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工程塑料应用
工程塑料应用

王金立

月刊

1001-3539

epa@epa1973.com

0531-85878057

250031

济南市天桥区田庄东路3号

工程塑料应用/Journal Engineering Plastics ApplicationCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为专业技术性刊物。报道国内外工程用树脂、塑料及其复合材料、功能材料等高分子材料的研究、开发、加工与应用等方面的科研成果及技术改进经验。主要栏目有材料、加工、应用、测试、综术、简讯等，读者对象为从事高分子材料科研、生产及应用的工程技术人员及相关专业高校师生。
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    橡胶复合材料的Mullins效应

    宋义虎李承宇
    70-81页
    查看更多>>摘要：橡胶复合材料在大应变加载-卸载循环作用下总是发生应变软化和滞后性回复行为,即Mullins效应.该效应显著影响材料在循环载荷作用下的使役行为及其结构稳定性,但120年以来Mullins效应机理争议极大,其理论模型难以有效指导橡胶材料加工和Mullins效应调控.通过分析已提出的"填料结构"、填料-橡胶界面、橡胶相"破坏"等主要Mullins效应机理及其缺陷,结合Mullins效应所伴随的微观结构变化扼要介绍"破坏模型"及其理论的主要学术思想、应用和局限性,阐明理论研究分歧的主要原因.结合作者课题组的工作提出Mullins效应的黏弹性机制,展示若干Mullins效应调控策略,进一步展望理论研究和调控技术的发展方向.

    橡胶复合材料Mullins效应应变软化交联网络

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    乙酰丙酮锌催化扩链增容PBAT类玻璃体

    孙宝之刘家祺张靖淳刘可欣...
    82-88页
    查看更多>>摘要：与传统塑料相比,现有的聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)仍存在力学性能低、热稳定性和耐久性差的缺点.因此,为了增强PBAT的综合性能,利用乙酰丙酮锌催化环氧扩链剂ADR扩链增容PBAT类玻璃体,研究了催化剂含量对PBAT类玻璃体化学结构、分子量、热性能、力学性能和水解降解性能的影响.结果表明,PBAT的端羧基和端羟基与ADR的环氧基之间存在相互作用.乙酰丙酮锌的催化介入可以有效促进ADR上的环氧基团开环,导致生成大量交联支链结构和大量β-羟基,与PBAT上丰富的酯基之间发生酯交换反应,从而形成了更致密的交联网络结构.乙酰丙酮锌可在一定程度上提高PBAT类玻璃体的分子量,但降低了PBAT类玻璃体结晶温度和熔点.适量乙酰丙酮锌的加入可明显提升PBAT类玻璃体的力学性能,当乙酰丙酮锌质量分数为0.1%时,PBAT类玻璃体拥有最好的耐久性和水解降解性,在4次拉伸循环后仍能保持较高的断裂伸长率(684%)和拉伸强度(18.94 MPa).

    乙酰丙酮锌聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯环氧扩链剂ADR类玻璃体交联网络结构

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    SiO2/聚酰亚胺感光干膜的制备与性能

    张翠红唐衍超韩兵李铭新...
    89-94页
    查看更多>>摘要：为了获得一种高模量的感光干膜,将聚酰亚胺树脂、二氧化硅(SiO2)、交联剂、光引发剂、偶联剂等进行复配,制备了光敏聚酰亚胺胶液,再将该光敏性聚酰亚胺胶液涂布在载体聚酯薄膜上,经烘干、冷却,覆上聚乙烯薄膜,获得可制成空腔结构的高模量SiO2/聚酰亚胺感光干膜DF-B.对不同SiO2含量(胶液固体质量的百分数)的感光干膜的结构和性能进行测试和表征.结果表明,SiO2/聚酰亚胺感光干膜制备成功;随SiO2含量的增加,感光干膜DF-B的分辨率呈下降趋势,但当SiO2含量为45%时,对应的感光干膜DF-B3仍具有较高的分辨率(30 μm).DF-B固化膜的热分解温度和储能模量随SiO2含量的增加而提高,DF-B3在260℃时的储能模量可达4.2 GPa.感光干膜DF-A(聚酰亚胺干膜)和DF-B3所形成的空腔结构稳定,图案清晰.综上,感光干膜DF-B具有优异的分辨率、热稳定性和较高的模量,可制成微观空腔结构.

    感光干膜聚酰亚胺分辨率模量空腔

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    纳米凹凸棒石对酚醛复合材料摩擦学性能的影响

    王晓东李欢张嘎王小新...
    95-102,109页
    查看更多>>摘要：源自优质黏土矿物资源的一维凹凸棒石(AT)纳米纤维,可用于增强复合材料并改善其摩擦磨损特性.采用酚醛树脂(PF)模塑料塑炼工艺及热压成型工艺制备了AT纳米纤维混杂传统微米纤维如碳纤维(CF)、玻璃纤维(GF)及芳纶纤维(AF)增强PF复合材料,系统考察了AT纳米纤维的含量对微米尺度短切纤维增强PF复合材料压缩性能及多种工况下摩擦学性能的影响规律,利用扫描电子显微镜及能谱仪表征了摩擦界面原位生长转移膜的微观结构,探索了AT纳米纤维与微米纤维在干摩擦、油润滑和水润滑条件下可能的协同减摩抗磨作用机理.结果表明,AT与高模量纤维(CF,GF)表现出显著的协同增强作用,显著提高了PF复合材料的压缩强度.当AT纳米纤维质量分数为20%时,CF/AT/PF与GF/AT/PF的压缩强度分别可达407 MPa及400 MPa.干摩擦条件下,AT分别与CF和AF的复配使用促进了固体润滑特性转移膜的生长,提高了材料的自润滑性能;油润滑条件下,GF/AT/PF表现出最高的耐磨性能,GF减薄可能是主要的磨损机理;水润滑条件下,AF/AT/PF表现出最低的摩擦系数,而CF/AT/PF表现出最高的耐磨性能.

    凹凸棒石摩擦磨损纤维增强多重工况转移膜

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    改性纤维素纳米晶/PBAT复合材料的制备与性能

    苗庆王祖芳黄东王自庆...
    103-109页
    查看更多>>摘要：针对聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)力学性能和阻隔性能不佳的问题,采用醇-水溶液法制备了硅烷偶联剂改性的纤维素纳米晶(MCNC),将其作为填料与PBAT熔融共混获得MCNC/PBAT复合材料,考察了MCNC含量对复合材料微观结构和性能的影响.结果表明,MCNC抑制了PBAT分子链运动,降低了PBAT的结晶度,MCNC的质量分数为1%时,PBAT的结晶度降低至5.8%,另一方面,MCNC又可以通过异相成核促进PBAT结晶,显著提升了PBAT的结晶温度.少量MCNC可以在PBAT基体中均匀分散,增加复合材料的热稳定性,当MCNC的含量较高时,MCNC发生团聚,复合材料的热稳定性下降.当MCNC的质量分数为0.5%和1%时,复合材料的断裂伸长率由未加MCNC的446%升高至502%和478%;继续提高MCNC的添加量,MCNC/PBAT复合材料的断裂伸长率低于纯PBAT,这主要是因为高浓度的MCNC与PBAT间形成的刚性渗透网络结构增强了材料模量,降低了材料韧性.与纯PBAT相比,当MCNC的质量分数为1%时,复合膜的O2透过量和水蒸气透过量分别下降了31.1%和37.6%.

    聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯纤维素纳米晶改性复合材料性能

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    锂电池用芳纶涂覆隔膜的制备及其性能

    刘杲珺白耀宗马平川高飞飞...
    110-116页
    查看更多>>摘要：氮气气氛下,以对苯二胺、对苯二甲酰氯为单体,N-甲基吡咯烷酮为溶剂,氯化钙为助溶剂,合成了对位芳纶聚合物胶液.将芳纶胶液(固含量5%)和氧化铝(Al2O3)加入到N-甲基吡咯烷酮,进行高速分散,得到芳纶涂布液,将涂布液涂覆在聚乙烯多孔基材上,通过浸渍相反转的方法得到锂离子电池用芳纶涂覆隔膜.在芳纶基体中加入成核剂无机Al2O3后,能够促进异相成核,降低孔成核所需克服的自由能垒,增大相分离过程中成孔概率.结果表明,涂层中Al2O3的含量增大时,表面纤维致密性降低,孔尺寸增大,孔数量增多.当Al2O3与芳纶的质量比由1∶2变为5∶1时,单位涂层厚度Gurley值由33(s/100 cm3)/μm减小至10(s/100 cm3)/μm(减小了69.7%),透气度提升明显.当Al2O3与芳纶的质量比为1∶2时,热针刺面积由纯PE膜的6.22 mm2减小至0.36 mm2,相较于PE膜减小了94.21%,与此同时,130℃下芳纶隔膜的热收缩率也相应减小,表明使用芳纶涂覆PE膜能够提升PE膜在锂电池中使用过程中的安全性能.

    锂电池隔膜芳纶孔结构热针刺面积

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    生物基PA56/512于GF/PA66复合材料轨道扣件的应用

    甘典松刘跃军欧阳环胡天辉...
    117-121,134页
    查看更多>>摘要：采用熔融共混法制备了玻璃纤维(GF)/尼龙66(PA66)/生物基尼龙56/512(PA56/512)共聚物复合材料.考察了生物基PA56/512共聚物对复合材料综合性能的影响及其于轨道扣件产品应用效果.结果表明,PA56/512共聚物能明显改善复合材料的加工流动性能,促进GF的包覆及分散;提升复合材料的耐低温性能;解决GF/PA66复合材料吸水率偏高的问题.当PA56/512共聚物质量分数为20%时,复合材料的综合性能最佳.PA56/512共聚物的加入,提高了轨道扣件产品的绝缘性能、改善了制品外观,X射线测试结果表明,产品内部无气孔,满足轨道交通领域的应用要求.PA56/512共聚物的引入解决了传统尼龙复合材料吸水率高、强度与低温韧性无法兼顾问题,大幅拓宽了轨道扣件的应用范围.

    生物基尼龙尼龙56/512共聚物玻璃纤维熔融共混轨道扣件

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    马尾松、杉木木粉增强PE-HD复合材料的力学和蠕变性能

    伏修博徐海龙李利芬杨小慧...
    122-128,154页
    查看更多>>摘要：针对木塑复合材料(WPCs)在长期负载下的蠕变行为导致力学失效的问题,为明确WPCs的力学性能和蠕变特性,采用两步成型挤出法,制备7种马尾松木粉和杉木木粉增强高密度聚乙烯复合材料,分析和比较两种木粉的添加比例对WPCs的弯曲性能、动态力学性能和短期蠕变性能的影响,采用数理模型对WPCs蠕变随时间的变化进行模拟.结果表明,增强木粉中杉木木粉的含量越高,WPCs的弯曲性能越好,但是蠕变性能变差.杉木木粉在增强木粉中的质量分数为83.3%时,WPCs的储能模量最大,马尾松木粉含量逐渐减少时,WPCs的储能模量和损耗角正切值分别增大和减小.提高马尾松木粉的添加量有效地降低了WPCs在10%应力水平下的24 h应变值.Findley模型和ExpAssoc函数拟合WPCs的蠕变行为效果较好,修正后的ExpAssoc模型模拟效果更优,7种WPCs在10%应力水平下的拟合修正系数R2均在0.99以上.

    高密度聚乙烯木塑复合材料蠕变性能数理模型杉木马尾松

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    原位改性浇铸尼龙6复合材料的合成与表征

    夏学莲毛艳丽王光普史向阳...
    129-134页
    查看更多>>摘要：为了提高单体浇铸尼龙6(MCPA6)的综合性能,在MCPA6合成体系中添加乙烯-辛烯共聚物(POE)、聚氨酯包覆空心玻璃微珠(TPU@HGM)进行原位改性,制备了MCPA6/POE和MCPA6/POE/TPU@HGM复合材料,研究POE及POE/TPU@HGM对材料结构和性能的影响.傅里叶变换红外光谱表征结果显示合成的聚合物为MCPA6.力学性能测试结果表明,POE加入可提高材料的断裂伸长率和缺口冲击强度,但会降低拉伸强度;MCPA6/POE/TPU@HGM复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击强度与纯MCPA6相比分别提高了32.23%,110.07%,114.36%,实现了增强增韧的效果.POE和TPU@HGM的加入提高了复合材料分解温度和残炭率,热稳定性提高.此外,POE和TPU@HGM对复合材料中MCPA6的结晶有阻碍作用,使MCPA6的结晶温度降低、结晶速度减慢、结晶结构不完善、熔点降低.

    浇铸尼龙原位改性复合材料增强增韧

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    基于WOA-Stacking集成学习的注塑产品尺寸预测

    陈忠杭王舟挺沈加明胡燕海...
    135-141,163页
    查看更多>>摘要：在现有的基于机器学习的注塑产品尺寸预测模型中,存在单一模型预测精度不高的问题,为了提高实时监测注塑产品尺寸变化的精度,提出了一种基于鲸鱼优化算法(WOA)优化Stacking集成学习的注塑产品尺寸预测方法.首先,整合注塑过程收集到的数据,使用3σ准则进行异常值筛选,再通过随机森林法和互信息法选取关键的特征,作为后续模型的输入特征;其次,在Stacking集成学习框架中,选择K近邻、随机森林和轻量级梯度提升机作为基学习器,选择弹性网络回归作为元学习器,使用WOA优化各个基学习器中的超参数,构建WOA-Stacking集成学习预测模型;最后,将所提的模型应用到注塑产品尺寸预测并与其他模型进行对比分析,以验证本方法的有效性.以第四届工业大数据创新竞赛数据为例,在包含3种集成模型和3种单一模型的对比实验中,选择产品的三维尺寸作为预测目标,实验结果表明WOA-Stacking集成学习模型具有更高的预测精度和拟合能力.

    注塑尺寸预测鲸鱼优化算法Stacking集成学习特征选择

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