材料与性能
谭剑, 王俊竹, 李帅, 刘欣烨
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为探究微胶囊对沥青性能的影响,通过正交试验,探明合成脲醛(三聚氰胺⁃尿素⁃甲醛)树脂壳材和正十四烷芯材对相变微胶囊性能的影响,解析其最佳制备工艺;采用差示扫描量热仪(DSC)、动态剪切流变试验仪(DSR)等实验手段,研究相变微胶囊改性沥青(相变沥青)的功能性。结果表明,微胶囊最佳制备工艺为乳化剂浓度7 %,乳化转速2 000 r/min,芯材与壁材质量比1∶1,油水体积比1∶7,合成时间90 min,合成温度80 ℃,此条件下制备的微胶囊潜热为117 J/g;微胶囊壳材密封性较好,能够在沥青中稳定存在,满足沥青施工温度区间要求;相变沥青放热区间为-7.1~-17.9 ℃,吸热区间为2.3~13.5 ℃,当微胶囊掺量为7 %时,相变沥青相变焓为5.258 J/g;相变微胶囊能够有效延缓沥青硬化过程,且在常温条件下保持稳定,具有应用潜力。
庞馨蕾, 白瑜, 王洪学
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以环丁砜为溶剂合成齐聚物,采用齐聚物在双转子密炼机中进一步固相增黏的聚合方式制备了聚醚醚酮(PEEK)。研究了不同增黏时间对PEEK结晶、热学和流动性能等的影响。结果表明,随着聚合时间增加,PEEK结晶度和结晶完善程度逐渐降低,且增黏5 h制得的PEEK的结晶度较齐聚物降低约31.4 %;所有聚合物900 ℃时残炭量仍大于50 %,具有优异的热稳定性;PEEK熔体黏度随增黏时间增加逐渐增大,约为齐聚物的13~360倍。
马建心, 王国梁, 杜中杰, 王武聪, 金华, 邹威, 王洪, 张晨
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采用种子乳液法合成了以微交联聚丙烯酸丁酯(PBA)为橡胶核层,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和功能单体丙烯酸羟乙酯(HEA)为壳层的羟基官能化聚丙烯酸酯橡胶粒子(ACR⁃OH)。将ACR⁃OH与异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)混合后加入聚对苯二甲酸丁二酯(PBT),利用在熔融共混过程中ACR粒子表面羟基与TGIC中环氧基团的反应以及TGIC与PBT端羟基反应的协同作用,得到ACR与PBT具有良好相容性的改性PBT树脂(PBT/TGIC/ACR⁃OH)。考察了ACR⁃OH和TGIC添加量对PBT的冲击强度和拉伸强度的影响。结果表明,由于良好的相容性,羟基官能化ACR的加入可以有效改善PBT的韧性。以100份PBT树脂为基准,当ACR⁃OH和TGIC的添加量分别为20份和2份时,共混物的冲击强度达到20.45 kJ/m2,是纯PBT(2.43 kJ/m2)的8.4倍;同时,在多官能度TGIC的辅助作用下,当ACR⁃OH和TGIC的添加量分别为8份和2份时,改性PBT表现出较好的刚韧平衡,其冲击强度、拉伸强度分别为10.87 kJ/m2和42.1 MPa。
沈文涛, 胡心蕊, 张硕, 许苗军
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将一种镍基金属有机框架材料(MOF⁃74)与焦磷酸哌嗪(PPAP)及三嗪成炭剂(CFA)以一定的质量比均匀混合后加入到乙烯⁃醋酸乙烯酯树脂(EVA)中,制备阻燃EVA材料并对其性能进行了表征。结果表明,PPAP/CFA(IFR)的质量比为3∶1,添加量为19 %(质量分数,下同),材料在垂直燃烧测试时通过了UL 94 V⁃0级,极限氧指数(LOI)为26.9 %;当IFR/MOF⁃74的质量比为97∶3,添加量为18 %时,材料就能通过UL 94 V⁃0级,LOI值为27.1 %;锥形量热测试表明,MOF⁃74的加入有效降低了材料的热量、烟气及一氧化碳的释放,表现了良好的协同阻燃作用,同时提高了阻燃剂与聚合物的相容性,使得阻燃EVA材料保持了良好的力学性能。
曲道鹏, 张涛, 华晨曦, 宋欣雨, 程昌利, 刘禹, 王震宇
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通过双喷头直书写3D打印工艺将高强纳米二氧化硅/环氧树脂(SiO2/EP)复合材料和高导电炭黑/环氧树脂(CB/EP)复合材料有序组装为三维交替排列的纳米二氧化硅/炭黑/环氧树脂(SiO2/CB/EP)复合材料。通过流变性能分析,添加11.6 %(质量分数,下同)纳米二氧化硅和10 %炭黑的环氧树脂具备优异的可打印性,并通过挤出压力和打印速度的调控实现了线宽为400 μm的线条稳定成型。结果表明,SiO2/CB/EP复合材料展现了优异的成型精度和规则有序的三维结构;所制备的SiO2/CB/EP复合材料的拉伸、压缩和弯曲强度分别为35、64、120 MPa,相较于SiO2/EP未出现严重衰减;同时,其电磁屏蔽效能最高可达25 dB,且主要以电磁波的吸收为屏蔽机制。
宋龙, 钟雯
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针对超高分子量聚乙烯表面与黏稠物易发生粘连、不便于清洁等问题,通过激光标刻机对材料表面进行织构化改性,利用接触角测试仪对材料表面疏水性进行表征。结果表明,改性后能使材料表面的疏水性提高50 %,使其具有防粘连性能和自清洁能力。探究了运用哪种织构对材料表面进行织构化改性使材料表面具有最佳的疏水性,其结果为仿生猪笼草织构改性表面的疏水性最好。在此结论上探究该织构疏水性最优的加工参数,结果表明,猪笼草仿生织构疏水性最好的加工参数组合为织构大小为400 μm、横向间距为100 μm、纵向间距为100 μm;通过改变织构大小来改变织构的面积率,结果表明,织构的疏水性随着织构面积率的增大而先增大后减小,在织构面积率为18.5 %附近取得最大。
刘刚, 姚成, 贾磊, 陈喜鹏, 蔡汉生
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通过差示扫描量热仪、X射线衍射、二维小角/广角散射、动态力学分析等手段详细研究了热拉伸引起电容膜料聚丙烯的取向结晶特性,主要关注拉伸应变对有序长周期、取向度、结晶度、熔点、链松弛转变的影响规律。结果表明,拉伸变形造成了取向纤维晶形态,随着应变的增加,取向度和结晶度逐渐提高,即所谓的应变增强结晶现象;而晶片有序堆叠的长周期与拉伸应变无关;热拉伸过程中新生成了厚、薄两种片晶,分别归因于熔融再结晶机理和应变诱导结晶机理;两种新生成片晶的结晶度和熔点受应变影响较小;此外,拉伸取向使得无定形相与结晶相之间电子密度差异减少,不同松弛温度之间相互靠近。
丁馨怡, 顿东星, 秦骏熙, 陈钰蕾, 韩羽菲, 张玉霞, 周洪福
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使用转矩流变仪将扩链剂CEAX8840、成核剂ST⁃NAB3与PLA熔融共混制备改性PLA,采用扫描电子显微镜、偏光热台显微镜、差示扫描量热仪、热变形仪、万能试验机以及冲击测试仪对改性PLA微观结构、结晶性能以及力学性能和耐热性进行了表征与测试。结果表明,CEAX8840和ST⁃NAB3的含量分别为6 %(质量分数,下同)和1 %时,PLA的晶体最小,密度最大,结晶温度提高到123.9 °C,结晶度达到44.9 %;此外,其冲击强度和热变形温度分别提高到了64.7 kJ/m2和84.9 ℃。
加工与应用
邹晓月, 徐佳慧, 陈振树, 杨友强, 陆湛泉, 贾雨欣, 李成, 叶南飚, 曹堃
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综述了口罩的发展历史及其核心过滤层聚合物非织造布种类和相应驻极技术的最新进展,其中驻极工艺包括电晕充电、水驻极和静电纺丝等,需要辅以驻极添加剂,常用的聚合物非织造过滤材料主要有聚丙烯和聚乳酸。同时,对其未来的发展趋势进行了展望。
翟孟雷, 陈文广, 黄明, 雷金宇, 张娜, 刘春太, 高国利
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针对现有理论方法无法体现纤维浸润性对渗透率影响的局限性,推导了纤维丝束浸渍过程的毛细压力解析表达式和横向动态渗透率计算公式。采用相场法开展了树脂浸渍纤维丝束过程的数值模拟。结果表明,相场法得到的毛细压力数值解与本文的解析解总体趋势一致且相差较小,证明了本文方法计算毛细压力的可靠性。并开展了纤维体积分数和接触角对动态渗透率的影响研究,结果表明,本文方法能较好地表征纤维浸润性对渗透率的影响,实现了对不同浸渍半径处渗透率的动态预测。相较于现有的渗透率计算方法,本文方法适用性更强、计算结果更为准确。
周胜荣, 万舟, 王玉, 李果, 马玉录, 谢林生
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利用建模软件建立不同螺杆导程、外径以及头数的螺杆结构;在离散元数值模拟仿真软件中建立颗粒模型、设置接触参数后,对不同结构下螺杆的输送过程进行模拟仿真;利用后处理模块对颗粒在输送过程中的受力以及加料机的出口质量流率进行分析,探讨螺杆结构对加料质量的影响规律。结果表明,螺杆导程是螺杆加料机输送效率的主要影响因素,20 mm导程的螺杆输送效率是14 mm导程的15倍左右,但是出料精度有所下降;螺杆间隙是颗粒受力的主要影响因素,间隙的减小会导致颗粒受力的增大,1 mm间隙下的平均受力在1.2×10-2 N左右;双头螺杆导致颗粒输送过程中受力的激增,峰值达到15 N左右,出料效率降低,但是出料稳定性提高。
付灵杰, 薛鹏, 周国发
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针对微细万向球形转动运动副的功能自润滑液膜辅助模内微装配成型,明晰其微装配界面直径制造公差—黏弹性热流固耦合冲击载荷、连续相变演化区厚度、热黏弹塑性应力—熔体黏弹弹性的多场协同耦合演化规律,是实现精密调控其制造精度的关键技术问题。结果表明,微装配界面直径制造公差受控于二次注射成型充填熔体的黏弹特性,当参考黏度由2 267 Pa·s增至15 000 Pa·s时,微装配界面直径制造公差由11 μm增至19 μm,增幅为72.7 %;而当松弛时间由0.05 s增至0.25 s,则由31 μm减至19 μm,减幅38.7 %;为了满足行业规范的尺寸制造公差技术指标≤30 μm的要求,不宜采用松弛时间小于0.05 s的高弹性熔体进行其功能自润滑液膜辅助模内微装配成型。
宋莎莎, 司星雨, 郑霓鸣, 俞盈, 张扬
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首先综述了压电式、电阻式、摩擦电式以及电容式4种应变传感器的类型的及其传感机理。其次,深入探讨了提升水凝胶应变传感器灵敏度的关键方法。通过选用导电纳米粒子与离子材料等适宜材料,采用微球、锯齿状、多孔等特定结构设计,以及多因素的综合复合等方式,可以赋予水凝胶应变传感器高灵敏度的特征。随后,归纳了此类传感器在智能电子、可穿戴设备和医疗健康领域的应用实例。最后,展望了目前面临的挑战与未来的机遇。
胡凌骁, 姜慧慧
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设计了可视化的压力腔;腔内的压力可测可控,相机可以透过玻璃对除泡过程进行录制;为了定量研究除泡速率与压力的关系,需要保证被研究的泡孔形态大小尽量一致,探索到一种聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜贴合方式,既可以将泡孔的直径偏差控制在±10 %以内,方便进行试验对照,又可以靠常规工艺完成气泡消除而不产生其他的影响;实验发现在临界压力以下,泡孔不产生变化;而临界压力以上,泡孔的收缩速率与压力成正相关;通过理论分析并且抽象出一种泡孔受压的模型,并在Abaqus中采用显式动力学流体腔的模型对除泡过程进行了模拟,发现与可视化实验观测到的现象基本一致;泡孔缺陷受到压力后,薄膜先克服自身强度发生短暂的弹性形变,然后开始非线性形变,同时泡孔内部空间变小;PET膜的受压变形从中间开始,逐渐向两边扩散,内部气压升高直至平衡。
助剂
韦深智, 陈娟, 饶杰, 张樱豪, 周敏杰, 张旗
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以依替膦酸为磷源(EA),对苯二胺(PPD)为氮源,通过简单的一步法反应合成磷⁃氮有机盐阻燃剂EP,并且通过核磁共振氢谱(NMR)和红外光谱分析(FTIR)测试对其结构进行了表征。通过熔融共混法将EP与TPU混合制备阻燃改性TPU,并对制得的磷⁃氮有机磷酸盐阻燃剂改性TPU的热稳定性、阻燃性能和力学性能进行了研究。结果表明,添加EP对TPU的热稳定性影响较小,阻燃性明显提升;添加3 %(质量分数,下同)的EP时,所得到的阻燃改性TPU(TPU⁃3%EP)的极限氧指数(LOI)达到28.40 %, 可以通过UL 94阻燃V⁃0评级,且残炭率(CY)比纯TPU提高1倍多;与纯TPU相比,TPU⁃3 %EP的总热释放量(THR)和峰值热释放速率(PHRR)分别降低22.12 %和61.85 %,材料的有效燃烧热(AEHC)也有所降低;EP主要通过在凝聚相催化成炭隔绝热氧交换来提升TPU的阻燃性能;其次在气相中发挥自由基淬灭效应也起到一定的阻燃效果。
标准与测试
殷茂峰, 王晓珂, 孙国华, 张信, 李鹏鹏, 马劲松, 肖军, 侯连龙
摘要 (
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首先,利用衰减全反射红外光谱法采集常见生物降解塑料的红外光谱图,标记其特征官能团。随后,通过熔融共混和溶液共混得到了生物降解塑料和非降解塑料的共混物。结果表明,基于红外光谱的快速检测方法在生物降解塑料的分析中具有高效性和准确性,为推动生物降解塑料的发展以及对塑料污染的治理提供了有益的参考。
机械与模具
黄士争, 潘威, 朱家威, Sain Mohini, 杨卫民, 曾宪奎, 鉴冉冉
摘要 (
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基于聚合物场协同塑化输运混炼原理,设计开发强化混合与换热的场协同拉伸螺杆新结构——场协同拉伸元件,利用ANSYS Polyflow 对普通双头螺纹螺杆和不同拉伸元件排布的场协同拉伸螺杆进行了数值模拟,对比分析了不同螺杆构型对聚合物胶料的混合性能、传热性能以及塑化均匀性的影响。结果表明,场协同拉伸螺杆综合性能均优于普通螺纹螺杆,其中,场协同拉伸元件集中排布的螺杆B传热性能最优,场协同拉伸元件分散排布的螺杆F混合性能最优;场协同拉伸螺杆中拉伸元件的径向收敛流道改变了速度场的方向,使速度矢量产生了径向分量,促进了速度场与温度梯度场、速度梯度场的协同相互作用,增加流场中的拉伸流动和拉伸形变,强化了热质传递输运过程。
庄雨乐, 赵利平, 秦瑞亮, 蒋尚添, 孙光东, 梁世添
摘要 (
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针对一款碎纸机上壳塑件,为解决塑件表面进胶出现浇口痕的问题,特别设计了一副复杂倒装结构的后模进胶方式的热流道模具。通过设计机械拉勾的方式完成顶出动作。鉴于塑件四周倒扣和内部骨位多的结构特性,后模侧向设计了四边滑块拼接抽芯方式脱模;后模芯设计了多处镶件结构,方便加工、防止困气、提高成型效率及品质。量产过程中,模具各机构运行平稳,塑件品质优秀,符合设计要求。
综述
文麒霖, 贾雪华, 孙炎君, 牛思霁, 陈英红, 陈宁
摘要 (
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综述了几种典型市售生物可降解塑料聚乳酸(PLA)、聚对二苯甲酸/己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚碳酸亚丙酯(PPC)及聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的基本性能及其功能改性进展。详细介绍了热塑加工制备生物可降解塑料包装薄膜的常用成型方法,包括吹膜法、流延法、压延法及双向拉伸法;总结了生物可降解塑料薄膜作为绿色包装材料的最新应用进展。
李锐超, 朱光明, 张雪蓓, 郭欣怡
摘要 (
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主要从氰酸酯固化催化剂的角度出发,系统总结了活泼氢催化剂、过渡金属配合物、紫外光激活催化剂、有机锡催化剂、离子液体以及常用微纳米材料对氰酸酯的催化活性以及催化机理,并对氰酸酯低温固化催化体系的研究趋势进行了展望。
崔豹, 杨建军, 吴庆云, 吴明元, 张建安, 刘久逸
摘要 (
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对可降解材料、纳米材料和聚氨酯等对聚乳酸(PLA)的改性研究进展进行了总结,并对其应用领域进行了归纳,最后进行了展望。
肖进男, 张珍明
摘要 (
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系统综述了中国农田土壤中微塑料的来源特征、赋存特征、污染危害状况及其对农田生态系统带来的潜在风险。并且进一步展望了今后农田土壤中微塑料污染研究的重点问题与导向,以期为系统分析与探究农田土壤中微塑料污染机理和风险防控提供科学思路。
特约论述
施珣若
摘要 (
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综述了国外聚氯乙烯的历史、产销数据,国内聚氯乙烯塑料现状,国内建筑能耗现状及要求,塑料建材对双碳的贡献以及塑料建材的前景展望。