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工程塑料应用

工程塑料应用
  • 月刊 · 1973年创刊
  • ISSN:1001-3539
  • CN:37-1111/TQ
  • 主管:中国兵器工业集团有限公司
  • 主办:中国兵器工业集团第五三研究所
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Volume 54 期 7，2026 2026年第54卷第7期

  • 材料与应用

    王世豪, 吴磊, 张芃尧, 刘旭东, 朱艳, 张瑶瑶, 徐峰, 贾仕奎

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.07.001
    摘要：针对聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)固有的易燃缺陷，旨在开发兼具良好阻燃性能的生物可降解复合材料。通过碱木质素(AL)与二苯基次膦酰氯(DPPC)发生亲核取代反应，成功制备了生物基磷掺杂阻燃剂(AL-DPPC)，并采用熔融共混法将AL-DPPC添加到PBAT基体中，制备出生物可降解阻燃PBAT复合材料(PBAT/AL-DPPC)。接着，系统研究了AL-DPPC含量对复合材料结晶性能、力学性能、热稳定性以及阻燃性能的影响，并分析其阻燃机理。极限氧指数(LOI)结果表明，当AL-DPPC添加质量分数为5%和7%时，PBAT/AL-DPPC复合材料相较于纯PBAT 20.1%的LOI值分别提高至28.5%和29.5%；锥形量热仪测试结果表明，与纯PBAT相比，质量分数7% AL-DPPC改性的PBAT复合材料的最大热释放速率与总热释放量分别降低了33.5%和15.7%，火灾性能指数提高了44.4%，火灾风险显著降低。结晶性能测试结果发现，PBAT复合材料的结晶度随着AL-DPPC添加量增多呈现先增加后减小的趋势；残炭形貌观察表明，PBAT复合材料燃烧后形成的炭层相较于纯PBAT更加致密，可以有效提高材料的阻燃性能。综上所述，AL-DPPC可以在较低的添加量下赋予PBAT优异的阻燃性能，为制备高性能阻燃PBAT提供了一种有效途径。  
    关键词：聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯;碱性木质素;二苯基次膦酰氯;结晶;阻燃性能   
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    更新时间：2026-08-06

    党海春, 李秀荣, 李佳宣, 宋虹霞, 崔炫楠, 张宇航, 徐丽君, 董佳呈, 刘冰肖

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.07.002
    摘要：针对聚氨酯海绵(PUS)的疏水改性层脱落和疏水性衰减问题，本文在PUS发泡过程中引入不同形貌的疏水碳酸钙，并通过酸刻蚀处理，制备疏水性多孔骨架PUS，赋予其优异的油水分离性能。首先，通过改变氯化镁的含量，可控合成不同形貌的碳酸钙，并以十六烷基三甲基溴化铵为疏水改性剂，合成不同形貌的疏水碳酸钙；其次，采用一步自由发泡法，将不同形貌疏水CaCO₃掺入PUS体系，制得疏水改性PUS复合海绵；最后，将PUS/碳酸钙疏水海绵进行酸刻蚀，在PUS骨架表面和内部构筑微纳米孔穴结构，制备得到结构稳定的疏水性多孔骨架PUS。疏水碳酸钙的加入均提高了PUS的疏水性，而碳酸钙的形貌对PUS的吸油效果存在显著影响，聚氨酯/棒状碳酸钙海绵(PUS/RCC)对机油和食用油的吸附效率更高，刻蚀后的海绵(EPUS/RCC)对食用油、机油和用于模拟重油的四氯化碳的吸油倍率分别为29.9、29.5、55.5 g/g，与PUS相比分别提高了288%、392%和57.7%。球状碳酸钙和纳米碳酸钙改性PUS对四氯化碳的吸油倍率明显提高，尤其是刻蚀后的纳米碳酸钙改性疏水PUS，吸油倍率可达60.5 g/g，显著高于其他形貌改性样品，表现出对重质油的优异吸附能力。此外，在EPUS/RCC材料 的5 次吸油-挤出循环中，三种油品的吸附容量无显著衰减，且吸附回收率多次循环后稳定在100%，表明EPUS/RCC材料具备优异的循环稳定性与重复使用性。油水分离试验测得，PUS/RCC疏水海绵对油、水的分离效率分别可达96.9%、98.6%，分离效果突出。  
    关键词：不同形貌;碳酸钙;聚氨酯海绵;疏水亲油性;多孔骨架   
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    更新时间：2026-08-06

    齐高赟, 罗钟琳, 王标兵

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.07.003
    摘要：聚乳酸(PLA)作为一种生物可降解高分子材料，因其易燃、成炭能力差及燃烧时严重熔滴等问题，限制了其在高端领域的应用。以二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMPA)和天然氨基酸精氨酸(Arg)为原料，在水溶液中合成了一种新型生物基阻燃剂D5Arg。通过熔融共混法制备了PLA/D5Arg复合材料，考察了PLA/D5Arg复合材料的燃烧行为、阻燃性能及机理。傅里叶变换红外光谱和核磁共振氢谱测试证实了D5Arg的成功合成。阻燃性能测试表明，添加4.8% D5Arg后，PLA/D5Arg-5复合材料的极限氧指数达25.7%，垂直燃烧测试达V-0级，有效抑制了熔滴引燃。热重分析显示，D5Arg降低了PLA复合材料的热分解速率，使其在800 ℃下的残炭率从纯PLA的0.09%提升至1.12%,提高了11.4倍。锥形量热测试结果表明，与纯PLA相比，PLA/D5Arg-5材料的总热释放量降低约9.54%，总烟释放量降低约26.9%，平均有效燃烧热降低约16.1%，表现出良好的抑烟和阻燃效果。热重-红外分析表明，D5Arg受热时产生含磷挥发物、NH3和CO2等，在气相中淬灭活性自由基，并稀释可燃性气体和热量。残炭形貌与X射线光电子能谱分析表明，D5Arg催化PLA形成表层致密且富含磷、氮元素的残炭层，有效阻隔热量与氧气传递，从而发挥凝聚相阻燃作用。添加阻燃剂后的PLA复合材料拉伸强度下降，冲击强度略有提升。本研究为开发高性能、环境友好的阻燃PLA材料提供了一种简便高效的制备策略。  
    关键词：聚乳酸;二乙烯三胺五甲叉磷酸;精氨酸;生物基阻燃剂;阻燃性能   
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    更新时间：2026-08-06

    黄烨婷, 王东, 宋如, 余敏, 韩小瑜

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.07.004
    摘要：针对单一光致变色材料功能单一、供体-受体斯坦豪斯加合物(DASAs)在紫外光辐照下易发生不可逆降解的技术难题，融合螺吡喃(SP)正光致变色与DASAs负光致变色特性，通过烷基链共价偶联策略，设计合成了新型光响应SP-DASAs共价偶联化合物SD。采用核磁共振波谱、高分辨质谱、紫外-可见吸收光谱表征SD结构与光响应性能，系统探究溶剂效应、暗态平衡稳定性及光致变色行为，结合对照实验和物理混合实验对SP与DASAs单元的相互作用机制进行初步探索，最后对共价偶联化合物SD在高分子领域的潜在应用进行研究。结果表明，SD具有显著溶剂变色效应，低极性溶剂中暗态稳定性优异，365 nm紫外光可选择性激发SP单元开环，一定程度上缓解DASAs的氧化降解，提升DASAs单元紫外结构稳定。基于该致变特性，SD可与聚氨酯树脂复合制备光控书写薄膜与动态二维码防伪材料，实现紫外光驱动的可逆图案化显示与信息加密。该共价偶联策略提升了DASAs的紫外稳定性，为高稳定光致变色体系的分子设计与性能调控及其在智能响应高分子材料中的应用提供研究新思路。  
    关键词：螺吡喃;供体-受体斯坦豪斯加合物;光致变色;智能材料;光响应行为   
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    更新时间：2026-08-06

    苗桐滔, 王孜瑶, 于城宸, 孙国华, 梁爽, 于昕然

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.07.005
    摘要：构建了一种含动态二硫键与氢键协同作用的聚氨酯脲(PUU)体系，以解决PUU弹性体(PUUE)在实现高强度、高延展性与高效自修复性能协同方面存在的结构调控困难的问题。为此，以聚己内酯(PCL)和双(2-羟乙基)二硫化物(HEDS)为软段，通过异佛尔酮二异氰酸酯反应并采用间苯二甲酸二酰肼扩链，制备了不同配比的自修复PUU弹性体(SPUUE)材料。利用光谱及衍射技术对SPUUE材料进行了结构表征，结果证实了异氰酸酯基团已完全反应，二硫键被成功引入；且在特定配比下出现明显的结晶结构，表明材料网络结构明确且具有可调性。SPUUE材料在270 ℃以下表现出良好的热稳定性，其热分解温度随二硫键含量增加而降低，而玻璃化转变温度则呈上升趋势。其中，PCL与HEDS物质的量比为8∶2(SPUUE1)的样品表现出最优的综合力学性能，拉伸强度达48.4 MPa，断裂伸长率达923%，撕裂能为160.77 kJ/m²。循环拉伸结果表明，当应变超过400%时，能量耗散显著增加，体现出优异的耗能能力。自修复试验表明，修复效率随温度升高而提高。在90 ℃修复3 h后，SPUUE1样品的拉伸强度与断裂伸长率修复效率分别达到98.4%和99.9%。循环回收结果显示，其首次回收拉伸强度保留率为89.6%，5次回收后仍达70.1%。结果表明，通过调控软段比例与引入动态二硫键，可实现PUUE材料在力学性能、自修复性能及循环稳定性之间的有效平衡。  
    关键词：聚氨酯脲;自修复;可回收;二硫键;氢键   
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    更新时间：2026-08-06

    苗蔚, 王金瑞, 王少帅, 李金玲, 程文喜, 宋伟强, 王韬, 王晨宇

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.07.006
    摘要：聚乳酸(PLA)是一种可完全生物降解的绿色包装材料，在食品保鲜包装领域应用前景广阔。但纯PLA存在力学性能不足、无抗菌活性等缺陷，严重限制了其产业化推广。为改善PLA综合性能，本文以马来酸酐(MAH)-丙烯酸丁酯(BA)共聚物(PBM)为增容剂，采用熔融共混结合热压工艺，制备PBM添加质量分数为0.5%~2%的PLA/ZnO/PBM纳米复合薄膜，并以纯PLA与PLA/ZnO薄膜作为对照。采用多种表征方法系统探究PBM掺量对复合薄膜结构与性能的影响，并通过西蓝花保鲜试验评价其实际应用效果。核磁共振氢谱测试证实，产物为PBM。差示扫描量热与热重测试表明，PBM可有效提升复合材料的结晶度与热稳定性；力学测试显示，PBM可同步改善薄膜的强度与韧性，当添加质量分数为1%时，薄膜的拉伸强度可达74.06 MPa，为PLA/ZnO薄膜的1.25倍，证明PBM显著改善了纳米ZnO在PLA基体中的分散性并增强了界面相容性。抗菌测试表明，ZnO可赋予薄膜抗菌性能，PBM能进一步强化抗菌效果，PBM添加质量分数为1.5%时，薄膜对金黄色葡萄球菌与大肠杆菌的抗菌率分别达92.27%和93.55%。西蓝花保鲜实验证实，该复合薄膜可有效降低果蔬贮藏期失重与腐烂程度，延缓黄化与衰老进程，将西蓝花的货架期延长至6天。本研究有效弥补了纯PLA的性能短板，为高性能可降解食品包装材料的开发应用提供了可靠实验依据。  
    关键词：聚乳酸;纳米氧化锌;马来酸酐-丙烯酸丁酯共聚物;增容;抗菌活性   
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    更新时间：2026-08-06

    孔轶儒, 梁兵, 龙佳朋

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.07.007
    摘要：以二氯甲烷为溶剂，加入苯膦酰二氯和乙二胺(EDA)，合成了含磷、氮元素的阻燃固化剂PN-EDA，并以其固化环氧树脂(EP)制备得到阻燃型EP复合材料。采用傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱等对PN-EDA的结构进行了表征；通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧测试等评价了EP复合材料的阻燃性能；利用扫描电子显微镜观察了燃烧后残炭的形貌；采用拉力试验机和冲击试验机测试了复合材料的力学性能。结果表明，随着PN-EDA添加量的增加，PN-EDA/EP复合材料的LOI值逐渐提高。当磷含量0.64%时，LOI值达到28.4%，较未添加PN-EDA的EP (20.1%)显著提升，垂直燃烧等级达到V-0级，且无熔滴现象。锥形量热测试表明，与未添加PN-EDA的EP材料相比，PN-EDA/EP (磷含量0.64%)材料的热释放速率峰值从620 kW/m2降至286 kW/m2，降低了53.9%；总热释放量从121 MJ/m2降至52 MJ/m2，降低了57.0%，防火性能指数由0.176 s·m2/kW提高至0.255 s·m2/kW，表明PN-EDA显著抑制了燃烧过程中的热释放。力学性能方面，随PN-EDA用量增加，EP复合材料的拉伸强度和弯曲强度呈上升趋势，冲击强度略有下降。当磷含量为0.64%时，EP复合材料拉伸强度达70.64 MPa，弯曲模量为5 408.59 MPa，冲击强度为8.50 kJ/m2，综合力学性能良好，适用于高强度、高刚性应用场景。  
    关键词：环氧树脂;合成;复合材料;阻燃性能;力学性能   
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    更新时间：2026-08-06
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