材料与性能
冀美宇, 赵逸哲, 张文超, 郭晓燕, 杨荣杰
摘要 (
261 )
PDF (2800 KB)(
288
)
HTML (
21 )
制备了一系列含有不同含量季戊四醇磷酸酯（PEPA）和聚磷酸铵（APP）及相同含量蒙脱土（MMT）的阻燃环氧树脂（EP）样品。通过对EP样品进行UL94，极限氧指数和锥形量热测试，揭示了APP和PEPA的协效阻燃。烟密度测试进一步验证了APP和PEPA的协同抑烟效果。在不同的阻燃剂样品中筛选出了阻燃抑烟效果最好的配方。实验结果表明，在环氧树脂中添加15 %（质量分数，下同）的APP/PEPA/MMT（质量比69/25/6），复合材料的极限氧指数可由纯EP的23 %提高到31.5 %，UL94测试达到V⁃0等级。同时，热释放速率峰值（p⁃HRR）和总烟释放量（TSR）分别降低了73.6 %和70 %。通过锥形量热仪测得的热释放速率（HRR）、p⁃HRR、TSR结果，揭示了PEPA、APP和复配阻燃剂产生的气相阻燃及凝聚相阻燃效果。为了深入探讨协同阻燃和抑烟效果的机理，采用热重分析仪（TG）、红外光谱仪（FTIR）、目视观察和扫描电子显微镜（SEM）对含有APP和PEPA阻燃剂EP复合材料的气相和凝聚相进行了表征。
林镇斌, 朱惠豪, 王玉, 谢林生, 李果, 马玉录
摘要 (
123 )
PDF (1495 KB)(
66
)
HTML (
12 )
选择折射率相匹配的聚苯乙烯（PS）聚合物与氢氧化镁（MH）无机填料，通过共混法制备了具有良好光学性能和导热性能的PS/MH导热光扩散材料。通过调节MH含量，以及采用多粒径的MH进行复配填充，结合微观形貌、光学性能、导热性能和力学性能的测试结果，对PS/MH导热光扩散材料的综合性能进行调控。结果表明，随着MH含量的增加，材料中形成了MH导热网络，透光率逐渐下降而雾度上升并趋于稳定值，同时导热性能得到显著提升。当MH含量为30 %（质量分数，下同）时，采用多粒径的MH复配得到的PS⁃30⁃3导热光扩散材料的综合性能最优，透光率和雾度分别达到75.9 %和92.70 %；热导率达到0.52 W/（m·K），为纯PS热导率［0.05 W/（m·K）］的10倍。
闻薇, 公维光, 孟鑫
摘要 (
267 )
PDF (1745 KB)(
65
)
HTML (
11 )
设计合成了环氧基取代的聚硅氧烷（PESQ），以0.5 %，1.0 %，2.0 %及4.0 %（质量分数，下同）的浓度与聚乙交酯（PGA）熔融混合，通过对PESQ改性PGA的流变性能、水解性能及结晶性能进行表征，揭示了PESQ改性对PGA带来的影响。结果表明，PESQ以扩链的形式与PGA进行结合，提高PGA复黏度的同时促使其疏水性能的提升，进而改善PGA的水解性能，使得其水解10 d之后的质量损失下降21.1 %。此外，PESQ还能促进PGA的结晶，随着PESQ添加量的增加，PGA的结晶温度最高可增至179.5 ℃，相比于纯PGA的结晶温度172.7 ℃提升了6.8 ℃，并且结晶初期的活化能降低，说明PESQ起到了异相成核的作用。
吕正阳, 邱健, 邢海平, 姜治伟, 刘杰, 唐涛, 李三喜
摘要 (
140 )
PDF (1605 KB)(
596
)
HTML (
7 )
通过在聚苯醚（PPO）基材中引入间规聚苯乙烯（sPS） 替代高抗冲聚苯乙烯（HIPS），并添加了苯乙烯⁃乙烯/丁二烯⁃苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）和无卤阻燃剂，结合超临界二氧化碳发泡技术，制备了高强度、高阻燃聚苯醚复合发泡材料。研究了sPS引入对复合材料体系力学性能、发泡行为以及发泡材料压缩强度、阻燃性能的影响。结果表明：sPS的加入大幅度提高了复合材料的刚性和熔体黏弹性；增大的熔体黏弹性提高了复合材料的可发性；加入23 %（质量分数，下同） sPS时，发泡倍率从5.9倍提高至36倍；复配无卤阻燃剂，能明显提升复合材料的阻燃性能；PPO/HIPS/sPS复合发泡材料密度为0.14 g/cm3时，阻燃等级达到 UL94 V⁃0级，极限氧指数（LOI）为27.4 %；在相同密度0.29 g/cm3时，加入23 % sPS的PPO/HIPS/sPS复合发泡材料的压缩强度从1.9 MPa提高至6.4 MPa。
房晓彤, 石烨榕, 胡晶
摘要 (
133 )
PDF (1575 KB)(
521
)
HTML (
3 )
以双酚A型环氧丙烯酸酯（EA）为预聚物，1，6⁃己二醇二丙烯酸酯（HDDA）为单体，2，4，6⁃三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦（TPO）为引发剂合成了可应用于光固化3D直写打印的自由基型光敏树脂，该树脂可在紫外灯照射下形成交联网络。研究了TPO含量对光敏树脂表干时间、凝胶率和体积收缩率的影响，结果表明，当TPO为6 g时，表干时间最短，凝胶率较高，体积收缩率较大。在此基础上研究了预聚物和单体质量比对光敏树脂表干时间、黏度、凝胶率、体积收缩率和力学性能的影响。结果表明，当 TPO为6 g时，EA 和 HDDA 的质量比为 20/9 时，光敏树脂表干时间最短，黏度较低，凝胶率最大，力学性能较为优异，适合光固化3D直写打印。
陈禹全, 任彬, 李雪梅, 饶苏涵, 郭章艺, 黄英, 康明, 李秀云
摘要 (
154 )
PDF (3062 KB)(
604
)
HTML (
4 )
以香草醛（VAN）、酪胺（TA）及环氧氯丙烷（ECH）等为原料，制备了一种含有席夫碱结构的本征阻燃型环氧树脂（TA⁃VAN⁃EP）。通过傅里叶变换红外光谱和核磁共振氢谱对 TA⁃VAN⁃EP 的化学结构进行表征，测试分析了材料的固化行为、力学性能、热稳定性、阻燃性能和其他关键指标。结果表明，TA⁃VAN⁃EP为预期结构。与纯环氧树脂（EP）相比，TA⁃VAN⁃EP 的力学性能显著提高，拉伸强度提升了82.0 %，玻璃化转变温度（Tg）从152 ℃提高到190 ℃。并且，TA⁃VAN⁃EP 在UL94 垂直燃烧测试中达到了V⁃1级，极限氧指数（LOI）从24.7 % 提高到了28.4 %。此外，总热释放量（THR）、烟雾产生率（SPR）和总烟雾释放量（TSR）也大幅下降，显著提升了材料的阻燃性能。由于在结构中含有动态席夫碱结构，TA⁃VAN⁃EP 在酸性条件下展现出良好的降解性能。
张佳航, 孟萌萌, 杨嘉欣, 李云, 张扬
摘要 (
103 )
PDF (2822 KB)(
58
)
HTML (
2 )
使用多重溶液流延法，以链球状镍粉（C⁃Ni）、片状镍粉（F⁃Ni）和聚苯胺（PANI）为功能填料，与丙烯酸酯型压敏胶（a⁃PSA）相复合，制备导电压敏胶。研究结果表明，由于重力作用，填料在导电压敏胶厚度方向上呈现非对称分布，使得复合压敏胶的电性能得到显著提升。a⁃PSA/10 %C⁃Ni/1 %PANI具有最高的电导率，可达0.013 S/m。随着PANI粒子含量增加，复合压敏胶的电容对弯折角度和压力的响应程度呈现增长趋势，在PANI粒子质量分数为1 %时，电容对弯折角度的响应最为敏感。在压强为12.5 kPa时，电容变化率可以达到1.83。复合压敏胶的拉伸强度是a⁃PSA的2.88倍，黏附强度随着填料含量的增加呈现减小的趋势。a⁃PSA/10 % C⁃Ni/1 %PANI复合压敏胶具有最佳的综合性能。
胡家嫒, 张怡晴, 许佳贺, 李巧丽, 冯茜茜, 徐轩, 李新傲, 倪天恒, 侯连龙, 马海坤, 孙国华
摘要 (
189 )
PDF (1630 KB)(
100
)
HTML (
7 )
以羟乙基纤维素（HEC）作为聚酰亚胺（PI）纳米纤维膜的功能改性材料，通过原位一体化增强改性技术制备了PI/HEC纳米纤维复合隔膜，通过HEC对PI纳米纤维进行均匀粘接包覆提升PI纤维膜强度，同时将HEC的极性官能团作为功能位点均匀分布在PI纳米纤维表面实现锂离子流的调控。研究表明，HEC的引入赋予PI/HEC隔膜优异的拉伸强度（58.65 MPa）、高浸润性（接触角14.31°），高离子电导率（1.63 mS/cm）及高离子迁移数（0.58）；PI/HEC组装的电池在0.1 C表现出高放电容量（170.1 mAh/g），尤其在2 C下仍具有良好的放电容量（135 mAh/g），且在1 C循环100圈后的容量保持率达69.43 %，库伦效率接近100 %。此外，在1 mA/cm2 （1 mAh/cm2） 条件下的锂沉积测试中，PI/HEC电池稳定循环600 h后过电位低于0.23 V，且密度泛函理论计算证实HEC对锂离子有更高的结合能，因而HEC的极性基团可通过调控锂离子实现锂枝晶的抑制。
王俊, 葛媛, 曹安然, 张守雷, 严泽同
摘要 (
150 )
PDF (1283 KB)(
59
)
HTML (
5 )
通过在空气气氛下恒定牵伸PAN纤维，制备具有不同预氧化程度的预氧化纤维（基于傅里叶变换红外光谱用相对环化率表征预氧化程度），探究预氧化程度对预氧化纤维的化学结构、晶体结构、微观结构和力学性能的影响。结果表明，预氧化程度高于54.7 %时，共轭羰基出现且含量逐渐增大；预氧化程度为83.2 %时，纤维形成新的漫散射峰和序态结构，纤维横截面具有明显的径向不均匀结构现象，断裂伸长率较小；预氧化程度约为72.0 %时，可以获得结构缺陷少，力学性能较为良好的预氧化纤维。
黎友霜, 金秋硕, 唐璟玥, 贾梦, 许博
摘要 (
133 )
PDF (2834 KB)(
171
)
HTML (
6 )
以双马来酰亚胺树脂（BMI）为原料，向其引入阻燃交联剂DOPO⁃DBA⁃F，用来制备一种兼具自愈合与阻燃性能的改性材料。利用傅里叶红外光谱仪（FTIR）、热重分析仪（TG）、差示扫描量热仪（DSC）、偏光显微镜（PLM）、极限氧指数仪、垂直燃烧测试仪和锥形量热仪对改性材料进行了结构表征与性能测试，并利用扫描电子显微镜（SEM）对其残炭形貌进行了分析。研究结果表明，可逆Diels⁃Alder（DA）键的形成有效改善了BMI的可回收性能，并通过DSC测试研究了呋喃基团和BMI之间可逆DA的存在。同时，阻燃交联剂的引入成功提高了可逆BMI的阻燃性能，其LOI值可以达到38.5 %，UL94达到V⁃0级。
王澳华, 顿东星, 孟瑞静, 张玉霞
摘要 (
117 )
PDF (2382 KB)(
70
)
HTML (
8 )
使用成核剂癸二酸二苯基二酰肼（ST⁃NAB3）调控扩链剂苯乙烯⁃丙烯腈⁃甲基丙烯酸缩水甘油酯（SAG）改性聚乳酸（PLA）化学接枝产物（C⁃PLA）的性能，并采用超临界CO2制备了C⁃PLA⁃ST⁃NAB3发泡材料。利用偏振光学显微镜和差示扫描量热仪（DSC）、旋转流变仪、扫描电子显微镜（SEM）分别研究了不同ST⁃NAB3含量的C⁃PLA结晶性能、热性能、流变性能和发泡材料的微观结构。结果表明，ST⁃NAB3的加入能够显著提高C⁃PLA的结晶速率，减小晶体尺寸，同时增大晶体密度。随着ST⁃NAB3含量的增加，C⁃PLA的结晶度由3.2 %提高到20.2 %，其含量为0.3 %（质量分数，下同）和0.4 %时，在不同发泡温度下均能制得泡孔尺寸均一的C⁃PLA⁃ST⁃NAB3发泡材料。
加工与应用
张莉彦, 杜翔宇, 丁玉梅, 杨卫民, 焦志伟, 何伟
摘要 (
103 )
PDF (1626 KB)(
47
)
HTML (
2 )
基于具有自主知识产权的扭转式微纳层叠方法，利用粒子示踪技术分析了微纳层叠单元对无机粒子的分散调控作用，并在相同流场条件下，将其与双螺杆混合进行对比。结果显示：本文中所使用的微纳层叠单元因其独特的扭转结构，流道内存在强剪切应力，在相同条件下，其平均剪切应力是双螺杆的几十倍；微纳层叠单元出口粒径在小尺寸区域占比更多，且峰值密度达0.09，较双螺杆高出0.07。所以综合各表征结果发现，本文所使用的微纳层叠单元对无机粒子有较强的分散调控能力，能够使粒子在聚合物基体中实现较好的分散混合。本文证实了微纳层叠装置对无机粒子与聚合物熔体的混合作用。
徐嘉伟, 朱敬先, 霍则军, 高强, 康婷婷, 康晓雅, 庄俭
摘要 (
190 )
PDF (1121 KB)(
229
)
HTML (
4 )
为了提高聚合物微针的生产效率，提高成型质量，降低生产成本及适应大批量生产的要求，利用微注塑成型技术制备聚乳酸材料（PLA）的医美用微针贴片。通过正交实验法探究了注塑成型过程中的熔体温度、模具温度、注射速度、保压压力以及保压时间五项工艺参数对PLA微针顶端直径的影响。利用电子显微镜及测力计对PLA最佳工艺微针进行形貌尺寸表征及力学强度测试，并进行了体外皮肤穿刺测试及透皮渗透实验验证了其对皮肤的穿刺及渗透作用。结果表明，当工艺参数为熔体温度200 ℃、模具温度45 ℃、注射速度360 mm/s、保压压力50 MPa、保压时间4 s时，达到注塑成型PLA微针的最小顶端直径及成型效果，高度达到0.524 mm，顶端直径达到0.027 mm，针尖成型明显最优，且微针达到性能要求。
宋泽明, 万建成, 郝玉靖, 王帆, 周威, 彭飞
摘要 (
151 )
PDF (4314 KB)(
96
)
HTML (
6 )
采用连续碳纤维增强聚酰胺6预浸料通过缠绕⁃模压成型工艺制备复合材料拉板。采用自制的拉伸工装对复合材料拉板的拉伸性能进行评测，研究其破坏形式及失效机制。研究发现，增加模压成型压力可以减少复合材料中的孔隙，使孔隙缩小，减少内部缺陷，使结构更致密，提高拉板的拉伸强度。未加套环拉板拉伸破坏位置在其端部，外层纤维被拉塌劈裂，只有内层纤维一直起作用直至被拉断，拉伸强度较低。加套环拉板拉伸破坏位置是在侧面靠近轴套位置，纤维是拉断破坏，断裂截面比较平齐；整个拉伸过程中，套环的横向约束使所有纤维都能够很好地发挥抗拉作用，使其具有较高的拉伸强度。
肖兵, 刘彪, 陈天荣, 纪海波, 邓小珍, 徐芳, 曾嘉航
摘要 (
112 )
PDF (1350 KB)(
33
)
HTML (
3 )
建立了单腔双层微管的传统微共挤和气辅微共挤流动模型，采用数值模拟技术研究了零剪切黏度（）、松弛时间（）、材料参数和等对挤出胀大率的影响规律。结果表明，传统微共挤过程中，挤出胀大率受和的影响较大，随着外层熔体增大，由29.15 %增大至43.77 %后趋于稳定；挤出胀大率受和的影响较小，随着和的增大略有减小，胀大率在37 %~39 % 区间变化。而气辅共挤过程中，当、、和变化时，挤出胀大率始终接近零，无明显胀大和变形现象。
王叶, 刘义
摘要 (
144 )
PDF (777 KB)(
61
)
HTML (
4 )
采用不同注塑成型方式对聚丙烯透明料雾度测试试样进行了制备，针对聚丙烯透明料雾度有影响的关键因素注塑压力、注塑速度、熔体温度、保压压力等进行了实验探究，确定了雾度试样制备最佳工艺参数为：注塑压力55.52 MPa、注射速率40 mm/s、熔体温度200 ℃、模具温度40 ℃、保压压力48.58 MPa。
助剂
杜家盈, 辛菲, 胡佳悦, 冯恺翾
摘要 (
109 )
PDF (2536 KB)(
35
)
HTML (
1 )
石墨相氮化碳（g⁃C3N4）是一种可用于提升高分子材料防火阻燃性能的碳氮化合物。本文综述了基于g⁃C3N4的多种阻燃高分子体系（包括含金属元素的阻燃体系以及不含金属元素的阻燃体系），并对这些阻燃体系的阻燃机理以及g⁃C3N4在该阻燃体系中发挥的阻燃作用进行了分析。
许准, 贾梦, 山颢, 许博
摘要 (
133 )
PDF (5626 KB)(
139
)
HTML (
4 )
为了抑制聚酰胺6（PA6）在燃烧过程中的放热情况，将可以在高温下成炭的呋喃基团引入到了阻燃剂中，设计并合成了一系列含有呋喃基团的阻燃剂，通过极限氧指数（LOI）、垂直燃烧试验和锥形量热仪对其阻燃抑热性能及机理进行了研究。结果表明，呋喃基团在不同的外部环境及内部形态下会表现出不同的抑热效果，加入了大分子阻燃剂的PA6样品在锥形量热仪测试中的抑热效果优于加入小分子阻燃剂的PA6样品。
机械与模具
褚忠, 赵操玺, 康辉, 倪子涵, 黎治通, 张吉琮
摘要 (
109 )
PDF (1068 KB)(
110
)
HTML (
5 )
以某喷雾式化妆品盖为对象，在设计模具型芯的随形水路的基础上，在其顶部设计晶格结构，借助Moldex和Ansys进行仿真，分析模具型芯表面的温度分布情况以及受力情况，并用选择性激光熔化（SLM）制造的型芯零件进行实验验证。结果表明，晶格结构的传热性能良好，可以显著改善温度分布不均匀的现象，型芯表面温度分布良好，型芯表面温差改善了78 %，添加了晶格结构的模具型芯强度满足使用要求。
叶衔真, 荣星, 蔡部林, 张维立
摘要 (
132 )
PDF (2393 KB)(
182
)
HTML (
9 )
在双色注塑成型过程中，第一射成型的基体塑件滞留于子动模侧，并随子动模移动至第二射子定模处合模后完成第二射包胶成型。为解决在基体塑件背面（与动模型腔接触的面）进行第二射包胶问题，必须更换子动模相应部位的镶件；为此，通过控制模具开合模动作顺序，利用固定在第一射子定模侧的弯销带动动模滑块及镶件一起移动，实现第一射与第二射不同镶件之间的替换动作，再利用限位块、回位弹簧控制镶件伸出及回位。为防止开模时基体塑件粘附子定模型腔，在第一射的子定模侧设计了以氮气弹簧为主动力的顶出基体塑件机构。为保证自动替换镶件、顶出等机构安全、准确可靠地运行，设计了相应的保障机构。
综述
王湘
摘要 (
175 )
PDF (1644 KB)(
357
)
HTML (
3 )
石墨烯因其独特的结构和优异的性能受到人们广泛的关注。石墨烯已经实现规模化生产，但截至到目前，石墨烯仍未出现大规模的应用，这主要因为规模化生产的石墨烯性能以及石墨烯成本难以满足应用的需要。因此，现在仍需要开发绿色、低成本、高质量的石墨烯制备技术。超临界CO2作为最容易实现的超临界流体，在石墨烯制备上展现出制备的产品质量高、制备时间短、环境友好、低成本、适合大规模生产等优点。本综述总结了近几年来通过超临界CO2剥离法制备石墨烯的主要工艺及其对应的产品质量，并为今后大规模制备石墨烯的研究进行了展望。
张露荣, 胡清, 赵彪, 潘凯
摘要 (
225 )
PDF (885 KB)(
208
)
HTML (
6 )
聚酰胺是用量最大的工程塑料，综合性能优异，但其阻燃性能不高，需要进行阻燃改性才能拓宽其应用领域。本文综述了共聚阻燃聚酰胺的研究进展，详细介绍了用于共聚阻燃聚酰胺改性的反应型阻燃剂分子结构、阻燃机理和阻燃性能。最后，对共聚阻燃聚酰胺领域存在的问题和发展前景进行了展望。
张成, 谢继凯, 郭家杏, 郝智, 罗筑, 陈禹霖
摘要 (
278 )
PDF (1287 KB)(
177
)
HTML (
14 )
综述了近年来国内外聚四氟乙烯（PTFE）的改性研究进展。总结了表面改性，共混改性和填充改性等3种改性方法的优劣势，分析了不同方法对PTFE性能的影响，并对PTFE改性领域的发展趋势进行了展望。
穆旻皓, 刘志海, 郑明明, 郭增贤, 魏浩, 王国军
摘要 (
194 )
PDF (589 KB)(
43
)
HTML (
2 )
从树脂基材料吸油机理着手，介绍了树脂基泡沫和丙烯酸树脂等吸油材料近几年的国内外研究动态。最后，总结了研究中存在的问题，并展望了吸油材料未来的发展走向。
京公网安备11010802034965号
京ICP备13020181号-2