- 牛书鑫;王珂;周玉珑;郭新龙;胡小健;许西庆;
光固化3D打印技术在复杂陶瓷构件的制备中表现出很好的应用前景，低聚物的选择会直接影响液态光敏树脂的打印性能，对3D打印陶瓷材料的结构与性能具有重要影响。为优化陶瓷光固化3D打印用光敏树脂浆料的性能，文章分别以环氧丙烯酸酯（EA）、聚氨酯丙烯酸酯（PUA）、有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯（PSUA）作为低聚物配制了光敏树脂预混液和3D打印陶瓷浆料，探究了低聚物种类对光敏树脂及陶瓷浆料打印性能的影响。结果表明：PUA制备的光敏树脂浆料具有最优的光固化性能，其黏度为143 mPa·s，固化厚度为341μm，抗弯强度为33.76 MPa，且PUA具有最低的临界曝光量20.022 mJ/cm~2，表明其最易固化，适合陶瓷材料的3D打印成型。采用PUA制备的光敏树脂浆料制备了氧化硅陶瓷浆料，能够打印出结构复杂的陶瓷试样，陶瓷试样微观结构较为均匀，能够有效弱化层间缝隙，打印效果良好。
2024年06期 v.52;No.386 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 1549K] [下载次数：445 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 张博;石红翠;宋利青;
以甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚氧化丙烯二醇（PPG）、2,2-二羟甲基丙酸（DMPA）、异佛尔酮二胺（IPDA）及N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷（KH-792）等为主要原料，制备可水分散性聚氨酯（PU）树脂，用PU树脂配制水性塑料印刷油墨。通过红外光谱对PU分子结构进行表征，研究KH-792用量对PU树脂热稳定性能、黏度、力学性能、耐水性能及其所配制油墨性能的影响。结果表明：随着KH-792用量的增加，PU树脂的初始热降解温度、热失重残炭率、黏度、拉伸强度和拉断伸长率均逐渐提高，吸水率先减小后增大，所配制油墨的黏度逐渐增大，细度先减小后增大，附着牢度、存储稳定性和耐水煮性能先提高后降低。当KH-792用量为10%时，PU树脂及所配制油墨的综合性能最优。
2024年06期 v.52;No.386 6-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1319K] [下载次数：130 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 秦野;韩松;王硕;刘畅;
双极板作为钒电池关键部件之一，其低导电性已成为制约电池性能提升的关键因素。以聚乙烯（PE）和不同维度导电填料，如球状炭黑（CB）、鳞片石墨（FG）、线状碳纤维（CF）和碳纳米管（CNTW）为主要原料，制备了点-线-面三维高导电网络碳塑复合双极板，并深入分析了导电机制。结果表明：33%的球状炭黑可以在聚乙烯内部形成导电通路。15%FG增加了与炭黑的接触面积，从而增加碳塑复合双极板的导电性。7%CNTW和5%CF的加入在双极板中形成短程和长程导电通路，此时电导率和抗弯强度最佳，达到20 S/cm和46.5 MPa。该双极板在300 mA/cm~2高电流密度下能量效率达到70%，相对于CB/FG双极板提高了6.5%，且稳定运行500次充放电循环能量效率没有明显衰减，表明该双极板具有良好的倍率性和使用寿命。
2024年06期 v.52;No.386 10-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1520K] [下载次数：87 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王文文;刘洁;赵训茶;汤超;刘鹏;
采用熔融沉积成型（FDM）工艺制备了聚四氟乙烯/聚醚醚酮（PTFE/PEEK）二元复合多孔材料，并围绕材料的微观结构与宏观摩擦学性能及二者之间的映射机制展开研究。结果表明：基于FDM工艺制备的PTFE/PEEK多孔材料成孔效果良好且随着NaCl质量分数提高，多孔试样的孔隙更为密集。PTFE/PEEK多孔材料的含油率与孔隙率变化成正比，NaCl质量分数为53%时，材料的油保持率最高，所有试样的油保持率均高于90%。干摩擦条件下，PTFE的加入在一定程度上改善了材料的摩擦学性能；贫油润滑状态下，NaCl含量为63%的6#试样摩擦系数最低，多孔结构的供油、含油能力与PTFE的润滑性相结合，可赋予复合材料优异的摩擦学性能。本研究为PEEK基多孔轴承保持架材料的成型与应用提供了参考。
2024年06期 v.52;No.386 16-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1472K] [下载次数：198 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 李轩;何瑜;周德东;刘福华;吕威;张续译;胡洪涛;
采用硅烷偶联剂KH550、KH560和KH570对碳化硅晶须（SiCw）进行表面改性，研究了不同硅烷偶联剂改性SiCw/聚酰亚胺（PI）复合材料的硬度、弯曲强度和摩擦磨损性能。结果表明：KH550和KH560表面改性能有效提高复合材料的硬度和弯曲强度，KH560的提高效果更加明显，但KH570改性复合材料的硬度和弯曲强度明显降低。与GCr15球在6～12 N对磨时，KH550和KH560表面改性能够明显提高复合材料的耐磨性能。在较低载荷下（6 N）对磨时，KH560改性复合材料的磨损率最低，但随摩擦载荷增加磨损率迅速升高。在9～12 N较高载荷下，KH550改性复合材料的耐磨性能在各对比试样中最好。KH570改性试样在各载荷下的耐磨性能均较差，不适用于SiCw/PI复合材料中SiCw的表面改性。
2024年06期 v.52;No.386 22-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1617K] [下载次数：414 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 李青飞;唐丽丽;
以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚氧化丙二醇（PPG）、三羟甲基丙烷（TMP）、二羟甲基丙酸（DMPA）等为主要原料，采用预聚体分散法制备水性聚氨酯（WPU）系列产品，通过对产品性能的分析与表征，研究中和度、异氰酸根指数（R值）、亲水剂用量、交联剂用量等因素对WPU耐水及力学性能的影响。结果表明：随着中和度增大，胶膜拉伸强度增加，吸水率增大；随着R值增大，拉伸强度增大，胶膜吸水率减小；随着亲水剂用量的增加，胶膜拉伸强度、吸水率均增大；随着交联剂用量的增加，胶膜拉伸强度先增大后减小，吸水率先减小后增大。正交试验结果显示，影响WPU膜吸水率因素顺序为：DMPA用量>R值>TMP用量>中和度；当中和度为80%、TMP用量为1%、DMPA用量为4%、R值为1.10时，WPU胶膜的吸水率最小，为8.72%，耐水性最好。影响膜拉伸强度因素顺序为：DMPA用量>TMP用量>R值>中和度；当中和度为90%、TMP用量为3%、DMPA用量为5%、R值为1.20时，WPU胶膜的拉伸强度最高，为12.35 MPa。
2024年06期 v.52;No.386 28-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1549K] [下载次数：216 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 何风;邹修敏;周松;徐淳;屈超;黄坤;甘巧;
为提高金属氢氧化物/聚乙烯复合材料的韧性和阻燃性能，以滑石粉（Talc）为阻燃协效剂，马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA-g-MAH）为增韧剂，通过双螺杆挤出机和注塑成型制备了氢氧化铝/氢氧化镁/线型低密度聚乙烯（ATH/MH/LLDPE）阻燃复合材料。通过拉伸、冲击、极限氧指数、垂直燃烧试验和扫描电镜研究了ATH/MH、EVA-g-MAH和Talc含量对阻燃LLDPE力学性能、阻燃性能和形貌的影响。结果表明：ATH/MH含量增加，ATH/MH/EVA-g-MAH/LLDPE的拉伸强度和阻燃性能增加，断裂伸长率和冲击强度明显降低。添加EVA-gMAH有利于树脂基体包覆和分散ATH/MH，可同时提高ATH/MH/LLDPE的韧性和阻燃性能。固定阻燃剂（ATH、MH、Talc）总含量为60%,3%～11%Talc部分替代ATH/MH使复合材料的极限氧指数提高1.4%～4.2%,Talc和ATH/MH具有协同阻燃效应，7%Talc部分替代ATH/MH使Talc/ATH/MH/EVA-g-MAH/LLDPE的断裂伸长率和冲击强度分别提高50.0%和13.4%。
2024年06期 v.52;No.386 35-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1446K] [下载次数：100 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 李美丽;朱志刚;林炳磊;张泽盟;贾子钰;
采用硅烷偶联剂（KH-550）改性磨碎玻璃纤维（MG）和空心玻璃微珠（HGB），制备有机硅改性环氧树脂（YE），以改性MG、改性HGB和改性MG-HGB作为增强材料填充YE，得到3种YE灌封料，比较增强材料对YE灌封料力学性能的影响。结果表明：当制备有机硅低聚物的用水量为理论用水量的0.5倍时，YE灌封料力学性能最佳，与环氧树脂（EP）灌封料相比，拉伸强度提高28.1%，弯曲强度提高35.3%，冲击强度提高266%。与YE灌封料相比，YE/改性MG材料冲击强度降低，YE/改性HGB材料冲击强度升高。YE/改性MG-HGB材料力学性能随改性MG用量比例减小，拉伸强度和冲击强度先升高后降低，弯曲强度一直升高。当YE∶改性MG∶改性HGB质量比为100∶100∶3时，材料力学性能最佳，拉伸强度提高137%，弯曲强度提高42%，冲击强度提高90%。
2024年06期 v.52;No.386 41-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 1543K] [下载次数：185 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张伟;冯春明;李强;王浩栋;
文章探究了核壳颗粒SiO_2@(1,2-PB/EPDM)填充，对聚烯烃复合材料性能的影响。采用酸性活化、硅烷偶联剂KH-570改性和沉淀聚合制备核壳颗粒SiO_2@(1,2-PB/EPDM)。将核壳颗粒加入聚烯烃树脂中，搅拌分散均匀。将玻纤布浸入复合胶液，经烘干叠层热压后，制备玻纤布增强核壳颗粒SiO_2@(1,2-PB/EPDM)填充的聚烯烃复合材料，研究不同壳层厚度对复合材料力学性能、介电性能和吸水率的影响。结果表明：随着核壳颗粒聚合物壳层厚度的增加，复合材料的抗弯强度和抗弯模量随之增大，介电常数、损耗因子和吸水率随之降低。当聚合物壳层厚度为60 nm时，聚烯烃复合材料的介电常数为3.44，损耗因子为3.46×10~(-3)，吸水率为0.064%，抗弯强度为178.7 MPa，抗弯模量为16.57 GPa，可满足微波基板材料的使用要求。
2024年06期 v.52;No.386 46-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1421K] [下载次数：42 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 刘洋;杜文博;杨公华;谭捷;岑静芸;郭森;
针对不同批次生产高密度聚乙烯TR580M的色度和物料发黄问题进行探讨和分析。选取一年中不同批次生产的TR580M，通过分子量及其分布、熔体流动速率（MFR）、氧化诱导时间（OIT）、挥发性有机物（VOC）、二甲苯不溶物、灰分含量、加工过程的扭矩检测等测试方法，对不同批次的样品进行分析。结果表明：相比于其他批次，TR580M色度偏高的批次灰分含量更低，二甲苯不溶物和VOC含量更多，不同剪切速率下的MFR变化和加工过程的扭矩上升更明显。判断其颜色发黄的主要原因是生产该批次的催化剂残余活性较高，加工过程的抗氧体系保护不足导致凝胶含量增加。
2024年06期 v.52;No.386 51-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1359K] [下载次数：53 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 王业成;王馨锐;王晓宏;刘长喜;毕凤阳;王云龙;姜旭;
碳纤维复合材料（CFRP）具有高刚度、高强度等优势，是进行轻量化结构设计的先进新型材料。铺层优化设计是CFRP制件结构设计的重要内容之一。基于ABAQUS对CFRP耐压支撑管铺层结构进行优化。确立以[（90°/±20°）_5/90°/（±20°）_9/90°/（±20°/90°）_5]为最终铺层方案。采用干法缠绕成型工艺制备CFRP耐压支撑管，以有限元法和试验法对方案进行验证。结果表明：模拟分析CFRP耐压支撑管的抗压强度为817.4 MPa，抗压模量为167.7 GPa，对应的强度安全系数为1.84，模量安全系数为1.86。CFRP耐压支撑管的平均抗压强度为683.85 MPa，平均抗压模量为137.9 GPa，对应的强度安全系数为1.54，模量安全系数为1.53，均能够满足技术性能指标要求。
2024年06期 v.52;No.386 56-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1537K] [下载次数：225 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 周尧;姜凤阳;车秋凌;思芳;周亮;刘松涛;王俊勃;
为提升聚合物防尘性能，以聚丙烯（PP）为基体，聚二甲基硅氧烷（PDMS）和内添加型抗静电剂（JN-MN）为填料，通过熔融共混法制备聚丙烯/聚二甲基硅氧烷（PP/PDMS）和聚丙烯/聚二甲基硅氧烷/抗静电剂（PP/PDMS/K）防尘复合材料。采用傅里叶红外分析仪、接触角测试仪、场发射扫描电镜、万能试验机等测试复合材料，探究不同含量PDMS和抗静电剂对复合材料防尘性能、表面电阻率、结晶性能、力学性能的影响。结果表明：随着PDMS含量增加，PP/PDMS复合材料的疏水性能逐渐增强。当PDMS含量为8%时，复合材料的水接触角提升27.7%，其表面能降低7.13%。当抗静电剂含量增加，复合材料的结晶度降低，表面电阻相较于纯PP降低了5个数量级。添加3%抗静电剂已达到饱和，PP/PDMS/K复合材料除尘率提高至88.93%，拉伸强度和弯曲强度下降，但冲击韧性仍保持较高水平。
2024年06期 v.52;No.386 61-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1620K] [下载次数：156 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 曹刚;李明昊;左治江;张逸;
针对传统纤维增强复合材料回收难、同质纤维增强复合材料强度低的难题，文章采用模内反应成型法制备了热塑性聚氨酯同质增强复合材料。通过力学性能测试和微观形貌探究了纤维预紧力对所制备复合材料性能的影响规律。结果表明：在0～1.1 N的纤维预紧力范围内，随着预紧力的增加，复合材料断裂伸长率逐渐降低，拉伸强度及模量逐渐增高。拉伸强度在预紧力为0.9 N时达到最大（20.99 MPa），强度增强效率为84.6%。模量增强效率在预紧力为1.1 N时达到最高为85.3%。适当的纤维预紧力可以有效提升聚氨酯同质增强复合材料的力学性能。
2024年06期 v.52;No.386 67-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1561K] [下载次数：64 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李文琼;姚佳琪;范云鑫;于朝生;
为改善酚醛树脂在高温环境中耐酸性差的缺陷，对其进行改性。在以NaOH为催化剂条件下，使糠醛、苯酚和甲醛进行共同缩聚反应，制得热固性的糠醛-苯酚-甲醛树脂（FPF）。选用对甲苯磺酸为固化剂对合成的FPF进行固化，制备出FPF固化物。探究合成条件对FPF黏度、固含量和FPF固化物耐高温、耐强酸性能的影响。结果表明：当反应温度为95℃，催化剂用量为苯酚质量的6%，糠醛对甲醛的替代率为15%时，FPF黏度为1 200 mPa·s，固含量为87.7%。对FPF固化物进行热失重测试，其在快速分解阶段的最大分解速率为2.883%/min，较传统酚醛树脂（PF）分解速率降低33.1%。FPF固化物经高温强酸环境处理后质量保留率为96.56%，相较PF固化物质量保留率提高6.44%。糠醛代替部分甲醛改性酚醛树脂提高了耐强酸性和热稳定性，使改性后的酚醛树脂可以在强酸、高温环境中应用。
2024年06期 v.52;No.386 72-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1519K] [下载次数：146 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 胡俊岩;程彪;张剑;刘文俊;师俊;
钢丝缠绕增强塑料复合管（PSP）综合性能优异，在石油、化工、供水等行业得到广泛应用。但在高温高压极端环境下，管材内部钢丝与热熔胶之间发生界面脱黏失效。为研究钢丝-热熔胶黏结界面失效行为，文章进行单钢丝/热熔胶试样的拉拔试验，建立与试验加载过程相一致的单钢丝拉拔有限元模型。基于内聚力理论模拟钢丝-热熔胶的黏结作用，依据反演优化计算思想，开发了ABAQUS-Python-MATLAB交互程序，实现每一轮拉拔力-位移计算曲线与试验曲线自动比对与界面参数的持续优化。通过反演得到的内聚力参数代入不同钢丝埋深的拉拔模型，其拉拔力峰值与对应位移的计算结果与试验结果良好吻合，反演所得参数可真实反映钢丝-热熔胶黏结作用。
2024年06期 v.52;No.386 77-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1799K] [下载次数：50 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王彩华;尚泽阳;胡庆祥;刘帅;高立斌;
空心玻璃微珠/环氧树脂（HGM/EP）作为保温隔热材料，在极端温度下的服役状态非常重要。采用注模成型法制备了HGM/EP复合材料，分别在20、40、60、80℃温度下对不同HGM填充量的复合材料进行准静态压缩实验，测定了压缩强度、弹性模量等力学参数，并结合SEM对其破坏形貌与机理进行分析。结果表明：适当添加HGM可以提高HGM/EP复合材料的力学性能。当HGM填充量为50%时，HGM/EP的压缩强度最大为46.3 MPa。HGM填充量为70%时，HGM/EP的弹性模量最大为1 638.8 MPa。温度对HGM/EP复合材料的影响显著，20℃下HGM填充量较低时主要以环氧树脂基体弹塑性破坏为主。随着温度的升高和HGM填充量的增加，HGM破碎引发HGM/EP复合材料的脆性破坏。
2024年06期 v.52;No.386 84-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1434K] [下载次数：400 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 孙兆任;戈欢;陈庆柏;李剑锋;公维英;
以丙二醇为起始剂，双金属氰化物络合物（DMC）为催化剂，合成分子量12 000 g/mol和18 000 g/mol的聚醚多元醇。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、核磁共振氢谱（1H-NMR）及凝胶渗透色谱（GPC）等方法对产物结构进行表征。超高分子量聚醚多元醇具有分子量分布窄、不饱和度低等特点。探讨了起始剂的含水率、进料速度、聚合反应温度、搅拌转速等因素对聚合反应活性和产品指标的影响。当丙二醇起始剂水分含量≤0.06%、PO进料速度220～250 g/h、聚合反应温度控制在130～135℃之间、催化剂浓度30 mg/kg，能保证产品质量持续稳定。以制备的超高分子量聚醚多元醇为原料合成硅烷改性聚醚树脂（MS树脂）并配制MS胶。结果表明：MS树脂黏度适中，性能优异。
2024年06期 v.52;No.386 89-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 1350K] [下载次数：165 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 温继芳;
柔性传感器要求具有良好的拉伸性能、柔韧性和足够的灵敏度，以监测和传输运动中微小的应变变化。通过聚乙烯醇（PVA）和MXene合成了MXene/PVA复合水凝胶。扫描电子显微镜显示MXene在复合水凝胶中均匀分散。傅里叶变换红外光谱验证了MXene和聚合物之间的强氢键相互作用。制备的MXene/PVA复合水凝胶具有796%的有限拉伸应变和高达48.66 kJ/m~3的断裂能，表明其具有优异的力学性能。MXene/PVA复合水凝胶的电阻变化率与拉伸应变呈良好的线性响应（400%～800%），响应时间为0.3 s。这些优点使其能够实时监测人体的随机运动，如吞咽喉咙、弯曲手指、屈伸膝盖等。
2024年06期 v.52;No.386 94-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1541K] [下载次数：94 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]