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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 9，2026 2026年第54卷第9期

  • 材料与应用

    穆星宇, 骆茂丹, 马仕凯, 宝冬梅, 高成涛, 周国永, 张玉鹏

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.09.001
    摘要：为有效降低环氧树脂(EP)燃烧过程中的热释放和烟释放水平，提高其阻燃性能，以香草醛(VA)、异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)和9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS)为原料，设计并合成了一种含有DOPS/三嗪三酮结构的阻燃剂TGVD，并将其引入EP中制备EP/TGVD阻燃复合材料。通过极限氧指数(LOI)、UL 94垂直燃烧、锥形量热、热重(TG)分析和力学性能测试，评价EP/TGVD复合材料的阻燃性能、热稳定性和力学性能，并结合扫描电子显微镜、激光拉曼光谱及热重-红外联用技术深入探究其阻燃机理。测试结果表明，当TGVD质量分数为12%时，EP/TGVD的LOI值达到33.0%，且通过UL 94 V-0级测试，阻燃性能显著提升。相较于纯EP，EP/TGVD-12的热释放速率峰值、总热释放量和总烟生成量分别降低49.17%、36.79%和37.90%，说明TGVD可以有效抑制EP燃烧过程中的热量和有毒烟气释放；TGVD可有效促进EP成炭，TG分析中EP/TGVD-12在700 ℃时的残炭率由纯EP的19.06%提高至33.59%；与纯EP相比，其弯曲、拉伸和缺口冲击强度分别提高了22.86%、23.45%和41.58%。阻燃机理研究表明，TGVD在燃烧过程中可促进EP形成连续致密的膨胀炭层，发挥凝聚相阻燃作用；同时通过自由基猝灭和稀释作用，增强气相阻燃效果。综上，TGVD具有气相-凝聚相协同阻燃机理，同步优化了EP的阻燃性能和力学性能。本研究为磷杂菲/三嗪三酮协同阻燃剂的分子设计与实际应用提供了参考。  
    关键词：环氧树脂;DOPS;三嗪三酮;阻燃机理;协同阻燃   
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    更新时间：2026-10-10

    李沛泽, 林祥德

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.09.002
    摘要：为解决柔性应变传感器在高灵敏度、宽线性工作区和长期稳定性之间难以兼顾的问题，本文以静电纺丝制备的热塑性聚氨酯(TPU)纳米纤维膜为柔性基底，通过超声吸附将炭黑(CB)锚定于纤维表面，并引入漆酚(U)作为界面黏附与固化调控组分，进一步构筑纳米铜-CB杂化导电网络，获得TPU/U-Cu-CB复合敏感层。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、接触角测量及力学和电学性能测试对复合材料的微观形貌、化学结构、表面润湿性及传感性能进行了表征。结果表明，当漆酚、纳米铜和CB的质量比为2∶1∶1时，复合体系兼顾了较高强度和良好延展性；所制备传感器在0~100%应变范围内表现出较高的线性响应，灵敏度为18.25，响应/恢复时间约为400 ms，且输出信号在连续循环加载测试中未出现明显波动。此外，该传感器可用于监测手指弯曲、膝关节运动及发声等人体活动。研究表明，漆酚界面改性结合金属-碳杂化导电网络，有助于提高传感器的灵敏度与循环稳定性，为工程塑料基柔性应变传感器的设计提供了新思路。  
    关键词：柔性应变传感器;静电纺丝;热塑性聚氨酯;漆酚;纳米铜;炭黑;运动监测   
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    更新时间：2026-10-10

    雷婷, 杨园园, 沈超, 秦青青, 李剑, 邵会菊, 韦福建, 丁小艳, 武晓, 秦舒浩

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.09.003
    摘要：针对传统非溶剂诱导相分离(NIPS)法制备聚偏氟乙烯(PVDF)膜时易形成指状大孔、孔结构不均匀的问题，为构筑均一海绵状孔结构并改善膜的长期运行稳定性，在PVDF/N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)铸膜体系中引入甘油三乙酸酯(GTA)调节铸膜液组成及相分离过程，并进一步考察聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分子量及制膜过程中的空气停留时间对PVDF膜孔结构和分离性能的影响。结果表明，在空气停留时间为0 s时，随着GTA含量增加，铸膜液黏度升高，膜截面指状孔逐渐减少并向均一海绵状孔结构转变，同时膜表面开放孔增多，孔径和孔隙率增大；当GTA与DMAc质量比为1∶1时，膜截面基本形成海绵状孔结构，孔隙率由31.36%提高至39.62%。在相同空气停留条件(t=0 s)下，进一步引入PVP(K17、K25、K30、K90)后，膜总体保持海绵状孔结构，随PVP分子量增加，纯水通量提高而牛血清白蛋白(BSA)截留率总体下降；添加PVP K90时，膜中出现明显的大孔和指状孔，纯水通量达到763.67 L/(m2·h)，BSA截留率降至28.78%，表现出明显的trade-off效应。随着空气停留时间由0 s延长至120 s，不同配方膜的表面及截面孔结构进一步发生变化，平均孔径和孔隙率总体呈增加趋势；其中GTA含量较高的膜仍以海绵状孔结构为主。与此同时，各体系膜的纯水通量和BSA截留率呈现明显的配方依赖性，表明膜性能受到孔径分布、孔道连通性及截面形貌等结构因素共同影响。24 h循环过滤过程中，PVP K30改性膜(MP3，t=120 s)通量由420.92 L/(m2·h)降至383.60 L/(m2·h)，降幅仅为8.87%，明显低于相同空气停留时间下未添加GTA和PVP的对照膜(M1，t=120 s)的65.40%降幅，且过滤后PVP K30改性膜MP3表面及截面未观察到明显BSA沉积，表现出较好的长期运行稳定性。本研究表明，通过调节溶剂组成、PVP分子量及相分离前的空气停留过程，可有效调控PVDF膜的相分离行为与孔结构，为海绵状孔PVDF膜的结构设计和性能调控提供实验依据。  
    关键词：聚偏氟乙烯;甘油三乙酸酯;海绵孔;非溶剂诱导相分离;延迟分相   
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    更新时间：2026-10-10

    郭龙龙, 冒爱民, 李得兴, 马军, 王公应, 王自庆

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.09.004
    摘要：针对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)存在功能性不足和应用领域窄等问题，通过一锅法熔融缩聚制备了一种聚甲基三氟丙基硅氧烷(PMTFPS)共聚改性PET共聚酯(FPET)，系统探究了PMTFPS含量对共聚酯结构与性能的影响。通过核磁共振氢谱、特性黏度测试、差示扫描量热、热重分析等对FPET的结构和性能进行表征。结果发现，通过一锅法可以将PMTFPS共聚到PET分子链结构合成FPET，特性黏度分布在0.52~0.71 dL/g之间。PMTFPS由于异相成核效应促进了PET的结晶能力，提升了其熔点；PMTFPS与PET的表面能差别较大，在热力学驱动下PMTFPS迁移到FPET表面，形成富含F和Si元素的表面层，富含F和Si表面层对氧扩散的有效阻隔，可以显著提升FPET的热氧稳定性。另外，通过调控PMTFPS的含量还可以实现对FPET表面疏水性能的有效调控。当PMTFPS质量占对苯二甲酸的15%时，获得FPET-15%材料表现出明显的高频低介电性能，在10 MHz高频下介电常数和介电损耗因子分别为3.21和0.025，分别较PET降低了1.83%和21.88%，这归因于—CF3基团的低极化率与柔顺硅氧主链增大自由体积，共同降低了偶极子密度及弛豫损耗。  
    关键词：聚对苯二甲酸乙二酯;含氟硅氧烷;共聚改性;表面性能;介电常数   
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    更新时间：2026-10-10

    贺雅悦, 刘冰肖, 董效岐, 刘轩, 陈松, 王建业, 李宇婷, 谢杰

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.09.005
    摘要：聚氧化乙烯(PEO)基聚合物电解质室温离子电导率较低(通常低于10-5 S/cm)，难以满足固态电池实际应用需求。针对这一问题，本研究基于分子结构调控思路，采用自由基原位聚合策略，以聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)为柔性链段及交联组分、丙烯酸六氟丁酯(HFBA)为氟化功能单体、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)为增塑组分，通过调控三种单体的物质的量比，构建系列氟化聚合物电解质(FPE)，以优化链段运动能力与离子迁移行为。同时，以玻璃纤维(GF)膜为支撑体，增强电解质膜的结构稳定性。结果表明，当上述三种单体物质的量比为1∶2∶2时，FPE综合性能最佳：其玻璃化转变温度为-39.2 ℃，呈现无定形态，有利于室温离子传输；FPE与玻璃纤维膜(GF)复合后拉伸强度相较GF提升约3.4倍；室温离子电导率达2.16 mS/cm，较PEO体系提升2个数量级；锂离子迁移数为0.44；电化学稳定窗口为5.2 V。基于该电解质的磷酸铁锂(LFP)/FPE/Li电池在2 C倍率下循环300圈后容量保持率约80%，循环过电位稳定，展现出优异的循环稳定性。该LFP/FPE/Li电池高倍率循环后容量恢复能力较强，倍率性能最优。该氟化调控及复合策略为高性能氟化聚合物电解质的可控制备及固态锂金属电池的可靠性提升提供了实验依据。  
    关键词：锂金属电池;氟化聚合物;电解质;离子传输;循环性能   
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    更新时间：2026-10-10

    侯露, 徐玉平, 杨小妹, 张磊

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.09.006
    摘要：为开发面向生物医学、农业或食品工业领域的天然多糖基功能材料，以黄原胶(XG)为主链，丙烯酰胺(AM)和衣康酸(IA)为功能性单体，硝酸铈铵(CAN)为引发剂，通过自由基接枝共聚反应制备不同AM、IA质量比[m(AM)∶m(IA)]的PAM/IA-g-XG水凝胶，通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、热重(TG)分析和接触角测试对其进行表征，并考察单体配比对接枝率、溶胀性能、保水性能、生物降解性能的影响。结果表明，随着IA比例的增加，PAM/IA-g-XG水凝胶的接枝率呈现先升高后下降的趋势，并在m(AM)∶m(IA)=2∶4时达到最高，为105.98%。FTIR结果显示酰胺基和羧基的相关特征吸收峰；XRD结果显示PAM/IA-g-XG水凝胶呈现更明显的无定形特征；TG和接触角的分析进一步说明AM和IA的引入改变了XG的热稳定性和表面润湿性，由此证明AM和IA已成功接枝于XG主链上。性能测试结果显示，m(AM)∶m(IA)=2∶2时水凝胶溶胀率最高，达到415%，并表现出一定的保水性能；21 d后各组样品降解率均达到30%以上，其中m(AM)∶m(IA)=2∶5时PAM/IA-g-XG水凝胶降解率最高。通过AM和IA对XG进行接枝改性，获得吸水性能佳、降解性良好的多糖基功能材料，为应用于生物医学、农业或食品工业领域提供参考。  
    关键词：黄原胶;丙烯酰胺;衣康酸;水凝胶;接枝共聚   
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    更新时间：2026-10-10

    宋建强, 闫召远, 田芳, 刘伟强, 隋岩, 徐灵峰

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.09.007
    摘要：为满足导热高分子良好的阻燃、耐热以及力学性能等综合需要，采用物理法氢氧化镁粉和沉淀法氢氧化镁粉复配构筑微纳混合体系，研究了其在导热尼龙6(PA6)基材中的协同增效作用。对导热PA6复合材料的力学性能、耐热性能和阻燃性能等进行了测试，并且对最终的燃烧残炭进行了表面形貌和元素分析。结果表明，当物理法氢氧化镁粉和沉淀法氢氧化镁粉的复配质量比为1∶2时，能够较好的提升导热PA6复合材料的力学性能和耐热性，拉伸强度、断裂伸长率和缺口冲击强度分别达到40.83 MPa、3.18%、3.62 kJ/m2，热变形温度可达134.62 ℃；同时，该复配比例可以有效提高导热PA6基材的热稳定性，质量损失5%温度和质量损失50%温度分别达到348.5 ℃和458.8 ℃，且能够提高燃烧后的残炭率，在600 ℃和800 ℃分别提升到未复配时的1.48倍和1.54倍；扫描电子显微镜分析显示该复配比例还能够有效改善残炭表面的微观形貌，使得残炭更为致密连续，即能够有效地抵抗热流、质流和气流的传递；特别地，还能促进MgO附着在残炭表层，强化物理阻隔效果。综上，物理法氢氧化镁可部分替代沉淀法氢氧化镁，两者之间存在较好的协同效应。  
    关键词：混合微纳氢氧化镁;导热尼龙;力学性能;耐热性能;阻燃性能   
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    更新时间：2026-10-10
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