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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 3，2026 2026年第54卷第3期

  • 材料与应用

    杨来侠, 梅富森, 余浩诚, 高扬, 李素丽, 陈祯

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.03.001
    摘要：针对环氧树脂(EP)涂层在重防腐领域因纳米填料易团聚造成分散不均匀导致长效服役稳定性差的关键问题，本研究以氧化石墨烯(GO)、纳米α-Fe2O3和聚苯胺(PANI)为功能组分，采用原位聚合法合成了GO/Fe2O3/PANI(GFPA)复合材料，实现了填料在EP基体中的均匀分散，系统探究了复合材料对环氧涂层力学性能与长效防腐性能的调控机制。对GO/Fe2O3/PANI的微观结构与物相组成进行表征，随后将其作为功能填料添加至环氧树脂中通过附着力测试、耐磨性测试、铅笔硬度测试及电化学方法评估复合涂层的综合性能。研究表明，当GO/Fe2O3/PANI添加量为质量分数1.5%时，涂层的综合性能最为优异，附着力提升至16.58 MPa，较纯环氧涂层提高59.1%；耐磨性测试质量损失降低至42.9 mg；漆膜铅笔硬度达到3H。电化学测试显示，该涂层的腐蚀电流密度低至6.21×10-9 A/cm2，缓蚀率高达99.51%；在质量分数3.5% NaCl溶液中浸泡1 440 h后，低频阻抗仍高达2.12×1010 Ω·cm2，较浸泡初期仅降低39%，展现出卓越的长效腐蚀抑制能力。  
    关键词：氧化石墨烯;聚苯胺;环氧树脂;金属腐蚀;重防腐涂层   
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    更新时间：2026-04-14

    赵庆庆, 王帅, 胡馨, 瞿伦君

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.03.002
    摘要：针对锂电池在新能源汽车及储能领域应用中日益凸显的安全问题，开发耐高温、长循环寿命的锂电池隔膜至关重要。以2，2'-二(三氟甲基)联苯二胺(TFMB)和4，4'-氧双邻苯二甲酸酐(ODPA)为原料，采用化学法合成含氟聚酰亚胺(FPI)，通过调控静电纺丝工艺制备了纤维直径分别100、200、300 nm和400 nm左右的隔膜FPI-100、FPI-200、FPI-300、FPI-400，系统探讨了隔膜纤维直径、形貌、热学性能和电化学性能对锂电池性能的影响。结果表明，与商用聚丙烯(PP)隔膜相比，FPI隔膜展现出优异的耐高温性和抗收缩性；FPI系列隔膜的孔隙率81%±2%左右，与电解液的接触角均小于20°，对电解液的吸收率超过400%；纺丝纤维的直径对FPI隔膜的电化学性质有着重要的影响，FPI-200隔膜的综合性能最优，离子电导率和Li+离子迁移数分别为3.80×10-4 S/cm和0.39。电池充放电测试结果显示，以FPI-200隔膜组装的半电池在2 C下能实现稳定循环600次以上，放电容量达110 mAh/g，库仑效率保持94%以上；以FPI-200隔膜组装的对称电池在0.02 mA/cm2电流密度下可稳定循环550 h以上。制备的FPI隔膜的综合性能均优于PP隔膜，为设计兼具耐高温与长循环寿命的锂电池隔膜提供了参考。  
    关键词：含氟聚酰亚胺;静电纺丝;纤维直径;隔膜;锂电池   
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    更新时间：2026-04-14

    胡浩田, 陈济航, 王骏, 张亚辉, 谷小军, 朱继宏, 张卫红

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.03.003
    摘要：智能折纸结构是融合传统折纸几何的可折展特性与智能材料可控响应特性的创新结构体系。该类结构既保留了折纸结构高效折叠与展开的核心优势，又能在外界刺激下实现自适应驱动与形态重构，在航空航天、智能装备等工程领域展现出巨大应用潜力。其中，克鲁斯林结构作为典型折纸构型，因轴向位移自由度灵活、力学性能优异，为变体机翼等动态结构设计提供了新思路，本文围绕克鲁斯林智能折纸结构的设计、制备与性能展开系统研究。首先，定义克鲁斯林单元核心结构参数并提出芯子设计方法，采用4D打印技术，使用聚乳酸(PLA)作为实验载体并打印折纸基本单元，验证其形状记忆变形特性。而后，基于ABAQUS有限元软件，引入Prony级数与Williams-Landel-Ferry(WLF)方程，利用结构的黏弹性力学特性与时温等效特性模拟结构的形状记忆行为，并针对克鲁斯林芯子设计偏动式与全动式变形模式。最后，结合材料冷却定型特性，对芯子结构开展常温下的压缩试验。结果表明，打印单元形状记忆行为良好，100 ℃下恢复时间较80 ℃缩短22.3%，循环次数增加会延长恢复时间并降低最大恢复角度；对结构的形状记忆模拟中，发现结构升温加载时应力应变骤升，冷却定型后应力微降、应变稳定，再次升温恢复形状时产生残余应力应变，且芯子的两种变形模式均能实现出色形状记忆驱动。平压试验显示，Ⅱ型克鲁斯林芯子比Ⅰ型在比吸能、平均压溃力、弹性段峰值力及弹性段行程分别提高了30.3%、32.45%、64.38%和46.65%。，为智能克鲁斯林结构工程应用提供数据支撑。  
    关键词：折纸结构;克鲁斯林;4D打印;形状记忆效应;有限元模拟;吸能   
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    更新时间：2026-04-14

    李如意, 周燕飞, 韦相宇, 刘可

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.03.004
    摘要：以超支化聚酯C100为流动促进剂提升聚酰胺6 (PA6)、含磷共聚PA6 (CoPA6)的流动性能与阻燃性能，采用双螺杆挤出机共混挤出制备了C100添加量为1~4 phr的PA6/C100与CoPA6/C100复合材料。为探究C100对PA6、CoPA6性能的影响，对复合材料的熔融结晶行为、流变特性、阻燃性能及力学性能进行了系统表征。结果表明，适量C100的引入有异相成核作用，促进PA6及CoPA6在更高的温度下结晶；C100有助于提升熔体的流变性能，当添加量为4 phr时，PA6和CoPA6在低频段(0.1 Hz)的黏度降幅分别为81%和73%，在高频段(100 Hz)仍保持76%和79%的显著降幅；PA6与CoPA6的拉伸强度随C100的引入呈现先升高后降低的趋势，当C100添加量为3 phr时，CoPA6/3phrC100的拉伸强度由CoPA6的68.3 MPa降至66.9 MPa，但断裂伸长率由115.5%提高至171.8%；C100可显著提升材料的阻燃性能，CoPA6/3phrC100和CoPA6/4phrC100的极限氧指数由CoPA6的26.4%分别提升至29.6%和30.4%、垂直燃烧测试均达到UL 94 V-0级，这是因为C100能有效提升熔体的流动性能，在燃烧时可促进带焰熔体滴落及时带走燃烧区域热量，抑制火焰蔓延，从而提升材料的阻燃性能，为开发阻燃聚酰胺材料提供了新思路。  
    关键词：聚酰胺6;超支化聚酯;流变特性;阻燃性能;力学性能   
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    更新时间：2026-04-14

    牛莉, 罗延龄, 张新建, 孙燕

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.03.005
    摘要：采用原子转移自由基聚合(ATRP)法，设计并合成了一种具有pH响应性与生物可降解性的A2BA2型双亲性嵌段共聚物(聚N-异丙基丙烯酰胺)2-嵌段-端羟基聚丁二烯-嵌段-(聚N-异丙基丙烯酰胺)2[(PNIPAM)2-b-HTPB-b-(PNIPAM)2]。采用傅里叶变换红外光谱确认其结构，并通过透射电子显微镜、激光粒度分析等手段表征其自组装行为。结果表明，该共聚物在水中可自发形成球形核壳胶束，粒径小于200 nm，临界胶束浓度为9.37 mg/L，且表面具有负的电位值，稳定性良好。胶束的透光率随pH值变化发生显著转变，相变点位于pH=5.77，与肠道生理pH范围(5.6~7.4)相匹配。体外释放研究表明，载药胶束在模拟胃部环境(pH=1.6)中释放缓慢(96 h累积释放约32%)，而在肠道环境(pH=5.8和7.2)中释放显著加速(分别达81%和73%)，呈现明显的“胃稳肠释”特性。细胞毒性实验进一步证实，载药胶束在pH=1.6环境下对HT-29人结肠癌细胞毒性较低，而在pH=5.8和7.2条件下能有效杀伤癌细胞。本研究构建的胶束载体兼具pH响应性、生物可降解性与良好的生物相容性，为口服疏水药物的肠道靶向递送提供了一种具有潜力的新策略。  
    关键词：原子转移自由基聚合;嵌段共聚物;自组装;胶束;pH响应性;药物释放   
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    更新时间：2026-04-14

    张志勇, 万里鹰, 周娜, 游旦, 何树娟, 邹豪

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.03.006
    摘要：为提升环氧树脂耐热性与韧性以满足其在极端条件下长期使用的需求，选用二官能团环氧树脂(E-51)与四官能团环氧树脂(TGDDM)复配，通过改变二者质量比调控TGDDM/E-51(TE)体系的交联密度，当TGDDM与E-51的质量比为3∶7时(TE3-7)，体系展现出最佳的综合性能，初始分解温度(T5%)为368 ℃，玻璃化转变温度(Tg)为242 ℃，拉伸韧性为1.37 MJ/m3，拉伸剪切强度为10.1 MPa，交联密度(vc)为2.96×10-3 mol/cm3。进一步引入可溶性端胺基聚酰亚胺(PI)，制备EP-PI体系胶黏剂。采用傅里叶变化红外光谱与非等温差式扫描量热分析研究PI含量变化对TE体系固化行为的影响，发现PI的加入显著改变了体系的固化反应进程，PI端链上的伯胺与E-51、TGDDM预聚体发生了界面偶联反应，同时促进了聚酰亚胺-环氧网络的构建。系统考察不同PI含量对TE3-7体系热性能、力学性能、黏接性能的影响。当PI添加量为TE3-7质量的2.5%时，改性胶黏剂表现出最优的综合性能：拉伸强度提升至69.3 MPa，拉伸韧性达1.53 MJ/m3，同时T5%提高至384 ℃，vc提升显著，达到3.28×10-3 mol/cm3，拉伸剪切强度为7.12 MPa。以上结果表明，PI的引入可同时提升TE体系环氧胶黏剂耐热性与韧性。  
    关键词：界面偶联;耐高温;交联密度;胶黏剂;聚酰亚胺   
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    更新时间：2026-04-14

    陈靖瑀, 刘德钰, 余书发, 明诗怡, 黄冰月, 黄伟江, 王奎, 严伟

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.03.007
    摘要：采用硬脂酸湿法改性无水磷石膏，将改性产物(mPG)与水性聚氨酯(WPU)混合制备mPG/WPU复合材料，并对复合材料的微观形貌、力学性能、流变性能及阻燃性能进行测试与表征。结果表明，硬脂酸可成功对无水磷石膏进行表面改性。复合材料中mPG添加量为WPU质量的7%时，mPG在复合材料断面出现局部团聚现象，但与WPU基体界面融合较好，无脱黏间隙；随着mPG含量进一步增加，其团聚现象加剧且与基体发生脱黏，导致复合材料力学性能下降。另外，随着mPG含量的提高，复合材料的残炭率逐渐上升，700 ℃残炭率可达19.92%。流变性能结果表明mPG/WPU复合材料的储能模量、损耗模量、复数黏度都优于纯WPU；添加WPU质量7%的mPG时，复合材料的拉伸强度达到最优；垂直燃烧测试与微型量热测试结果证实，mPG的加入可显著提升WPU的阻燃性能，添加WPU质量10%的mPG时，复合材料的热释放速率峰值达到最小值231.0 W/g，垂直燃烧等级为V-0级、极限氧指数为27.8%。  
    关键词：无水磷石膏;硬脂酸;水性聚氨酯;阻燃性能;力学性能   
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    更新时间：2026-04-14
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