材料与性能
沈赢洲, 刘磊, 种锦轩, 张凯, 尹波
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通过熔融共混法制备了间规聚苯乙烯(sPS)/N,N'⁃二苯基对苯二甲酰胺(DPHT)复合材料。利用sPS与DPHT之间的π⁃π相互作用,对sPS分子链的构象和结晶行为进行调控。结果表明,DPHT在sPS基体中存在自由分子和自组装体两种状态,DPHT的加入,提高了sPS的全反式构象(TTTT)含量,并在DPHT形成自组装体时达到最大值,且DPHT自组装结构还能有效提高sPS中β晶型的含量;当降温速率较小时(5 ℃/min或2 ℃/min),sPS/DPHT中sPS的β晶占比较α晶多,而当降温速率升高至10 ℃/min时,sPS中α晶含量更多;当DPHT以自由分子状态分散在sPS基体中时,DPHT与sPS之间的相互作用反而限制了sPS的结晶能力(结晶度由41%降低至35.9%);当DPHT处于自组装状态分散在sPS中时,DPHT的自组装体会在sPS结晶过程中作为晶核促进sPS的结晶(结晶度由36.1%提升至38.2%)。因此,基于DPHT与sPS之间的相互作用,成功实现了在熔融加工过程中对于sPS构象和结晶行为的调控。
魏策, 陈天宇, 张秀涛, 张翼遥, 张思博, 张骁雨, 黄晶, 东为富
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400
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综述了动态共价交联网络在几种主要的热塑性塑料中的应用研究进展,包括聚烯烃、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚酯。通过引入动态共价键,这些材料在保持原有特性的基础上,实现了熔体强度、力学性能、耐热性和耐溶剂等性能的提升。然而,尽管目前取得了诸多进展,动态共价交联技术在实际应用中仍面临一些挑战,如制备工艺复杂、成本较高以及长期稳定性和降解行为的研究不足。未来的研究应重点关注优化制备工艺、提升材料性能以及研究材料在各种环境条件下的长期稳定性,以推动动态共价交联技术在工业中的大规模应用。
兰倩, 朱平, 郭鸿江
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简要介绍了膜分离技术和静电纺丝技术相结合在油水分离领域中的优势,并根据油水分离纳米纤维膜的分类,详细综述了疏水性静电纺油水分离膜、亲水性静电纺油水分离膜、智能静电纺油水分离膜的最新研究进展。其次,具体介绍了提高纳米纤维膜油水分离性能的方法,包括添加纳米颗粒对纳米纤维膜进行改性、制备多层结构的纳米纤维膜。最后指出了开发具有油水分离能力、抗菌、重金属离子去除功能于一体的环境友好型纳米纤维膜是未来油水分离领域的重点所在。
宋瑞铭, 吕怀兴, 张文龙, 李斌, 李慧
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研究了不同温度、不同矿物油含量和剪切力作用等条件下锂电池湿法隔膜用超高分子量聚乙烯(PE⁃UHMW)的降解动力学,并对降解速率曲线进行拟合,得到符合其降解行为的动力学模型:PE⁃UHMW在温度和加入矿物油的条件下降解动力学符合准一级动力学模型;在剪切力作用时PE⁃UHMW降解动力学符合准二级动力学模型;随着温度升高和剪切力作用会使PE⁃UHMW的降解速率增大,矿物油的加入会使PE⁃UHMW的降解速率减小。
刘亚宁, 刘海明, 刘劭, 陈士宏, 王向东
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为探讨成核剂WBG⁃Ⅱ在长链支化聚丙烯(LCBPP)/等规聚丙烯(iPP)共混物中的β晶诱导效果及其对PP材料力学性能和泡沫结构的影响,通过在LCBPP中引入不同成核剂,利用X射线衍射、差示扫描量热仪和旋转流变仪对样品进行表征,筛选出高效诱导β晶的成核剂WBG⁃Ⅱ。结果表明,当加入5份(质量份,下同) WBG⁃Ⅱ时,LCBPP的冲击强度提升了128 %,而拉伸强度下降幅度控制在20 %以内;同时,成核剂的加入对LCBPP的熔体强度无显著负面影响。利用差示扫描量热议进一步观察发现,成核剂WBG⁃Ⅱ对iPP具有强效的诱导β晶取向作用;在LCBPP基体中掺入iPP显著提高了混合物中β晶的结晶度;与纯LCBPP相比,LCBPP/iPP配比1∶1的样品结晶度提高了190 %;此外,加入iPP还增强了PP混合物在高频下的储能模量和复数黏度。
李杨阳, 张涛, 乔珉, 蒋晶, 王小峰, 李倩
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基于自行搭建的“熔融共混⁃高速热拉伸”加工设备,将原位成纤与立构复合技术相结合,研究了聚乳酸(PLA)分散相含量对微纤形貌、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)基体黏弹性和结晶行为、PLA立构复合晶体(sc⁃PLA)以及PBAT/sc⁃PLA复合材料力学和耐热性能的影响。结果表明,连续制备出纤维直径最小210 nm的PBAT/sc⁃PLA微纤复合材料,PLA微纤在PBAT基体中相互缠结形成网络结构且分散均匀;sc⁃PLA微纤网络结构的存在使复合材料出现显著“类液”向“类固”的黏弹行为转变;纤维诱导作用下,sc⁃PLA相对结晶度和晶体含量得到显著提升,添加30 %(质量分数,下同)PLA后,PBAT/sc⁃PLA复合材料中sc⁃PLA相对结晶度达46.4 %,屈服强度和弹性模量相比纯PBAT分别提升175.3 %和404 %,维卡软化温度(VST)达到近90 ℃。
刘晨珺, 席宇阳, 任威, 杨鑫, 葛正浩, 王超宝
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为解决聚苯硫醚(PPS)质脆问题,进一步提升其轻量化应用水平,基于玻纤(GF)增强、聚酰胺66(PA66)增韧、空心玻璃微珠(HGM)减重的研究思路,采用熔融共混法制备了一系列HGM/GF/PA66/PPS四元复合材料,并对复合材料的微观结构、力学性能和摩擦学性能进行了系统研究。结果表明,加入少量PA66可显著提升PPS复合材料的韧性和水润滑性能,其力学强度无明显变化;加入HGM可大幅降低PPS复合材料的密度,并能有效提升复合材料的力学强度和摩擦学性能,但HGM 含量过大会降低PPS复合材料的韧性;实验条件下,PA66、HGM的最佳含量分别为25 %(质量分数,下同)和10 %,此时复合材料具有最为优异的综合性能。
董志慧, 曲楠, 张雪, 韩櫂濂, 程志强
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采用微波辐射加热引发合成聚丙烯酸钠/桑黄菌段复合高吸水树脂(PISSR)。采用单因素试验研究变量配比方案,优化制备工艺,通过傅里叶变换红外光谱、热重分析仪、扫描电子显微镜及能谱对材料进行表征。结果表明,在桑黄菌段、引发剂、交联剂用量分别为丙烯酸的20 %、0.60 %、0.15 %,丙烯酸中和度为85 %、微波功率为500 W时,PISSR吸液倍率最大,在蒸馏水中为652.6 g/g,0.9 % NaCl溶液中为61.1 g/g;离子类型和电解质浓度是影响PISSR吸液性能的重要因素;PISSR表面粗糙多孔,富含Na、K、Ca元素,同时具有良好的保水性能以及再溶胀性能。
孟承翰, 罗皓文, 刘昊, 费继龙, 杨健飞, 杨振, 贾良元
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采用柠檬酸(CA)对苎麻纤维(RF)进行改性制备苎麻纤维/聚丁二酸丁二醇酯(RF/PBS)生物复合材料。研究了CA处理后RF的热稳定性、结晶度和形貌的变化。讨论了CA处理对RF与PBS界面相互作用的机理。此外,制备了不同比例的CA⁃RF/PBS生物复合材料,根据其拉伸性能确定了CA⁃RF/PBS生物复合材料中CA⁃RF的最佳质量分数配比为8 %,其拉伸强度和拉伸模量分别为44.1、563.3 MPa。同时还将CA⁃RF/PBS与醋酸(AA)和氢氧化钠(SH)改性的RF/PBS的力学性能进行了比较。结果表明,AA⁃和SH⁃RF/PBS生物复合材料拉伸强度分别为40.2 MPa和41.0 MPa,均逊于CA⁃RF/PBS生物复合材料的力学性能。
任思颖, 杜佳慧, 孙滔, 吴怡锋, 郭久实, 云雪艳
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将聚(衣康酸丁二醇酯)共聚物(PBI)引入到聚(D⁃乳酸)(PDLA)主链中,合成出聚(D⁃乳酸⁃衣康酸丁二酯)共聚物——PDBI,将聚(L⁃乳酸)(PLLA)和PDBI共混制备成不同比例的PLLA/PDBI薄膜。结果表明,随着共混比例的增加,总结晶度(Xtotal)呈现先增长后下降趋势,PLLA/50 %PDBI形成的立构复合结晶(SC结晶)最多,其Xtotal可达到9.12 %,熔点高达205 ℃,热学性能大大提高;断裂伸长率呈先增加后减少的趋势,拉伸强度和弹性模量都呈现出先降低再升高的趋势,PLLA/50 %PDBI的断裂伸长率和弹性模量分别为285.07 %、853.38 MPa;断裂伸长率高达275 %,扩大至PLLA的59倍,PDBI的21倍,使该聚乳酸基材料由脆性断裂转变为韧性断裂;共混薄膜的阻隔性能先增强后减弱,PLLA/50 %PDBI薄膜的O2透过量为309.4 cm3·m2/d,具有良好的阻隔性;同时,PLLA/50 %PDBI的水接触角最大,可达78 °,材料表面疏水性良好。
宋文兰, 宋文行, 李冰, 王璇, 欧阳玉阁, 张佩琪, 田华峰
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从聚丙烯(PP)电容膜的性能要求,以及生产聚丙烯电容膜的催化剂及生产工艺和聚合工艺进行探究,并探究国内外研究现状,并着重分析了使用最为广泛的双向拉伸聚PP电容膜的性能要求及国内外市场进展,最后对我国PP电容膜材料的发展进行了展望。
杨陈, 赵丽雪, 林燕萍
摘要 (
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以阻燃聚酯多元醇为磷源对水性聚氨酯阻燃改性,并对改性的阻燃水性聚氨酯乳液、膜及其涂层涤纶织物进行性能表征。结果表明,改性引入的阻燃聚酯多元醇已完全参与了对水性聚氨酯的阻燃改性;当含磷量低于5 %时,阻燃水性聚氨酯乳液呈半透明至乳白色,粒径低于100 nm,离心稳定性较好;随着含磷量的增加,阻燃水性聚氨酯膜的吸水率、力学性能及裂解温度有所降低,质量残存率有所上升;含磷量为3 %时,其涂层涤纶织物已达到难燃级别;分析认为:利用阻燃水性聚氨酯涂层涤纶织物进行阻燃整理具有可行性。
李明昆, 林荣涛
摘要 (
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从丙烯腈⁃丁二烯⁃苯乙烯三元共聚物(ABS)相、聚碳酸酯(PC)相以及相容剂三方面讨论了PC/ABS合金在90 ℃高温下的耐疲劳性能。结果表明,橡胶是导致材料耐疲劳性能差的原因;提高苯乙烯⁃丙烯腈二元共聚物(St⁃An)相对聚丁二烯(PB)的比例可有效地提高耐疲劳性能;提高PC含量或适当调整PC黏度也可提升合金的耐疲劳性能;相容剂类型对耐疲劳性能有影响,聚丙烯接枝马来酸酐(PP⁃g⁃MAH)的效果优于其他相容剂。
加工与应用
肖元昊, 初立秋, 陈历波, 张师军, 赵鑫, 张浩, 吕芸, 刘磊, 张凯, 杨鸣波
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利用多熔体多次注射成型(M3IM)对不相容体系聚偏氟乙烯(PVDF)和高密度聚乙烯(PE⁃HD)进行了多层次结构的制备及界面性能的研究。结果发现,两种不相容聚合物材料在M3IM的特殊加工外场作用下形成了一种独特的界面互锁结构,使得界面剥离强度提升3.3倍。通过实验与数值模拟分析表明,这种界面互锁结构的形成是由于二次熔体注入一次熔体时在突破段产生的不稳定流动,以及聚合物熔体在低雷诺数下的弹性湍流所导致;厚度方向上的雷诺数呈双峰分布,且熔体界面处的增加可达1个数量级以上,突破后段相较于突破前段,熔体的湍流动能及动能耗散率显著增加。
孟佳, 刘同举
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以聚乙烯(PE)这一广泛应用的塑料为例,从降解机理出发,综述了工艺条件包括温度、压力、停留时间、溶剂种类和溶剂/塑料(S/P)质量比对降解产物分布的影响。此外介绍了目前见诸报道的工业化装置,并展望了未来的研究方向。
张彩利, 张崇僖, 于焱龙, 杨凤雷, 孟庆营
摘要 (
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为解决传统彩色路面色彩暗淡、易开裂等问题,以水性环氧树脂、水性胺类固化剂、成膜助剂、颜填料和防滑砂为主要成分,制备路用水性环氧彩色涂层,采用红外光谱和扫描电子显微镜对水性环氧树脂固化体系微观形貌进行分析,并通过拉伸黏结强度试验、冻融循环试验和紫外老化试验等分析填料种类、防滑砂用量等对彩色涂层路用性能影响。结果表明,水性环氧树脂固化过程中形成性能稳定的固化产物;润湿剂对涂层附着力有增强作用;涂层抗滑性和耐磨性随防滑砂用量增加及目数减小而增长;涂层耐冲击性随填料用量增加而逐渐提高;添加紫外线吸收剂能提高涂层耐紫外线老化性。
刘鑫, 费怀宇, 左红梅, 苏永生, 胡侨乐, 杨莉, 阮芳涛
摘要 (
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从陶瓷先驱体、SiC、过渡金属涂层材料和磁控溅射、化学气相渗透、化学气相沉积、反应熔渗法、先驱体转化法、包埋法等涂层工艺角度,回顾了C/C复合材料近期的表面涂层处理技术的制备原理及工艺过程的研究现状。探讨了表面改性C/C复合材料在提高材料性能、拓展应用领域等方面的最新进展和发展前景。
徐珍, 黄志刚, 程媛媛
摘要 (
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使用相对运动法推导出端面曲线并建立为三维模型,在Gambit软件中其网格划分后导入Ansys有限元仿真软件,通过在仿真运动过程中设定不同的滑移边界条件来模拟物料在机筒内壁面和螺杆表面上发生的滑移现象,将得到的相关物理场数据用后处理软件以云图和变化曲线形式展现后进行研究分析;计算不同条件下挤出过程的体积流率,并使用示踪粒子法探究物料在流道中的运动轨迹。结果表明,壁面滑移条件有利于提升异向双螺杆在螺杆啮合处的建压能力和剪切能力,螺杆滑移条件有利于挤出过程中流道内压力稳定,使局部高压现象消失,有利于延长机器使用寿命;两种滑移条件都会使异向双螺杆在螺杆与机筒间隙处剪切能力降低;两种滑移条件都会使异向双螺杆挤出流率下降,导致物料在挤出过程中的停留时间变长。
助剂
王晨, 李向阳, 周丽
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以均聚PP⁃700+为基体树脂,以2,6⁃苯二甲酸环己酰胺(TMB⁃5)为β晶成核剂,采用熔融共混法制备β晶改性聚丙烯。利用偏光显微镜、差示扫描量热仪、万能试验机、数位冲击试验机以及热变形温度测定仪分析了TMB⁃5对均聚聚丙烯应用性能及结晶行为的影响。结果表明,添加TMB⁃5成核剂后,诱导α晶型逐渐转变为β晶型,随着添加量的增加,PP⁃700+的β晶含量,结晶温度逐渐增大,结晶速率逐渐增快。当0.2 %的TMB⁃5添加到PP⁃700+基体中,β晶改性材料的β晶含量提高至84.9 %,拉伸强度提高4.5 %,弯曲模量与弯曲强度分别提高14.6 %和13 %,同时冲击强度未受到损失,悬臂梁冲击强度与简支梁冲击强度分别提高9.8 %和5.9 %,热变形温度提高了42.13 ℃。
标准与测试
刘力荣, 陈敏剑, 王建东, 张彦君, 王仑, 李洲, 高建国
摘要 (
136 )
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比对了GB/T 40006.2与ISO、欧盟的再生塑料标准,较全面地阐述了我国再生塑料标准与发达国家再生塑料标准的差异以及相关因素,为更好地理解和使用再生塑料标准提供指导。
塑料与环境
胡棚, 徐豪, 蔡少君
摘要 (
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针对废弃环氧树脂(EP)回收处理困难的问题,将废弃环氧树脂作为填充材料用于聚酰胺66(PA66)的改性。通过熔融挤出的方法制备马来酸酐接枝PA66(PA66⁃g⁃MAH)用于增容,得到PA66⁃g⁃MAH/EP/PA66复合材料。分别通过万能力学试验机、热重分析仪、扫描电子显微镜等仪器对复合材料进行表征,探究不同相容剂含量对复合材料力学性能、热性能以及微观形貌的影响。结果表明,相容剂的加入可以改善体系的相容性,使复合材料的拉伸强度和弹性模量有一定程度提高;3 %PA66⁃g⁃MAH/20 %EP/PA66复合材料的综合力学性能最好,其拉伸强度为69.2 MPa,弹性模量为678.3 MPa;相容剂加入可以提高复合材料的初始分解温度和最大分解速率所对应温度。
机械与模具
张维合, 冯婧, 赵利平, 胥永林, 闫丽静, 费强, 陶永杰, 陈卓航
摘要 (
114 )
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针对汽车左前门板的尺寸大小、结构特点和工艺要求,设计了一副大型薄壁顺序阀控制的热流道注塑模具。模具喇叭网孔成型零件采用粉末冶金透气钢,有效消除了喇叭网孔中填充不良和熔接痕等成型缺陷。模具采用倾斜式导滑槽,有效解决了倾斜式内侧倒扣脱模难题。模具采用由顺序阀智能技术控制的热流道浇注系统,有效解决了汽车左前门板尺寸大壁厚小熔体填充难题。模具采用快速且均衡温度控制系统,注射周期缩短了约8 %,尺寸精度达到了MT3(GB/T 14486—2008)。
谢茂青, 王雷刚
摘要 (
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针对汽车手套箱箱体塑件的成型开发设计了一副热流道两板模具用于塑件的注射成型。模具中,针对塑件模腔构成的非平衡性特点,浇注系统采用热流道+冷流道复合浇注系统进行浇注,模腔开始3个冷浇口,分别对用由2个热嘴分时按序进行供料,保证了模腔充填的均衡性。针对塑件脱模方向多难以实施自动化脱模的难题,运用脱模方向集成分类设计法在确定了主脱模方向的基础上,获得14个次要脱模方向,并对应设置了4个滑块、11个斜顶用于这些难脱模特征的侧抽芯脱模,此设计方法对于解决汽车类复杂塑件的自动化脱模难题非常有效。11个斜顶机构,依据设计空间的宽裕程度,对应设置了3种不同类型的斜顶机构,包括方顶杆机构、圆柱斜顶杆+斜顶块机构和圆柱斜顶杆+斜导柱增程斜顶机构。增程斜顶机构中,在圆柱斜顶杆+斜顶块机构的基础上对滑移斜顶座实施斜导柱增程驱动,从而实现斜顶块的侧向抽芯行程增程。针对塑件皮纹的成型,采用的方案为皮纹深度30μm、拔模角2.4°,成型材料使用S136合金钢,皮纹抛光用1000#砂纸抛光。
综述
魏兴岳, 王世龙, 曾宪奎, 杨卫民, 鉴冉冉
摘要 (
182 )
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综述了有机相变储热材料的分类;介绍了有机复合相变储热材料的制备方法,包括微胶囊法、多孔载体吸附法、熔融共混法和静电纺丝法,探讨了各种制备方法的优势和局限性;展望了有机相变储热材料的发展方向。
李双燕, 卢新宇, 苏琼, 赵梦驰, 阿丽旦·如扎洪, 王玉璞, 赵利斌
摘要 (
145 )
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主要介绍了纤维素、木质素、淀粉及壳聚糖4种生物质材料,针对这4种生物质材料进行改性,赋予了其各种性能,总结了3种可降解生物质材料的发泡方法,包括超临界CO2发泡、冷冻干燥发泡和挤出发泡,并对未来可降解生物质材料在包装、建筑及医疗行业的应用做出了详细综述。
林良斌, 周为明, 薛珲, 钱庆荣, 杨松伟, 曹长林, 陈庆华
摘要 (
227 )
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综述了近年来光催化降解微塑料的前沿进展,包括微塑料光催化降解机理、催化剂的设计,探讨了评估光催化降解效率的重要参数及影响光催化降解效率的因素,从微塑料聚集态的角度剖析了现有降解效率低的原因。最后展望了该技术未来的研究方向。