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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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    一种耐久性超疏水涂层的制备及其在玻璃纤维上的应用

    刘楠周春才
    70-78页
    查看更多>>摘要：玻璃纤维因其轻质高强的特性在建筑、航空航天等诸多领域有着广泛应用.然而,玻璃纤维较强的亲水性使其易在潮湿环境中吸收水分,导致力学性能降低,进而缩短使用寿命.为了提高玻璃纤维的耐久性并拓展其应用范围,采用乳液聚合法,在交联剂二乙二醇二丙烯酸酯(DEGDA)的作用下,利用甲基丙烯酸甲酯(MMA)和乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)形成具有低表面能的球状聚合物交联网络结构,进而将硅烷偶联剂改性后的纳米SiO2粒子通过共价键与聚合物网络相连,在玻璃纤维表面构建了耐久性超疏水涂层.当有机硅组分VTES质量分数为30%,纳米SiO2组分质量分数为5%时,该涂层在玻璃纤维表面展现出优异的超疏水性,其水接触角可达154.6°±0.8°.经过10 d的酸碱溶液浸泡,48 h的紫外线照射和60次摩擦循环测试后,涂层的水接触角仍大于150°,表明该涂层具有良好的耐候性和机械耐久性.经过短暂的高温处理后,O2等离子体刻蚀的涂层可从超亲水状态恢复到超疏水状态,具有优异的自修复性能.实验结果表明,该涂层显著提高了玻璃纤维的耐久性,为玻璃纤维的长期稳定使用提供了有力保障.此外,该涂层还可应用于玻璃、泡沫铜、滤纸、海绵等多种基材,有望在更多领域得到广泛的应用.

    超疏水涂层交联结构纳米SiO2玻璃纤维耐久性耐候性自修复

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    基于灰色关联-熵权法的座体注塑工艺参数优化

    朱红萍王星星
    79-85页
    查看更多>>摘要：手持风扇底座具有复杂曲面与多筋结构等复杂的结构特征,这阻碍了材料的流动,可能会使产品产生熔接线、翘曲、体积收缩等缺陷,进而影响产品的表面质量和尺寸精度.为解决上述问题,通过理论算法与有限元仿真相结合开展风扇底座注塑工艺参数的优化研究.首先,根据产品特征确定了型腔数量及浇口位置,初步分析发现产品的缩痕指数相对较大;其次,以翘曲变形和缩痕指数为优化目标,建立中心复合试验方案并开展仿真分析,结合灰色关联与熵权法进行多目标优化,确定了工艺参数对灰色关联度影响的大小程度,依次为熔体温度、模具温度、注射时间、保压压力及保压时间;最后,确定最佳工艺参数组合为熔体温度225℃、模具温度30℃、注射时间5 s、保压压力20 MPa及保压时间30 s.相比初始方案,最佳工艺参数组合下的缩痕指数降低了30.79%,由于加强筋的存在翘曲变形优化前后相差较小.

    模流分析灰色关联度熵权法多目标分析模具设计

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    热历史对二氨基二苯甲烷型苯并恶嗪热性能的影响

    何东新张震刘承杰李浩宇...
    86-91页
    查看更多>>摘要：苯并恶嗪树脂是具有独特化学结构和优异性能的类酚醛热固性材料,在不同特殊场景具有很大发展和应用潜力.设定3种不同温度和时间模式的热处理工艺参数以获得不同热历史,用高温烘箱对含质量分数1%固化剂的4,4′-二氨基二苯甲烷型苯并恶嗪(MDA-BZ)和无固化剂MDA-BZ对比物进行同批次处理,分别比较同类型不同热历史和相同热历史不同类型固化物试样的热性能,达成方案以优化复合材料基体用MDA-BZ的固化工艺参数.用综合热分析仪在相同测试条件下测试不同试样的热性能.结果表明,热历史中温度增加和时间延长使无固化剂MDA-BZ的固化反应峰温升高,聚苯并恶嗪在600℃质量损失率增加,热稳定性降低.温度增加和时间延长对含质量分数1%固化剂MDA-BZ产生不同影响,发现质量分数1%固化剂在185℃(1 h)+205℃(1 h)处理条件下可促进MDA-BZ的开环固化反应,使失重起始温度提高,600℃质量损失率降低,热稳定性提高.加入质量分数1%固化剂与未加入固化剂的MDA-BZ具有不同降解机制.优选出MDA-BZ用于复合材料基体的固化工艺方案,即加入质量分数1%固化剂和185℃(1 h)+205℃(1 h)两段处理的组合工艺.

    苯并恶嗪热历史固化剂4,4′-二氨基二苯甲烷热性能

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    熨烫处理对3D打印成型件表面特性的影响

    王琛李靖瑶张晨赟朱玉...
    92-96页
    查看更多>>摘要：为了有效提高3D打印成型件的表面质量和美观度,通过熔融沉积成型(FDM)3D打印机挤出头对成型件表面进行熨烫处理,采用表面粗糙度测试、光泽度测试、颜色属性测试评价了熨烫处理对FDM成型件表面特性的影响.粗糙度测试结果表明,熨烫处理后FDM成型件的轮廓算术平均偏差Ra和轮廓最大高度Rz平均值分别降低了46.18%和37.36%;光泽度测试结果表明,熨烫处理后FDM成型件在20°,60°,85°入射角下的光泽度平均值分别提高了45.65%,31.63%,20.34%;颜色属性测试结果表明,熨烫处理后FDM成型件的色相H平均值基本保持不变,明度L*、彩度C*平均值分别增大了7.25%和6.14%.对比工业显微镜拍摄的细节放大图可见,与熨烫处理前较粗的表面纹理相比,熨烫处理后FDM成型件的表面纹理更加细密,质感更显光滑,其表面的凸起物得到有效去除,"缺陷"基本消失,光泽度有所提升,颜色显得更加明亮、鲜艳.因此,熨烫处理可以有效改善FDM成型件的表面特性,具有较高的应用推广价值.

    熨烫处理3D打印熔融沉积成型成型件表面特性

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    注塑模具螺旋式随形水路快速设计技术

    王静刘浩陈川刘彦国...
    97-103页
    查看更多>>摘要：针对目前注塑模具螺旋式随形水路设计过程复杂耗时且易出错的弊端,根据螺旋式结构的特点,结合水路设计经验提出了一种随形水路自动生成方法.该方法首先基于最小包围盒技术根据模具型芯大小生成辅助螺旋线,通过将螺旋线投影至模具型面的偏置面上,从而得到参考轨迹线.其次对参考轨迹线进行排序,并采用增量弧长法自动生成控制点,计算并比较参考轨迹线的首尾控制点至进出水口坐标点的距离,从而按照随形水路生长方向对所有控制点进行排序.最后调用样条曲线函数,按照顺序串起所有控制点生成轨迹线,沿轨迹线扫描形成冷却管道.以NX软件为平台,二次开发了随形水路自动设计模块与NX无缝衔接,实现了提出的全部算法.实例验证表明,该方法大幅度缩短了设计时间,减轻了设计人员的工作负担,提高了随形水路的设计效率和质量,具有一定的应用价值.

    二次开发模具设计随形水路螺旋式水路冷却系统

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    碎纸机收纳桶塑件的注塑模具设计

    姜炳春李振豪赵利平
    104-111页
    查看更多>>摘要：根据碎纸机收纳桶产品的外形特征与成型要求,设计了一副包括定模隧道滑块油缸抽芯机构、推板带斜顶抽芯机构、斜顶内带司筒和弹针顶出结构的复杂注塑模具.其中,推板带斜顶抽芯机构用于脱出塑件内观面上的两个倒扣,斜顶内带司筒和弹针顶出结构成功解决塑件内部的4个柱子倒扣的脱模问题,设置的定模隧道滑块油缸抽芯机构用于脱出塑件外观面上的倒扣.推板带动斜顶抽芯的同时完成塑件的顶出,在模具结构上省去了顶针板结构.模具在制作调试过程中,各项顶出抽芯机构无干涉,针对塑件成型时易出现的问题,通过进一步的模具结构优化设计加以解决.在模具投入使用后,已生产塑件产品达3万件,塑件尺寸精度及外观质量要求符合预期.

    碎纸机抽芯机构推板机构油缸斜顶内司筒顶出结构弹针结构

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    含双头旋转脱模机构的车用电池组件盖注塑模设计

    刘铁石熊建武王得胜汪伟芬...
    112-118页
    查看更多>>摘要：结合某车用电池组件盖塑件采用玻璃纤维改性聚醚醚酮自动化注塑的需要,针对该塑件中局部特征难以成型的问题,设计了一副含双头旋转脱模机构的注塑模具.模具中针对所使用改性材料流动性差而导致模腔充填存在潜在困难的问题,采用单一热浇口对模腔进行直接充填.针对塑件外表面成型后脱模困难问题,设计了5个侧抽芯滑块机构用于塑件外表面局部特征的成型与脱模,其中有2个侧抽芯滑块机构设计成二次抽芯滑块机构,有效地避免了侧抽芯时塑件局部特征的脱模变形和损伤.针对塑件圆弧面两侧都要实施旋转抽芯而圆弧形芯的驱动机构设计存在干涉导致机构设计难以进行的问题,设计了一种单油缸驱动双头旋转抽芯机构,机构中使用1个液压油缸通过两个传动滑块的改向动力传动,同步驱动了塑件圆弧面两侧两个圆弧滑块的同步抽芯,避免了驱动机构运动干涉问题.设计的模具为一种两板热流道模具,单次开模,保证了塑件的自动化注塑得以顺利进行.

    车用电池组件盖注塑聚醚醚酮玻璃纤维热流道模具设计旋转抽芯

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    高低温对碳纤维/环氧树脂复合材料高压气瓶的性能影响

    李玉峰赵积鹏张海于斌...
    119-125页
    查看更多>>摘要：为了获得T1000碳纤维/环氧树脂复合材料高压气瓶环境适应能力,有效地掌握气瓶高低温适应性固有规律,以容积50 L、工作压力30 MPa的复合材料气瓶(钛为内衬、碳纤维/环氧树脂为复合层)为研究对象,首先介绍了高低温循环下带压气瓶(在-40～80℃范围内成功通过热真空、热循环验证,具备高压承载能力)的热真空、热循环试验数据,然后采用与气瓶相同复合材料的拉伸试样(缠绕角分别为0°和90°),通过高低温极限摸底试验获得了复合材料经历不同梯度高低温后的拉伸性能数据,通过数据比对分析获得了高低温影响拉伸强度衰减的规律.同时,提出了一种高低温极限摸底试验的可靠性评估方法.结果表明,在-50～100℃范围内,试样拉伸强度及断裂伸长率变化较小;当温度高于100℃时,纤维和树脂的性能发生衰减,导致拉伸强度明显降低;当温度低于-50℃时,树脂的性能发生衰减,纤维受到的影响较小.试样高低温极限摸底试验的可靠度大于0.999,表明采用拉伸试样高低温拉伸强度数据的替代方式具有较高的等效性.

    复合材料高压气瓶T1000碳纤维缠绕气瓶环境适应性高低温影响

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    气田注醇用柔性复合管服役性能

    陈小飞杨文骆登茂丁晗...
    126-132页
    查看更多>>摘要：采用涤纶纤维增强尼龙内衬的柔性复合管在气田高压注醇环境中得到大量应用,随着服役时间的增加,管线本体老化和接头失效频发.为明确该类柔性复合管在气田注醇环境应用后性能变化及其工况适应性,针对服役前后柔性复合管各功能层,开展了形貌分析、理化性能分析及承压性能测试.结果表明,在高压注醇环境服役后复合管尼龙内衬层材料和涤纶纤维增强层材料外观发生了一定变化,外保护层龟裂.在甲醇介质作用下服役后的复合管尼龙内衬层材料初始热分解温度和熔融焓降低.甲醇介质经内衬层渗透进入柔性复合管夹层,聚酯纤维与醇类基团发生解聚反应,致使复合管服役后的纤维拉伸性能及在役管线爆破强度显著降低.管体爆破强度降低情况与纤维拉伸性能具有较好的一致性,且接头为薄弱部位.原有PA1212和PA66内衬材料不能长期适用于现场高压注醇工况环境,后期建议使用前针对内衬材料开展耐甲醇介质溶胀及渗透性能选材评价.

    尼龙聚酯纤维柔性复合管气田高压注醇

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    导电粒子掺杂纳米纤维复合膜的电磁特性及吸波预测

    葛贝贝李亮高苏微王慧萍...
    133-142页
    查看更多>>摘要：选用氧化锌、石墨烯和铜粉等导电粒子作为电磁介质,采用"静电纺丝+喷雾法"制备导电粒子掺杂聚乳酸纳米纤维复合膜,对复合膜的结构和电磁特性进行表征,并研究导电粒子种类及其含量、膜材厚度对复合膜电磁参数的影响,进而预测膜的吸波性能.结果表明,导电粒子掺杂复合膜的电磁参数特征与导电粒子含量有关,导电粒子质量分数增加,膜材的介电常数实部和虚部明显表现出增大的趋势,石墨烯掺杂复合膜具有较大的介电参数,介电损耗远大于磁损耗,石墨烯质量分数为25%的复合膜在膜材厚度为10.0 mm时的反射损耗为-27.51 dB.掺杂膜材厚度增加,同质量分数下反射损耗的峰值逐渐从高频向低频移动,复合膜倾向于选择吸收波长更长、频率更低的电磁波;导电粒子含量增加,最小反射损耗值逐渐减小,较多的导电粒子能够形成较完整的导电网络,极化能力和介电损耗增强,电磁损耗增加.反射损耗值和吸收带宽与导电粒子含量和膜材厚度有关,可通过调节导电粒子含量和膜材的厚度来调控膜材料的电磁吸收性能.

    导电粒子电磁特性吸波性能纳米纤维复合膜静电纺丝石墨烯

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