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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 2，2026 2026年第54卷第2期

  • 材料与应用

    “专家采用溶液包覆工艺制备了Sb2O3/PS，通过共混挤出制备了Sb2O3/PS/PE-HD复合材料，对比考察了不同Sb2O3/PS含量的复合材料激光标记效果，为改善高密度聚乙烯激光标记效果提供了新方法。”

    胡明磊, 张维, 胡斌, 储富强, 杨海存, 曹峥

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.02.001
    摘要：为了改善高密度聚乙烯(PE-HD)的激光标记效果，采用溶液包覆工艺制备了聚苯乙烯(PS)包覆三氧化二锑(Sb2O3)(Sb2O3/PS)，以Sb2O3/PS为激光标记添加剂，进一步通过共混挤出的方法制备了Sb2O3/PS/PE-HD复合材料，然后对复合材料试样进行了激光打标，对比考察了不同Sb2O3/PS含量的复合材料激光标记效果。对Sb2O3/PS的结构和形貌进行了表征，同时测试了激光标记Sb2O3/PS/PE-HD复合材料的结构、表面形貌、热稳定性与水接触角。结果表明，成功在Sb2O3表面构建了PS包覆层，包覆后的Sb2O3颗粒尺寸增大。Sb2O3/PS/PE-HD复合材料的激光标记效果明显优于PE-HD，且当Sb2O3/PS含量为2.0 g (PE-HD含量为100 g)时，对应的Sb2O3/PS/PE-HD-2.0复合材料激光标记效果最佳，标记图案清晰、对比度高。激光标记后，随着Sb2O3/PS含量增加，Sb2O3/PS/PE-HD复合材料的非晶成分增多，结晶程度降低，水接触角先增大后减小。Sb2O3/PS/PE-HD-2.0复合材料的水接触角最大，为77°，说明其表面最粗糙，激光标记的效果最优。相比于激光标记前，标记后Sb2O3/PS/PE-HD-2.0复合材料的热稳定性下降；相比于Sb2O3/PE-HD材料，Sb2O3/PS/PE-HD-2.0复合材料的热分解温度有所下降。以上结果说明经Sb2O3/PS改性后PE-HD对激光响应性得到了明显的改善，获得了较好的激光标记效果。  
    关键词：激光标记;高密度聚乙烯;三氧化二锑;聚苯乙烯;复合材料   
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    更新时间：2026-03-05
    “专家采用环境友好的熔融己内酰胺溶剂体系，通过自由基共聚反应成功合成了具有反应活性的甲基丙烯酸甲酯 - 甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物（PMG），并将其用作聚偏二氟乙烯 / 羧基化丁腈橡胶（PVDF/XNBR）共混体系的高效增容剂，为氟塑料的合金化改性提供了有效的反应性增容、增韧新策略。”

    夏厚胜, 杨进涛, 赵笑语, 盛仲夷, 牛俊峰

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.02.002
    摘要：本文采用环境友好的熔融己内酰胺溶剂体系，通过自由基共聚反应成功合成了具有反应活性的甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(PMG)。该共聚物被用作聚偏二氟乙烯/羧基化丁腈橡胶(PVDF/XNBR)共混体系的高效增容剂。系统研究了PMG中甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)活性单体物质的量分数(0%~8%)对共混物相形态、热力学性能和力学性能的影响规律。结果表明，PMG的引入能显著细化XNBR分散相粒径，使平均粒径从1.9 μm降低至0.8 μm，并有效改善XNBR在PVDF基体中的分布均匀性。当PMG中GMA活性单体物质的量分数为2%且PMG质量分数为14%时，共混物表现出最优的综合性能，其断裂伸长率和缺口冲击强度高达到240%和49.5 kJ/m2，较纯PVDF分别提升了485%和302%；同时两项指标较添加等量惰性聚甲基丙烯酸甲酯的未增容样品分别提高了238%和112%。这种显著的性能改善主要归因于PMG中环氧基团与XNBR中羧基之间发生的原位反应，形成了有效的界面化学键合。本研究为氟塑料的合金化改性提供了有效的反应性增容、增韧新策略，开发的高韧性PVDF/XNBR共混物在柔性电子器件和电池材料黏结剂等领域有一定应用前景。  
    关键词：聚偏二氟乙烯;羧基化丁腈橡胶;甲基丙烯酸酯共聚物;增容;增韧   
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    更新时间：2026-03-05
    “介绍了其在灌注型PMMA树脂韧性提升领域的研究进展，专家采用三阶段乳液聚合法制备了三层核壳橡胶粒子作为增韧剂，通过添加不同用量的乳化剂制备三种不同粒径的CSR粒子，将其添加到灌注型PMMA树脂中，分别制备树脂浇铸体及其碳纤维复合材料进行力学性能测试，并通过扫描电子显微镜对试样断面进行微观形貌表征，研究了CSR粒子的添加量与粒径对灌注型PMMA树脂及其碳纤维复合材料韧性的影响，为船舶用灌注型PMMA树脂及其热塑性复合材料的发展提供了新方向。”

    袁楷, 刘玉琼, 郭万涛, 张兴刚, 李想, 张红元

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.02.003
    摘要：为提升灌注型聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂的韧性，采用三阶段乳液聚合法制备了三层核壳橡胶(CSR)粒子作为增韧剂，通过添加不同用量的乳化剂制备三种不同粒径的CSR粒子，将其添加到灌注型PMMA树脂中，分别制备树脂浇铸体及其碳纤维复合材料进行力学性能测试，并通过扫描电子显微镜(SEM)对试样断面进行微观形貌表征，研究了CSR粒子的添加量与粒径对灌注型PMMA树脂及其碳纤维复合材料韧性的影响。研究结果表明，CSR粒子在树脂中的分散性较好，树脂体系室温放置60 d无沉降团聚现象；质量分数为3%的CSR2粒子(粒径176.1 nm)对灌注型PMMA树脂韧性的提升效果最优，改性后的树脂黏度为364.6 mPa·s，在保持树脂原有的拉伸强度与拉伸弹性模量的同时，相比原始树脂，该粒子改性的树脂浇铸体的断裂伸长率提升了155.4%，冲击韧性提高77.0%，相应的碳纤维复合材料的平行与垂直冲击韧性分别提升了21.1%和15.2%。SEM断面分析表明，CSR粒子变形诱导了裂纹偏转与扭曲，同时粒子脱黏产生了空洞化效应，二者共同作用耗散能量，显著地提高了材料的韧性，为船舶用灌注型PMMA树脂及其热塑性复合材料的发展提供了新方向。  
    关键词：核壳橡胶粒子;三层结构;灌注型聚甲基丙烯酸甲酯;增韧;乳液聚合;碳纤维增强树脂基复合材料   
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    更新时间：2026-03-05
    “中间相沥青基碳纤维（MPCF）在航天器结构材料领域展现出巨大应用潜力，但其表面高度石墨化、化学惰性强，导致与树脂基体界面结合薄弱，严重制约了复合材料的整体性能。为解决此问题，研究人员开展了MPCF/环氧树脂复合材料的界面力学性能表征与改性研究。通过纳米压痕技术对MPCF单根纤维进行顶出试验，实现了对界面剪切强度（IFSS）的精准量化。在此基础上，采用聚多巴胺（PDA）为黏结剂、碳纳米管（CNTs）为增强相，对MPCF表面进行上浆改性，构筑了具有微纳结构的分级增强界面。研究结果表明，当CNTs的含量为PDA质量的0.1%时，CNTs对MPCF改性效果最佳，MPCF表面形成了均匀的CNTs网络，表面粗糙度显著增加，并成功引入含氧和含氮官能团，与环氧树脂的接触角由未改性时的64°降至48°。界面力学性能测试结果显示，经CNTs/PDA协同改性后，复合材料的IFSS由未改性时的17.8 MPa提升至24.4 MPa，增幅达37.1%，这主要归因于CNTs构筑的微观机械锁扣效应与PDA引入的化学键合所产生的协同作用显著改善了环氧树脂对MPCF的浸润性。”

    鞠苏, 张红宾, 魏霄冉, 程佳佳, 张鉴炜, 贺雍律, 杨金水, 刘钧, 段科

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.02.004
    摘要：中间相沥青基碳纤维(MPCF)因具有高模量、高导热和低热膨胀系数等优异性能，在航天器结构材料领域展现出巨大应用潜力。然而，其表面高度石墨化、化学惰性强，导致与树脂基体界面结合薄弱，严重制约了复合材料的整体性能。为解决此问题，本文开展了MPCF/环氧树脂复合材料的界面力学性能表征与改性研究。首先对由MPCF丝束制备的复合材料进行减薄和抛光得到厚度约为50 μm的试样，然后通过纳米压痕技术对MPCF单根纤维进行顶出试验，进而实现了对界面剪切强度(IFSS)的精准量化。在此基础上，采用聚多巴胺(PDA)为黏结剂、碳纳米管(CNTs)为增强相，对MPCF表面进行上浆改性，将CNTs引入MPCF表面，构筑了具有微纳结构的分级增强界面。研究结果表明，当CNTs的含量为PDA质量的0.1%时，CNTs对MPCF改性效果最佳，MPCF表面形成了均匀的CNTs网络，表面粗糙度显著增加，并成功引入含氧和含氮官能团，与环氧树脂的接触角由未改性时的64°降至48°。界面力学性能测试结果显示，经CNTs/PDA协同改性后，复合材料的IFSS由未改性时的17.8 MPa提升至24.4 MPa，增幅达37.1%，这主要归因于CNTs构筑的微观机械锁扣效应与PDA引入的化学键合所产生的协同作用显著改善了环氧树脂对MPCF的浸润性。  
    关键词：中间相沥青基碳纤维;复合材料;界面剪切强度;界面改性;碳纳米管   
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    更新时间：2026-03-05
    “介绍了其在环氧树脂增韧领域的研究进展，相关专家探索了丁苯橡胶/聚甲基丙烯酸甲酯和丁二烯橡胶/聚甲基丙烯酸甲酯预分散核壳粒子增韧改性环氧树脂课题，为环氧树脂性能优化提供了新思路。”

    陶月昊, 郑宇, 郭少云

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.02.005
    摘要：采用丁苯橡胶(SBR)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和丁二烯橡胶(PBR)/PMMA预分散核壳粒子增韧改性环氧树脂。通过旋转流变仪和扫描电子显微镜(SEM)分别测试分析了所制环氧树脂混合料固化前的黏度和固化后核壳粒子的分布情况，发现两种粒子添加量达20份时也能在环氧树脂中实现均匀分散，但会提高环氧树脂的黏度，尺寸更小的SBR/PMMA核壳粒子对黏度的影响更为显著。测试了两种粒子增韧环氧树脂固化物的热性能和力学性能，利用SEM分析了核壳粒子增韧环氧树脂的机理。结果表明，添加核壳粒子会降低树脂固化物的玻璃化转变温度，优化树脂固化物的拉伸和弯曲韧性，降低拉伸和弯曲强度与模量，且小尺寸的SBR/PMMA核壳粒子引起的变化幅度总体上更大。树脂固化物的冲击强度随粒子含量的增加先升高后降低，在粒子含量为15份时达到最佳，且添加PBR/PMMA粒子固化物的冲击性能更优，冲击强度达36.4 kJ/m2。通过SEM观察树脂冲击断面发现，粒子会在断面形成高粗糙度的多级撕裂结构，进而提高树脂的韧性。整体而言，PBR/PMMA核壳粒子对环氧树脂的增韧效果更好，造成的强度和模量损失更小。  
    关键词：环氧树脂;预分散核壳粒子;固化物;增韧改性;冲击强度   
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    更新时间：2026-03-05
    “介绍了其在高性能材料领域的研究进展，相关专家通过成盐反应、熔融聚合等方法制备了聚酰胺-硅氧烷共聚物，成功解决了聚酰胺与聚硅氧烷相容性差的问题，为聚酰胺在高性能密封与减振降噪等领域的应用拓展提供了新方案。”

    赵凯利, 邵潇庆, 王建月, 祝琳, 周传健

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.02.006
    摘要：针对聚酰胺与聚硅氧烷之间固有相容性差的核心问题，首先通过成盐反应、熔融聚合、固相缩聚制备了聚酰胺-硅氧烷共聚物(PA6S)，然后经平衡化反应制得有机硅改性聚酰胺(PA6SP)，最后将PA6SP与聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行共混，并经真空硫化处理，成功制备了一系列不同PA6SP含量的自补强材料。系统研究了PA6SP含量对材料化学结构、热转变行为、热稳定性、静态力学性能、动态力学性能及交联密度的影响规律。通过结构表征发现，聚硅氧烷链段成功引入到聚酰胺骨架中，显著提高了两者的相容性。PA6SP的添加不仅形成了物理交联和化学交联的双重网络，同时促进了拉伸诱导结晶与晶型转变的协同效应，两者共同实现了自补强材料力学性能的提高。力学性能测试结果表明，PA6SP质量分数为100%的材料(100%PA6SP)的拉伸强度可达7.05 MPa，该体系在不添加白炭黑等传统填料的情况下，展现了显著的自补强效果。此外，100%PA6SP的损耗因子(tanδ)峰值为0.789，其有效阻尼温域(tanδ>0.2)可达73 ℃ (-13~60 ℃)，同时保持较好的耐高温性能。因此，PA6SP自补强材料拓展了聚酰胺在高性能密封与减振降噪等领域的应用。  
    关键词：熔融聚合;有机硅改性聚酰胺;自补强;硅橡胶;阻尼性能;力学性能   
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    更新时间：2026-03-05
    “专家探索了4D打印形状记忆聚合物在可重复吸能结构中的应用，为轻量化与可重复使用难题提供新思路。”

    邓壮壮, 包骥, 刘世豪, 付丽荣, 汪洪峰, 邱娜

    DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.02.007
    摘要：针对传统吸能结构在轻量化与可重复使用方面的局限性，本研究旨在探索4D打印形状记忆聚合物在可重复吸能结构中的应用潜力。采用聚对苯二甲酸乙二酯-1，4-环己烷二甲酯(PETG)作为打印材料，构建基于三周期极小曲面(TPMS)拓扑的晶格结构，并利用其形状记忆效应实现结构的可编程形变与恢复。通过准静态轴向压缩试验结合ABAQUS/Explicit有限元分析，在一定结构参数及热刺激条件下系统评估了不同TPMS类型[Schwarz(P)和Gyroid(G)]对4D打印PETG吸能性能及循环稳定性的影响。结果表明，4D打印TPMS结构在压缩过程中表现出典型的能量耗散规律。G晶格的吸收能量为223.6 J，在连续4次加载循环后，其可重复使用指标仍保持在62%，高于P晶格的48%。进一步研究显示，采用G晶格填充的方管结构(GS结构)在准静态压缩下的比吸收能量达到7.25 J/g，与G晶格相比提升47%，且其冲击效率达到0.96，优于其他结构形式。实验与仿真结果吻合良好，表明PETG基TPMS晶格在首次加载-卸载循环中能够维持稳定的能量吸收行为，并依靠形状记忆效应显著恢复宏观形状。研究结论表明，结合PETG智能材料与TPMS拓扑的4D打印结构具备较高的能量吸收能力、良好的循环稳定性以及可恢复形变特性，为多次使用场景下的轻质吸能结构设计提供了有效的技术途径。  
    关键词：4D打印;三周期极小曲面(TPMS);聚对苯二甲酸乙二酯-1，4-环己烷二甲酯(PETG);力学性能;可重复吸能   
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    更新时间：2026-03-05
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