮

2024, 38 (7): 120-137; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.020

摘要 ( 327 ) PDF (2576 KB)( 889 ) HTML ( 7 )

介绍了国内外高透明性聚酰亚胺（CPI）薄膜材料的研究现状，重点综述了含氟芳香族和脂环族两大类P1薄膜的研究进展，包括分子主链引入强电负性（含氟）取代基、脂环结构、非平面共轭结构、砜基、酯基、酰胺基及可聚合的无机纳米粒子等方法制备高透明性薄膜材料。同时，概述了国内外CPI薄膜的产业化现状，并对CPI薄膜的发展趋势和应用前景进行了展望。

电容器用BOPP薄膜在介电和储能性能提高中的研究进展

宋文兰, 宋文行, 李冰, 刘茜, 欧阳玉阁, 田华峰, 郭改萍

2024, 38 (7): 138-143; DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.021

摘要 ( 224 ) PDF (597 KB)( 311 ) HTML ( 3 )

目前商用薄膜电容器以双向拉伸聚丙烯材料（BOPP）为主，其作为薄膜电容器的关键材料是最常用的聚合物薄膜，但BOPP薄膜作为电容器的核心材料仍存在储能密度低和使用温度偏低等问题。本文综述了近几年研究学者对电容器用BOPP薄膜在电介质材料的介电及储能性能提升方面的研究，为高性能聚合物基电介质材料的研究和发展提供了参考，并对未来的研究方向进行了展望。