基于改性PP成型的工控机电路板支撑架注射模设计

针对工控机电路板支撑架大型塑件的成型,选用了一种玻纤改性增强聚丙烯(PP)复合材料用于塑件的注射成型。模具结构为三板模结构,分3次开模打开。为保证塑件模腔充填均衡性、饱满性而设计了两个点浇口用于模腔的浇注。针对塑件二级子特征较多,特别是异型螺柱深筋位较多的特点,设计了多个局部镶件用于这些局部特征的成型,在提高局部成型镶件强度的同时,降低了这些成型件的加工难度。针对模腔局部位置排气难点,设置了多个透气镶件以增强排气。设置了锁扣机构、定距拉杆机构用于模具的开模闭模控制;设计了弹料机构用于流道废料的可靠脱模、定位机构以确保塑件的成型精度和模具工作寿命;3个滑块机构用于塑件侧壁直壁及直壁上侧孔的成型与脱模。模具结构形式合理,成型件便于加工且实用可靠,能为同类模具设计提供有益借鉴。

侧链型聚(靛红-联苯)阴离子交换膜水电解性能

对阴离子交换膜(AEM)进行分子结构设计,制备出满足AEM水电解技术需求的高碱稳定性、高电导率的AEM。通过超强酸催化反应制备出具有高碱稳定性的聚(靛红-联苯)(PBPIN)主链;门秀金反应制备出含有高碱稳定性阳离子(哌啶阳离子)以及烷基间隔基的侧链(6C-Pip);门秀金反应将6C-Pip侧链接枝到PBPIN中制备出PBPIN-6CPip膜。为了验证PBPIN-6C-Pip膜的高碱稳定性以及高电导率,对其在高温KOH溶液中进行了碱稳定性测试,PBPIN-6C-Pip膜在80℃、1 M KOH溶液中浸泡900 h后离子交换容量保留率高达97.02%;对其进行了电导率测试以及透射电子显微镜表征,PBPIN-6C-Pip膜在80℃的纯水中电导率可达88.2 mS/cm,同时具有良好的微相分离结构。对AEM电解槽运行参数(KOH溶液浓度、温度、循环方式)进行了系统地研究后,在最优运行参数下(80℃、2 M KOH,2.0 V),对PBPIN-6C-Pip膜进行了水电解性能测试,电流密度可达1.20 A/cm^(2),在此电流密度下运行700 h后电解槽的电流衰减率仅为0.16 mA/(cm^(2)·h)。通过制备出含有高碱稳定性阳离子与无氧主链的侧链型AEM,验证了无氧主链与侧链结构在AEM碱稳定性与电导率提升方面的潜力,为后续研究提供了实验基础。

线性单体对热致形状记忆环氧树脂的改性

针对航天用纤维增强形状记忆复合材料对基体韧性、耐热性和成型工艺性等方面的要求,采用癸二酸(SA),超支化聚酯(HBP)和聚醚多元醇缩水甘油醚(PPGE)等线性单体对形状记忆环氧树脂(SME)进行了改性研究。研究表明,使用SA将长脂肪链引入SME的改性效果最佳。相对于空白对照组,树脂的形状记忆回复时间缩短48.1%;赋形温度下的储能模量降低98.76%;室温下拉伸强度提高24.1%,拉伸弹性模量仅降低13.7%,断裂伸长率提高121.3%。少量添加HBP可以改善分子的网状结构,但HBP过量时,分子链段则重新向线性转变。加入HBP虽可改善树脂室温下的力学性能,但也导致赋形温度下的较高刚度。PPGE虽可加长柔性链段,但会降低体系的反应速率,改性效果较差。此外,SA改性可以有效延长体系的工艺窗口时间,HBP反之,PPGE则对工艺性影响较小。

环氧树脂/玻璃纤维@聚吡咯复合吸波材料的制备及性能

在实验室中,通常先将吸波剂填充到石蜡中然后对吸波剂吸波性能进行测试,在石蜡中虽然能够较好地测试吸波剂的性能,但却无法证明吸波剂材料在实际使用条件下的吸波性能。为了更真实地模拟吸波剂在实际条件下的使用情况,以阳离子型十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,采用冷干法制备了导电聚合物聚吡咯(PPy)来包覆改性后的透波材料玻璃纤维(GF),制备了复合吸波剂GF@PPy,然后将GF@PPy以质量分数为20%的填充量掺杂在环氧树脂中,从而构建了一种新型环氧树脂/GF@PPy复合吸波材料,表征与测试了该类材料的结构、形貌、热性能、力学性能以及介电和吸波性能。结果表明,相较于纯环氧树脂以及分别掺杂PPy和GF的环氧树脂复合材料,环氧树脂/GF@PPy复合吸波材料的吸波性能表现出较明显的优势。其中,环氧树脂/GF@PPy在样品厚度为2.5 mm处的最佳反射损耗达到了-15.30 dB,且有效吸收带宽为1.76 GHz (16.24~18.00 GHz),同时热稳定性和力学性能相比纯环氧树脂没有明显下降。

互穿聚氨酯-单畴液晶弹性相行为与力学性能

单畴液晶弹性体(mLCEs)在柔性机器人等诸多领域有着潜在的应用前景,其相行为和力学性能对其实际应用有着决定性的影响。针对基于m LCEs薄膜驱动器负载能力弱的问题,设计了一种含动态酰胺键的聚氨酯(PUR)和含聚乙二醇二丙烯酸酯(PEG250)的液晶聚合物的预聚体,通过物理交联制备出互穿型网络结构的PUR-mLCEs薄膜。核磁共振氢谱结构表征结果显示合成出含动态酰胺键的PUR,傅里叶变换红外光谱的结构表征结果显示聚合物分子链中形成具有氢键交联的互穿型网络结构。优化和探讨了含PEG250的mLCEs预聚体、PUR预聚体以及互穿型PUR-mLCEs的制备工艺参数,并通过差示扫描量热分析仪和拉力试验机对材料的各向同性转变温度(T_(NI))、力学性能和相行为进行了表征和分析。结果表明,制备出PUR-mLCEs材料的T_(NI)降至56.8℃;在25~60℃工作温度范围内,断裂拉伸强度为15~10.7 MPa,降幅仅为28.9%。在500倍自身质量的负载下收缩率仍可达22.5%。在经过冷/热循环30次,其具有稳定的驱动性能。该PUR-mLCEs实现了在T_(NI)时具有较高强度,同时保持优异的驱动性能,其为解决液晶弹性体在高温下易断裂等问题提供了借鉴思路。

油气田酸性介质输送用玻纤增强PE柔性管性能

玻纤增强聚乙烯(PE)柔性管具有易弯曲、质量轻、耐腐蚀性好且便于运输和安装等优点,因此采用玻纤增强PE柔性管解决油田地面集输管网腐蚀问题是未来油田用管的主要研究方向。分别建立?50 mm,?75 mm管径的油田酸性介质用玻纤增强PE柔性管有限元模型,开展柔性管爆破试验与有限元计算结果进行对比,对玻纤带纵向拉伸强度进行参数修正,修正系数取0.8。使用修正后的模型对?100 mm的油田酸性介质用玻纤增强PE柔性管进行校核,校核类型包括:管体爆破强度、设计压力下管体结构强度、管体拉伸强度及盘绕弯曲安全半径。结果显示,?100mm的油田酸性介质用玻纤增强PE柔性管爆破压力为24 MPa,设计内压下其内衬层应力值、增强层纤维方向应力值、增强层基体方向应力值、外保护层应力值分别为5.0,110,14.0,3.3 MPa,管体最大拉伸载荷为100 kN,在盘卷运输过程中最小弯曲半径为3.1 m、现场铺设过程中最小弯曲半径为4.6 m。校核结果表明,该柔性管满足使用要求,目前已在现场得到应用。该研究结果可为玻纤增强PE柔性管强度计算及校核提供参考依据。

不同过氧化物对交联聚乙烯性能的影响

采用过氧化物交联的方法,在低密度聚乙烯(PE-LD)中引入了4种不同过氧化物,同时保持它们的掺杂含量相同,从而制备了一系列具有不同交联度的交联聚乙烯(XLPE)试样。为了加速XLPE的电树枝生成,采用外加针板电极的方法,并通过光学显微镜观察电树枝的形态。此外,采用差示扫描量热法、扫描电子显微镜和偏光显微镜对试样的非晶区结晶形态和形貌变化进行了详细分析。根据实验结果,发现加入双叔丁基过氧化二异丙基苯的XLPE表现出卓越的抗电树生长性能。此外,还观察到交联度越高,XLPE的抗电树生长性能越强。说明在一定条件下,交联反应并未抑制晶体的生长,而是由于自由基产生的极性分子增加了非晶区中连接分子链的密度,从而呈现出更紧密的层状排列方式。这也解释了随着结晶度的增加,电树枝生长受到限制的原因。研究结果表明,不同过氧化物的引入对XLPE的结构和性能产生了显著影响。特别是,选择双叔丁基过氧化二异丙基苯作为交联剂可以有效提高XLPE的抗电树生长性能。

SBS/PS-HI复合改性沥青抗老化性能

为研究苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)/高抗冲击聚苯乙烯(PS-HI)复合改性沥青的抗老化性能,以高速剪切法为制备工艺,用PS-HI替代部分SBS制备了一系列软化点指标相仿的复合改性沥青,考察了SBS改性剂添加量与PS-HI替代比的关系,探究了复合比对复合改性沥青其他方面性能的影响规律,并通过薄膜加热试验(TFOT)和旋转薄膜加热试验(RTFOT)老化试验分析残留物的针入度比、软化点、延度和黏度比的变化趋势,从而评价其抗老化性能。结果表明,PS-HI的替代比与SBS的添加量有直接关系,当SBS添加量处于下降的初期阶段时,PS-HI替代比呈现较为平缓的趋势;当SBS添加量继续下降时,PS-HI替代比迅速增至最大;当SBS添加量降至0,PS-HI替代比迅速下降并趋于平衡,这说明SBS和PS-HI各存在一个临界浓度,添加量高于临界浓度后,才能起到良好的改性效果;同时,随着SBS/PS-HI复合比的增加,复合改性沥青的抗老化性能得到改善,但沥青的低温性能以及流动性受到影响;SBS/PS-HI复合比越小,沥青的高温、低温性能以及流动性能较好,但是抗老化性能下降,且经济性不佳。为了使复合改性沥青具有较好的路用性能和抗老化性能的同时,又有良好的经济性,SBS/PS-HI的复合比需要控制在某一特定范围内。

玻纤形态对PP/GF复合材料的性能影响与优化

为研究玻璃纤维(GF)形态对GF增强热塑性树脂复合材料的性能影响,以指导开发出力学性能与表面性能均优异的复合材料制品,对比研究了不同GF含量下常规圆GF以及扁平GF增强聚丙烯(PP)的性能差异,并探究了以上两种GF复配使用时复合材料的综合性能,重点研究了不同PP/GF复合材料在力学性能、界面性能、翘曲性能、表面性能方面的差异性。研究表明,在GF质量分数为30%时,PP/GF的力学性能随扁平GF用量的增加而降低,在GF质量分数为50%时,PP/GF的力学性能随扁平GF用量增加而提高。同时,在高GF含量(质量分数50%)下,与常规圆GF相比,扁平GF在PP树脂中分散更均匀,并在熔体流动方向具有更加明显的取向性。此外,当GF质量分数为50%时,使用圆GF制得的薄板翘曲高度为13.8 mm,表面浮纤占比为7.93%,而使用扁平GF制得的薄板翘曲高度降低至3.1mm,表面浮纤占比仅为2.03%,表明在高GF含量下使用扁平GF能有效改善PP/GF复合薄板的翘曲问题,并能有效减少复合板材的表面浮纤。

液体型咪唑衍生物对环氧树脂固化行为的影响

研究了2-乙基-4-甲基咪唑(2E4MI),1-苄基-2-甲基咪唑(1B2MI)和1-(3-氨基丙基)咪唑(API)三种液体型咪唑衍生物对环氧树脂(EP)固化反应行为和固化物性能的影响。采用非等温差示扫描量热(DSC)法研究了三种体系不同升温速率下反应的放热行为及固化度变化,运用Friedman法研究了各体系在不同固化度下的活化能,通过等温DSC法比较了120℃下的固化行为,对固化物的玻璃化转变温度(T_(g))及力学性能进行了研究。结果表明,2E4MI,1B2MI和API均可单独用作固化剂来固化EP,而且与EP的相容性极好。此外,三种体系的反应机理完全不同,EP/2E4MI反应分三步进行,而EP/1B2MI和EP/API反应分两步进行。活化能(E_(a))结果表明,EP/2E4MI在反应前期的E_(a)最低,后期最高,EP/1B2MI与其正好相反,EP/API居中。反应速率大小顺序为EP/API>EP/2E4MI>EP/1B2MI。EP/1B2MI的T_(g)为102.29℃,表现出最佳热性能。

半芳香族耐高温聚酰胺低废水生产工艺及其对树脂性能影响

基于半芳香族耐高温聚酰胺生产废水中因氨氮浓度及化学需氧量(COD)高进而影响配套污水设备运行且生产存在胺类单体损耗大的现状,针对聚对苯二甲酰癸二胺和聚对苯二甲酰己二胺系列,采用酸碱滴定+电位突变等方法进行胺废水分析、测试和研究。建立了高效的胺水回用工艺,实施该工艺后,聚合废水中的氨氮浓度从实施前的830 mg/L降至329 mg/L,COD从实施前的8000 mg/L降至3700 mg/L,降低了污水站的处理压力。通过对胺水回用工艺实施前后树脂的基本性能测试、热重分析、毛细管热稳定性分析,发现胺废水回用工艺对产品品质无影响。实践表明,以年产4万t树脂核算,胺水回用工艺实施后,每年可节省水资源约8400 m^(3),节省直接成本370万元,具有显著的经济及环境效益。

基于Moldflow的轿车后视镜镜框注塑工艺优化

以轿车后视镜镜框为例,根据行标QCn29017–1991,确定了后视镜镜框塑件8个抽检尺寸的尺寸公差。在Moldflow 2021 DOE功能的帮助下,采用田口方法筛选因子,建立了针对塑件尺寸公差影响产品合格率的两响应(优化目标)7因子实验方案。通过模流分析,分别确定了对2个响应影响最大的3个因子。选用响应面法中的Box-Behnken Design(BBD)实验设计方法,建立针对两个响应的两大组实验。根据实验结果利用Minitab建立分析模型并求解最优值。在考虑因子实际取值范围和工艺条件容易实现的情况下,分别求解两个响应取最小值时对应因子的取值。用Moldflow证明体积收缩率和翘曲变形量都大幅度降低。结果表明,利用Moldflow2021 DOE功能能快速筛选出对响应影响较大的因子,结合Moldflow的模流分析、响应面法和Minitab,无论是几个响应,也无论因子是否有交互作用,该法都能够快速有效地解决因子取值问题。该研究方法能够高效地解决复杂条件下工艺参数的取值问题,在不改变模具结构的情况下能够有效提高塑件产品合格率。

石墨/Cr_(2)O_(3)协同改性PTFE/硅灰石材料摩擦学性能

采用电子万能试验机、环-块式摩擦试验机和扫描电子显微镜等分析表征手段,考察了针状硅灰石与石墨(Gr)和Cr_(2)O_(3)并用对聚四氟乙烯(PTFE)复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明,随着硅灰石含量的增加,PTFE/硅灰石复合材料的磨损率逐渐降低,而摩擦系数呈现出先降低后增加的趋势。在15%(质量分数,下同)硅灰石的基础上添加10%Gr时,复合材料的磨损率降低到0.22×10^(-5) mm^(3)/(N·m),摩擦系数略有增大。进一步添加1%Cr_(2)O_(3)代替相应含量的Gr时,PTFE/硅灰石/Gr/Cr_(2)O_(3)复合材料表现出最低的磨损率,仅有0.13×10^(-5) mm^(3)/(N·m),对应的摩擦系数为0.25。磨损机理分析表明:适量硅灰石在摩擦过程中起到了较好的支撑载荷作用,阻止了对偶上微凸体对摩擦表面的嵌入;在此基础上继续添加9%Gr和1%Cr_(2)O_(3)时,对偶上形成了非常致密完整、薄且均匀的转移膜,表现为轻微的磨粒磨损特征。

三螺杆分散混合数值模拟及实验分析

为了研究平行同向啮合三螺杆挤出机的分散混合效果,采用离散元法对三螺杆挤出机中聚丙烯(PP)/低密度聚乙烯(PE-LD)两种塑料颗粒在加料段的混合情况进行数值模拟。首先建立了三螺杆挤出机的三维模型,在EDEM软件中仿真出不同螺杆转速下挤出机的混合效果,通过对收集盒分层处理计算得出混合过程中混合均匀度的变化趋势。分析结果表明,当转速为200 r/min时,三螺杆挤出机有最高均匀度稳态值,此时分散混合效果最好。在转速低于200 r/min时,表现为螺杆的转速越高,塑料颗粒混合均匀度稳态值越高,所用最佳混合时间越少;当转速高于200 r/min时,物料颗粒所用最佳混合时间继续减少,但均匀度稳态值下降。同时捏合块对挤出机的混合效果影响较大,最优是单根螺杆轴上安装2个捏合块。最后通过自行设计的小型三螺杆挤出机做验证实验,结果表明,此次实验与仿真模拟表现一致,200 r/min转速下两种塑料的分散混合效果最佳。

汽车雾灯装饰盖倒装双色注塑模设计

针对某车型雾灯装饰盖双色塑料件,采用倒装模的模具方案,设计了一副双色注塑模具。该双色注塑模第一射注射成型双色塑料件的硬胶产品,第二射注塑双色塑料件的软胶产品。为实现该双色塑料件的结构成型,在双色模的定模侧和动模侧分别设计了顶出系统和同步拉钩机构。在双色模具注塑完成进行开模运动过程中,利用同步拉钩机构驱动硬胶模具和软胶模具的定模顶出系统随动模一起同步顶出,实现双色塑料件在定模侧倒扣结构的脱模成型,同时将塑料件停留在倒装模的动模上。在模具顶出取件过程中,第一射硬胶模具动模不顶出,第二射软胶模具动模顶出双色塑料件,最后进行机械手取件。实践证明,该倒装双色模具结构稳定可靠,塑料件质量满足设计要求。

聚酰亚胺气凝胶的制备及其功能化改性研究进展

围绕当前聚酰亚胺气凝胶研究热点,综述了聚酰亚胺气凝胶的功能化改性研究及其应用研究现状,主要从隔热、吸附、过滤、电磁屏蔽、传感五个领域介绍了聚酰亚胺气凝胶的功能化改性研究进展,简述了聚酰亚胺气凝胶不同的功能化改性方法,分析了影响其性能的关键因素,并针对当前聚酰亚胺气凝胶研究中存在的问题,提出聚酰亚胺气凝胶的未来研究工作应集中在增强改性、功能化改性、环境友好性三个方面。

配套材料和环境条件对玻纤预浸料/Nomex蜂窝夹层板力学性能的影响

通过热压罐成型的工艺方法,将SW100A/AC319环氧树脂基玻璃纤维复合材料预浸料与Nomex芳纶纸蜂窝、J-95中温固化改性环氧膜状结构胶和SY-24C中温固化环氧胶膜及J-47D2改性环氧粉状发泡胶等配套材料制备了4种夹层板。分析了J-95膜状结构胶、SY-24C胶膜和Nomex蜂窝格内填充J-47D2发泡胶对夹层板力学性能的影响,并重点研究了夹层板在常温干态(RTD)、低温干态(CTD)、高温干态(ETD)和高温湿态(ETW)试验环境条件下力学性能的变化。结果表明,分别采用J-95膜状结构胶和SY-24C胶膜胶接制备的夹层板S1和S2,在RTD条件下,各项力学性能无明显差异,在ETD条件下,两者的平压强度、剪切强度和弯曲性能呈现下降趋势。Nomex蜂窝格内填充J-47D2发泡胶可显著提高夹层板力学性能,在ETD条件下,填充J-47D2发泡胶的夹层板各项力学性能较RTD条件下显著下降,在ETW条件下,试样经湿热处理,其力学性能进一步下降。

PVDF超滤膜制备及在MBR处理洗涤废水中的应用

为验证实验室自制的聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜在实际洗涤废水中的处理效果,通过非溶剂致相分离(NIPS)制备了具有孔径小、孔径分布窄、亲水性好的PVDF超滤膜,将膜片组装成膜组件,作为膜生物反应器(MBR)的一部分,进行洗涤废水的中试试验。在抽吸泵开8 min停2 min、风机连续曝气、曝气体积流量为8.6 m^(3)/min、污泥浓度(MLSS)为8~10 g/L、运行通量恒定为20 L/(m^(2)·h)、水力停留时间为24 h的条件下,系统连续运行1 a,考察污泥浓度对跨膜压差(TMP)的影响,以及膜对化学需氧量(COD)、烷基苯磺酸钠(LAS)等污染物的去除效果。结果表明,在上述条件下,PVDF超滤膜适宜的污泥浓度为8~10 g/L,出水水质中COD浓度小于45 mg/L,LAS浓度小于3 mg/L,浊度小于1 NTU。其中COD去除率达到90%以上。膜经化学试剂清洗后,TMP恢复率达85%以上。

汽车用低气味聚丙烯复合材料生产工艺

从生产工艺出发,探讨原材料、双螺杆挤出机长径比、挤出机真空、注水、挤出机造粒温度、熔体在双螺杆中停留时间等因素对聚丙烯(PP)复合材料气味和总挥发性有机化合物(TVOC)的影响。按照上海大众标准PV3900“汽车车厢内零部件气味试验”和PV3341“车厢内部非金属材料对有机化合物散射性的测定”进行数据分析。结果显示,与过氧化物降解法PP相比,氢调法PP制得的PP复合材料气味等级低1~1.5级,同时TVOC含量也明显降低。采用有效的二级真空、注入5%的蒸馏水、延长物料在双螺杆中停留时间至60 s以上,PP复合材料气味等级分别降低0.3~0.5级、0.3~0.5级、0~0.5级,TVOC最高分别降低约15%,22%,72%。而提高造粒温度,PP复合材料的气味及TVOC会明显升高,其中气味等级升高约0.5~1级,TVOC升高42%~50%。

PE-UHMW纤维研究进展及市场现状

简述了目前国内外超高分子量聚乙烯纤维(PE-UHMW)的主要制备技术,包括干法纺丝工艺、湿法纺丝工艺和熔融纺丝工艺。介绍了近年来PE-UHMW纤维表面的改性方法,主要有电晕放电改性、辐射接枝改性、等离子体处理改性、化学氧化改性和涂层改性。简介了PE-UHMW纤维在军事装备、安全防护、海洋渔业等领域的应用,简要分析了PE-UHMW纤维的国内外产能、市场情况及目前发展现状和存在的问题,并对我国PE-UHMW纤维未来发展方向进行展望。