材料与性能
吴希然, 贾志欣, 刘立君, 李继强, 赵川涛, 陈博杰
摘要 (
370 )
PDF (4644 KB)(
123
)
HTML (
1036 )
采用玻璃纤维增强聚丙烯制备热压⁃注塑一体成型制品，通过正交实验分析影响拉伸强度和弯曲强度的显著性因素，分析工艺参数对制品力学性能的影响；研究了不同工艺参数下的拉伸和弯曲失效模式，并对失效断面进行微观形貌观察，建立了成型工艺参数、微观结构及制品力学性能之间的关系。结果表明，影响制品拉伸强度的显著性因素为预热温度、保压压力、模具温度，影响制品弯曲强度的显著性因素是预热温度、熔体温度、保压压力，制品有机片材与注塑材料的结合强度和有机片材纤维⁃树脂结合程度是影响制品力学性能的主要因素。
安静静, 张浩宇, 刘宪虎, 邵春光
摘要 (
210 )
PDF (4363 KB)(
392
)
HTML (
1009 )
随着经济的迅速发展，温室气体排放和能源消耗等问题变得日益严峻。为了缓解能源危机、推动绿色低碳发展，迫切需要开发高效的节能降温材料。近年来，热塑性聚氨酯弹性体（TPU）作为一种潜在的高性能节能降温材料备受关注。本文从节能降温材料的结构设计出发，综述了TPU基膜材料的节能降温机制、制备方法和应用场景，总结了TPU薄膜在节能降温方面的优势，并对其发展前景进行了展望。
李亚娇, 李宁, 仇思源, 陈元民, 王文昊, 孙靖尧
摘要 (
290 )
PDF (2675 KB)(
435
)
HTML (
1042 )
采用共混体系制备壳聚糖（CS）水凝胶、聚乙烯醇水凝胶、透明质酸水凝胶、聚丙烯酰胺水凝胶，对比史莱姆水凝胶、去离子水，探究不同水凝胶在隔热保温方向的热管理性能，筛选在两侧温差不大的场景下，具有优异热管理性能的水凝胶材料。结果表明，CS水凝胶的隔热性能、热锁水性能最优异，且具有阻燃性能，在两侧温差不大的场景下，可作为热管理材料使用，并研究分析了CS水凝胶的隔热机理。
李长金, 刘文龙, 杨卫民, 郭子芳, 李好义
摘要 (
237 )
PDF (1783 KB)(
305
)
HTML (
978 )
为解决聚乙烯纤维细化难题，实现聚乙烯超细纤维及其膜材的制备与应用，在传统熔喷工艺的基础上改进熔喷模头并引入静电场，制备了低密度聚乙烯（PE⁃LD）超细纤维及其非织造布。研究了静电场强度和静电场作用距离对非织造布形态、纤网结构和直径分布的影响，进一步地，对比了引入电场前后非织造布在过滤、疏水和力学性能方面的差异。结果表明，随着静电场强度增加，纤维的平均直径从9.82 μm减少到8.07 μm，纤维的直径分布变窄，非织造布的过滤效率增加。在流量为32 L/min时，最高过滤效率可达73.65 %，过滤阻力19.1 Pa，且随着电场的增强，非织造布的疏水效果得到提升。这种静电喷纺方法可适用于高黏度熔体的微纳纤维及其非织造布的连续性制备，在滤材及包装等市场具备广阔的应用前景。
朱能贵, 蒋团辉, 李胜男, 沈超, 曾祥补, 秦舒浩, 龚维
摘要 (
188 )
PDF (3621 KB)(
102
)
HTML (
1046 )
普通聚丙烯（PP）/玄武岩纤维（BF）发泡复合材料由于发泡质量及韧性较差使其应用在一定程度上受到限制。为此，本文使用相容剂马来酸酐接枝聚烯烃弹性体（POE⁃g⁃MAH）对PP/BF复合材料进行改性，然后采用化学发泡二次开模工艺制备不同POE⁃g⁃MAH含量的PP/BF发泡复合材料，通过流变测试、形貌分析及力学性能测试等对POE⁃g⁃MAH调控PP/BF复合材料的发泡质量及韧性进行了研究。结果发现，添加POE⁃g⁃MAH改性后，随着其含量增加，BF和PP的相容性变好，泡孔形态显著改善，尺寸减小，密度增加。当添加6 %（质量分数，下同）POE⁃g⁃MAH时，PP/BF复合材料发泡的泡孔尺寸为64.58 μ m， 泡孔密度为1.2×106 个/cm3，与其他含量相比时发泡质量最好。此外，POE⁃g⁃MAH的加入还增强了PP/BF发泡复合材料的韧性，缺口冲击强度和断裂伸长率均随POE⁃g⁃MAH含量的增加而提高，POE⁃g⁃MAH含量为6 %时，PP/BF发泡复合材料的缺口冲击强度最大，为4.33 kJ/cm2，增幅达到84.25 %。
冯硕, 周舒毅, 焦洋, 胡淼, 张若轩, 靳玉娟
摘要 (
231 )
PDF (2521 KB)(
274
)
HTML (
1025 )
合成了端环氧基超支化聚酯（EHBP），将其与聚乳酸（PLA）/滑石粉熔融共混制得PLA/滑石粉/EHBP复合材料，并通过接触角测量仪、红外光谱仪（FTIR）、万能试验机、差示扫描量热仪（DSC）、热失重分析仪（TG）和扫描电子显微镜（SEM）等对其表面疏水性能、分子结构、力学性能、结晶性能、热性能及微观形貌等进行了表征。结果表明EHBP的加入使PLA/滑石粉复合材料结晶度降低；EHBP添加量为2份时PLA和滑石粉相容性最好；添加EHBP对PLA/滑石粉复合材料起到增强增韧作用。相对于PLA/滑石粉复合材料，当EHBP添加量为2份 时，PLA/滑石粉/EHBP复合材料的力学性能提升最大，断裂伸长率提升了29.3 %，冲击性能提升了49.8 %，拉伸强度提升了31.3 %。
陈梦, 李文良, 张涛, 张文才, 杨喜英
摘要 (
181 )
PDF (2532 KB)(
284
)
HTML (
1020 )
为研究胶粉/苯乙烯⁃丁二烯⁃苯乙烯嵌段共聚（SBS）复合改性沥青的抗老化性能与机理，制备了SBS掺量为沥青质量2 %、胶粉掺量分别为20 %、25 %、30 %、35 %（质量分数，下同）的复合改性沥青，进行短期老化和不同程度压力老化容器（PAV）老化后，对其抗老化性能进行评价。研究结果表明：老化后，复合改性沥青的高温抗车辙性能提升，针入度、延度、弹性恢复性能、疲劳性能和低温抗变形能力等均发生衰减，衰减幅度随胶粉掺量增加而减小。通过红外光谱技术分析了抗老化性能提升的机理，随着胶粉掺量增加，老化沥青羰基指数、亚砜基指数和红外老化指数（I）的变化幅度变小，红外老化指数方程的斜率也从0.010 39下降至0.005 19，胶粉增强了沥青的抗老化性能。建立的红外老化指数预测模型，可综合评价胶粉掺量和老化时间两项因素对I值的影响；关联微观指标I与宏观指标低温蠕变比值（k）建立的k值预测模型准确、有效，可对复合改性沥青的低温抗老化性能进行快速对比分析。
加工与应用
应祺辉, 贾志欣, 高利珍, 刘立君, 李继强, 吴希然, 陈博杰
摘要 (
240 )
PDF (2419 KB)(
360
)
HTML (
1041 )
热压⁃注塑一体成型复合了热压工艺和注塑工艺，一体成型制品因材料收缩率的不同，冷却定型后形成中间凹四边翘曲的“碗形”结构。为了研究预浸料预热时间、模具温度、熔体温度、注射速度、注射压力和保压压力，设计正交实验，分析工艺参数对复合制品翘曲变形的影响规律。结果表明，预热时间对翘曲变形有显著影响，而注射速度的影响较小。通过信噪比极差分析可知，各因素对复合制品翘曲量影响程度的主次排序为：预热时间>保压压力>注射压力>熔体温度>模具温度>注射速率，并获得了制造较小翘曲量复合制品的最优工艺参数。
郭伟超, 辛晓行, 曾山林, 高新勤, 汤奥斐
摘要 (
172 )
PDF (3119 KB)(
192
)
HTML (
1026 )
在进行熔融沉积成型（FDM）3D打印时，首先，将打印模型的外轮廓与内部区域进行分割，打印模型的内外区域设置不同的层厚分别进行打印，其次，将打印模型的内部区域，根据打印件的应力分布情况进行区域分割，再根据各区域所受应力大小进行变密度填充。结果表明，采用所提的区域分割打印方法后，与普通打印方法相比，能够在保证打印件侧表面打印精度的同时，缩短打印时间至少40 %，降低上表面粗糙度25 %，提高了打印效率；打印件在受到相同外载时，打印件最大应力降低了至少10 %，最大位移减少了至少15 %，提高了打印件的力学性能。
汤文亮, 燕集中, 沈利民, 杨洪, 吴胜平, 王国新
摘要 (
139 )
PDF (1478 KB)(
149
)
HTML (
24 )
基于ABAQUS软件，开展了近线占压、地面沉降、管道内压、管道埋深及环境温度协同作用的聚乙烯（PE）管道损伤数值模拟工作，通过设计正交试验，研究不同因素对管道损伤的影响贡献度。结果表明：在多因素协同作用下，管道受到轴向拉伸和径向弯曲，在占压区边缘出现最大Mises应力及最大管道横截面变化率。通过正交试验分析，发现在近线占压及管道周边土壤沉降同时发生时，地面占压为PE管道损伤的主控因素，地面沉降则对管道损伤影响有限。
陈正男, 陈斌艺, 黄岸
摘要 (
201 )
PDF (2966 KB)(
587
)
HTML (
1039 )
为探究插座上下盖的最佳注塑工艺条件，使用Moldex3D软件对3种不同的进胶方案进行仿真，最终确定潜伏式四点进胶为最佳方案。后续采用正交试验法探究该方案下的最佳注塑成型工艺，结果表明影响塑件翘曲大小的因素，从大到小依次为保压时间>熔体温度>模具温度>保压压力，最佳工艺参数为熔体温度200 ℃、模具温度45 ℃、保压时间25 s、保压压力55 %。经过模拟验证，优化后的翘曲最大值为0.863 mm，相较于初始工艺条件降低了0.574 mm，优化了近40 %，有效提高了产品质量。
助剂
陈业中, 龚德君, 付学俊, 欧阳春平, 张怡, 尹衍升
摘要 (
246 )
PDF (2588 KB)(
999
)
HTML (
1040 )
采用熔融共混法制备聚对苯二甲酸⁃己二酸丁二醇酯（PBAT）、聚乳酸（PLA）、碳酸钙和不同种类润滑剂的复合材料，并探究了润滑剂种类对于复合材料力学性能与散发性能的影响。结果表明，硬脂酸盐的引入除了内润滑提升分子链滑移，也引发了PBAT/PLA分子链的局部断裂，从而导致熔指的上升，薄膜拉伸性能和薄膜韧性的下降。芥酸酰胺、油酸酰胺或乙撑双硬脂酸酰胺（EBS）的引入导致热封强度略微下降，硬脂酯盐导致复合薄膜热封强度下降幅度增加。芥酸酰胺或油酸酰胺使得材料气味有所上升，硬脂酸钙与硬脂酸锌添加后气味进一步提高。引入润滑剂后顶空法总挥发性有机化合物（TVOC）有不同程度的上升，添加硬脂酸锌后，薄膜的TVOC提升了40.2 %。引入芥酸酰胺、油酸酰胺或EBS，有机挥发物（VOC）中的甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛和丙烯醛都无明显变化，而引入硬脂酸盐后，上述VOC含量明显上升。
标准与测试
胡法
摘要 (
160 )
PDF (1931 KB)(
245
)
HTML (
1032 )
分别制备抗氧剂1010和抗氧剂627A的聚丙烯薄膜，通过微波萃取及液相色谱测定聚丙烯薄膜中的抗氧剂的含量，并通过8种不同的食品模拟物模拟水性食品（pH>4.5）、酸性食品（pH≤4.5）、酒精类食品（4种浓度）、脂肪类食品（2种），在3种不同温度和5种不同时间下抗氧剂向食品模拟物的迁移情况。结果表明，2种抗氧剂向为水、3 %（质量分数）乙酸和10 %（体积分数）乙醇3种模拟物中迁移均低于检出限，当模拟物为正己烷时，2种抗氧剂均能够较快地达到最大迁移量。抗氧剂 1010与聚丙烯（PP）分子间较强的相互作用，与PP基体结合较好，整体迁移量较小，甚至在40 ℃以下酒精类食品中不发生迁移，且在高浓度酒精类食品和脂肪类食品中迁移量明显低于抗氧剂627A。
塑料与环境
杨晴, 蔡加锋, 顾卫华, 彭圣娟, 赵静, 白建峰
摘要 (
314 )
PDF (734 KB)(
431
)
HTML (
1332 )
现代工业的发展使得塑料制品的使用量急剧增加，废旧塑料因其高疏水性和化学惰性而难以被自然降解，在“碳达峰、碳中和”背景下，塑料废物可持续管理刻不容缓。生物降解是以环境友好的方式处理塑料废物的最佳方法之一，近年来，广泛的研究工作都集中在具有塑料降解能力的微生物和酶的鉴定上。本文综述了6种常见的塑料以及它们近期的生物降解研究进展，总结了塑料降解的表征方法并探讨了其降解机理。
姚建民, 毕昕媛, 李瑞珍, 姚媛媛, 刘钊, 杨瑞平, 姜丽娜
摘要 (
223 )
PDF (759 KB)(
311
)
HTML (
943 )
对聚碳酸亚丙酯（PPC）、聚己二酸丁二醇酯/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）、抗老化聚碳酸酯丙烯酯（PCU）、偶联性强力渗水助剂（SJ）以及抗紫外助剂进行组配，结合吹塑温度等工艺设定等的优选，研制出了厚度为0.006 mm±0.000 2 mm超薄型全生物降解渗水地膜产品。该产品性能测试结果表明：拉伸负荷纵向/横向为2.92 N/1.90 N；断裂标称应变纵向/横向为195 %/522 %；直角撕裂负荷纵向/横向为0.9 N/1.1 N；安全有效使用寿命期≥86 d；水蒸气透过量<370 g（m2·24 h）-1，上述指标全部达到国标GB/T 35795—2017中0.01 mm膜的性能指标要求。此外还增加了透气和渗水功能，透气性能为 60 s（23 ℃·100 mm·100 mm·20 g）-1，渗水速率 ≥15 000 g（23 ℃·m2·24 h）-1，碱降解速率≥8.5 g/（23 ℃·10 g·48 h）。该产品性能优良，与0.01 mm全生物降解地膜相比，单位面积用量可减少40 %。
机械与模具
秦晓宇, 朱向哲, 陈博涵, 王宇宇
摘要 (
237 )
PDF (2757 KB)(
255
)
HTML (
1035 )
设计了一种转速比为1/5/5的平行排列三螺杆挤出机，该三螺杆挤出机具有几何结构的特殊性以及转速不同。为了研究平行差速三螺杆挤出机独特的流场特性，将其与转速比为1/1/5的平行差速三螺杆挤出机以及转速比为1/5的差速双螺杆挤出机进行对比。结果表明，与传统螺杆相比，由于结构的特殊性以及转速的不同，平行差速三螺杆挤出机发现了独特的复杂粒子轨迹并且啮合区周向速度场出现“二次流”现象，使得流道中物料出现往复运动，物料在流道中的停留时间增加，有利于物料的混合。在计算3组平行差速螺杆挤出机的混合性能相关参数时发现，转速比为1/5/5的平行差速三螺杆挤出机的混合性能较好。
刘帮毅, 汪光伟, 苏英霞, 孙波
摘要 (
209 )
PDF (1495 KB)(
246
)
HTML (
1009 )
吉利银河E8在前保险杠上采用微孔镭雕发光专利技术，加入声、光、电等元素，实现全球首个量产一体式发光前脸，解决了汽车发光前保必须借助格栅造型，存在前保颜色不统一、分件多等诸多问题。从镭雕次序、镭雕底色、镭雕尺寸、不同后处理方式、不同颜色油漆几个方面对一体式发光前脸可行性进行论证。结果表明：采用正面镭雕优于背面镭雕工艺，避免正反面都要喷漆，遮蔽困难，合格率低的问题；采用基材外露方案，即不使用底漆，直接镭雕到基材工艺更优，避免增加底漆，喷涂和烘烤各增加一次，施工难度增大，产品合格率低，成本较高的风险；采用微孔镭雕技术优于大孔镭雕，避免大孔镭雕，镭雕特征明显，镭雕特征边界存在黑影，并且耐光后外露基材容易变黄问题。正面微孔镭雕的设计方案要求不能采用3涂1烤工艺，油漆湿碰湿会导致镭雕边界模糊，而3涂3烤能源消耗大，工序复杂，所以优选3涂2烤工艺，油漆各项指标均能满足要求。不同颜色的油漆，色粉差异，油漆配方差异，需要适配镭雕参数，也会导致漆层附着力差异。
汪佑思
摘要 (
223 )
PDF (4848 KB)(
296
)
HTML (
1032 )
针对周转筐尺寸大，模具制造周期长、制品脱模角度小，脱模阻力大，顶出难等问题，打破常规的模具设计思维，摒弃了模具的模脚、顶针板部分，设计全新的模具结构，采用油缸顶出四面侧滑块抽芯，创新性设计使用定模拉杆拉板，通过开模距离拉出产品的二次脱模的全新设计方案，解决周转筐脱模问题。全新的模具结构设计环节，为后续的工艺及制造提供了精准的抉择。设计采用油缸顶出滑块、定模开模行程距离拉出产品的结构设计，精简了模具结构，极大地缩小了模具整体尺寸，模具制造中采用了精密的数控设备加工，保证了模具制造的精度，同时也缩短了模具的制造周期，极大地降低了模具成本。模具在实际生产运行平稳，模具结构合理可靠，制品质量稳定，在市场中获得了良好的经济效益和社会效应。
综述
刘文龙, 周翔, 楼爽, 马秀清, 李好义, 李长金, 杨卫民
摘要 (
243 )
PDF (609 KB)(
116
)
HTML (
36 )
阐述了熔喷过程中纤维直径的细化机理，详细综述了熔喷工艺参数对超细纤维制备的影响效果，主要包括熔喷气流、温度、熔体挤出量和接收距离，总结了工艺方法对纤维直径衰减作用的一般规律及原理。最后介绍了模具类型对纤维直径的作用方式。进一步地，对传统模具进行创新设计或者在熔喷技术的基础上结合静电技术，是实现熔喷纤维向纳米尺度细化的有效途径。
李皓天 宋杰枫 李心如 聂子聪 肖远淑
2025, 39 (5):
123-131;
摘要 (
188 )
PDF (0 KB)(
191
)
β-环糊精是从淀粉中提取的葡萄糖的环状低聚物，其外部亲水和内部疏水构成了一个独特的“微环境”，这使得β-环糊精具有广泛的材料相容性，具备与各类材料复合的能力，能形成不同功能的纳米材料。本文旨在探讨β-环糊精纳米材料在吸附废水、土壤中有害物质（重金属离子，染料分子，抗生素等）的应用研究进展，并展望了β-环糊精纳米材料的发展前景。
李文卓, 邱穆楠, 温变英
摘要 (
492 )
PDF (1355 KB)(
1010
)
HTML (
36 )
在全球汽车行业积极追求环保低碳的背景下，新能源汽车因清洁高效特性迎来了技术革命与发展机遇。与传统汽车相比，新能源汽车的功能部件在其续航里程、驾驶体验及安全性等多个关键性能指标方面发挥着至关重要的作用，同时对材料提出了更高的要求。高分子材料因其易加工、低成本及可改性等优势，在新能源汽车的功能部件中具有重要的应用价值。本文综述了高分子材料在新能源汽车功能部件，包括动力电池、热管理系统、控制及驱动系统中的应用与目前的研究进展，并对未来的发展方向进行了展望。
京公网安备11010802034965号
京ICP备13020181号-2