最新刊期
      2024 年 第 37 卷 2 期

        综述

      • 王蔼廉,计文希,李晶,武佳宁,张龙贵,张韬毅
        2024, 37(2): 137-149. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.23.165
        摘要：随着燃料电池技术的高速发展，提升燃料电池的性能和寿命，降低整个系统的成本成为制约其推广应用的瓶颈问题。质子交换膜作为质子交换膜燃料电池的核心元件，对整个系统的运行起着至关重要的作用。聚苯并咪唑质子交换膜可用于高温燃料电池系统，增强电池对杂质的耐受度，简化水热管理，进而降低电池的使用成本，是一种理想的Nafion替代材料。但传统的聚苯并咪唑质子交换膜负载磷酸后机械强度下降，在电池运行过程中磷酸易流失，导致电池性能的衰减。本文综述了近些年来不同研究者从不同角度制备的聚苯并咪唑质子交换膜，归纳可以借鉴的策略，为后续的研究提供参考。  
        关键词：聚苯并咪唑;质子交换膜;高温燃料电池   
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        发布时间：2024-01-25
      • 房少康,李慧荣,王鹏祥,冯世达,于跃
        2024, 37(2): 150-161. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.23.175
        摘要：随着当前全球石化行业的快速发展，水资源的短缺和工业废水排放的增长已经极大地阻碍了社会和环境的可持续性发展。含油废水是其中占比最大也是比较难处理的一种废水，膜分离法是目前处理含油废水的有效方法之一。而目前市场上主流的油水分离膜部分或全部使用了不可再生和非降解性原料，会对环境造成二次污染。以生物质材料为主要原材料的生物质基油水分离膜以其绿色、可持续、高效、可降解等优势得到了极大地关注。本文从生物质基油水分离膜的生物质来源、种类、相应的制备及改性方法、应用研究现状及主要问题进行论述，对未来生物质基油水分离膜的前景进行展望。  
        关键词：生物质;油水分离膜;可再生;绿色;可降解   
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        发布时间：2024-01-25
      • 刘志华,林依洋,陈爽,韩顺玉,姜男哲
        2024, 37(2): 162-173. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.23.177
        摘要：天然高分子水凝胶具有高度水合的三维网络结构，显示出独特的粘附性，能有效地控制出血，减少二次感染，且生物相容性和生物降解性好，是一种理想的医用粘合剂材料。近年来，鉴于目前医用粘合剂研发制备中对水下湿粘性以及生物降解性能等要求越来越严格，具有耐水粘附性、生物安全性和形状可控性的新型粘附材料成为研究的热点和难点。自然界生物对各种基质的粘附性主要取决于其组成或结构，利用天然高分子水凝胶材料进行仿生，可以使其兼具优异的组织粘附性、止血抑菌性和形状可控性等特性，是解决上述问题的有效策略。本文概述了两种类型的仿生天然高分子水凝胶材料粘附机制，针对性地讨论了贻贝、藤壶、牡蛎的组成特性和咸水鱼、细胞外基质(extracellular matrix)的结构特点以及粘附机理，并介绍了相应仿生天然高分子水凝胶材料在组织愈合、伤口止血及药物递送方面的研究进展。最后，对仿生天然高分子水凝胶在未来的发展方向进行展望并为其提供相应的建议。  
        关键词：医用粘合剂;仿生设计;水凝胶;天然聚合物   
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        发布时间：2024-01-25
      • 郭欣然,吕新美,张雨绮,杨哲权,于波,罗振扬,马晓峰
        2024, 37(2): 174-181. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.23.204
        摘要：通过传统的热法-加热可以实现很多材料的固液转变，固液转变是材料的宝贵性质，液化后的材料可以通过模具制备各种形状的物品。与热致固液转变相比，光致固液转变具有更高的时空分辨率，可以利用非接触的方式精确地照射在需要液化的部位，这使得光致固液转变材料在功能材料领域有重要的应用前景。本文介绍了光致固液转变的有机小分子、高分子和其他材料研究进展，讨论了其转变机理和设计原则，并介绍了光致固液转变材料在可重复利用的粘合剂、光刻胶、光致驱动器和自愈合材料等方面的潜在应用前景。  
        关键词：光致固液转变;偶氮苯;光响应;研究进展   
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        发布时间：2024-01-25
      • 孙光武,韩慧敏,李冠志,韩万里,高伟洪,陈凯凯,王新厚
        2024, 37(2): 182-204. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.23.176
        摘要：熔喷是一种采用高温高速气流吹喷聚合物熔体形成微米级纤维的非织造工艺。近年来研究者已对纤维在熔喷工艺中的动力学机理进行了大量的理论和实验研究。而且最近亦有较多综述类文章对气流场分布规律、纤维细化机理、模头改进等研究进行了总结，却很少提到理论方程的演变和机理研究性实验的改进。因此，本文针对熔体在高温高速气流场中的动力学理论的发展进行了全面综述，并分析了气流场中纤维成形和网帘上纤维网沉积模型的演变。此外，还综述了纤维和纤维网成形机制的在线和离线探究实验。基于本文的综述将可为熔喷工艺优化、设备改进、纤维/纤网均匀性控制等方面提供理论依据和实验方案，从而进一步提高熔喷非织造产品质量。  
        关键词：熔喷;微米级纤维;非织造;气流场;纤网   
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        发布时间：2024-01-25
      • 岳欣彦,任腾,王仕峰,许麒
        2024, 37(2): 205-214. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.23.214
        摘要：开发高效、低能耗、环境友好的橡胶再生方法对橡胶工业的绿色可持续发展具有重要意义。其中，废旧橡胶再生用解交联化学助剂的选择尤为关键。本文介绍了橡胶的再生机理，并根据作用机理分类，将解交联助剂归纳为自由基类、亲核类、相转移催化类、烯烃复分解类、催化类与氧化类等6类，总结了各类助剂的作用机理及研究进展，并讨论了其应用技术瓶颈。最后，展望了废旧橡胶再生利用面临的挑战和未来发展方向。  
        关键词：废旧橡胶;再生;解交联助剂;再生方法   
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        发布时间：2024-01-25
      • 陈家达,李建伟,席晨斐,姜苏俊,麦杰鸿
        2024, 37(2): 215-228. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.23.182
        摘要：塑件翘曲变形是注塑成型常见的质量缺陷之一，吸引诸多学者和工程从业者对其提出层出不穷的优化思路。本文从工业量产角度出发，将塑件分为图纸阶段、试制阶段以及最终量产阶段，并系统介绍其在不同阶段的优化思路。首先介绍薄壁塑件和非规整塑件翘曲变形的优化思路，分类详述新模温技术在优化塑件翘曲变形的应用以及总结预变形技术现今的研究热点，并提出动模温技术结合人工智能算法求解能够在未来有更长远的发展。通过梳理后制程定型思路优化塑件翘曲变形相关文献，本文认为其具有一定局限性。最后介绍成型技术在优化塑件翘曲变形和低翘曲规格材料的新应用，并且基于当前行业背景，提出联合仿真技术和在线检测技术是解决塑件翘曲变形的未来研究方向和技术发展趋势。  
        关键词：注塑成型;塑件变形;优化方案;进展   
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        发布时间：2024-01-25

        研究论文

      • 贺杰,叶子,王宏申,陈庆梅,赵伟,刘航瑞
        2024, 37(2): 229-237. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.23.185
        摘要：采用7 wt%的α-环糊精(α-CD)溶液和5 wt%的甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯均聚物(PMPEGA-2000)溶液制备了α-CD/PMPEGA-2000超分子水凝胶，并对其形貌、结构、形成条件和宏观流变学性能构建过程进行了表征和研究。结果表明，体积比不低于1.5:1是两种溶液混合后形成凝胶的必要条件；当体积比为2:1时，形成的凝胶黏度最大。热重分析、X射线粉末衍射分析和扫描电镜结果表明，该凝胶是基于α-CD与PMPEGA-2000之间的主客体识别所形成，具有三维网络结构。光学微流变分析结果显示，该凝胶宏观流变性能的构建过程实则是凝胶内部主客体识别交联点不断增多，网络结构强度不断增强的过程。该过程始于α-CD溶液与PMPEGA-2000溶液混合后的8′36″，在64′00″后基本完成，耗时约55′24″。  
        关键词：超分子水凝胶;三维网络结构;主客体识别;微流变;宏观流变性能   
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        发布时间：2024-01-25
      • 肖小坤,刘大晨,朱博聪,薛奥楠,王志强
        2024, 37(2): 238-244. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.23.232
        摘要：以1,5-亚戊基二硫代氨基甲酸锌(ZPDC)为促进剂，对天然橡胶(NR)的交联结构和均化应力作用进行研究。研究发现，促进剂ZPDC配合NR的硫化胶交联键以多硫键为主，对比于同类促进剂二正丁基二硫代氨基甲酸锌(BZ)具有更高含量的多硫键，赋予橡胶更好的均化应力作用，主要表现在抗撕裂性能的显著提升。此外，通过对NR配合促进剂ZPDC的硫化历程和力学性能的分析研究，发现适宜的硫化温度条件为120~130 ℃，用量为1.5~2.0 phr，硫化胶表现出最好的均化应力作用。  
        关键词：天然橡胶;均化用力作用;交联结构;抗撕裂性能   
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        发布时间：2024-01-25
      • 赵玉梅,张博,刘美琴,石红翠
        2024, 37(2): 245-256. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.23.210
        摘要：以聚酯二元醇XCP-2000PM (PM)为软段，合成了系列具有不同氨基甲酸酯基/脲键摩尔比的聚酯型聚氨酯(PU)，通过接触角法研究氨基甲酸酯基/脲键摩尔比对聚酯型聚氨酯胶膜表面能，及双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯薄膜(BOPET)与上述聚酯型聚氨酯之间黏附功的影响，并将其与BOPET粘结，研究氨基甲酸酯基/脲键摩尔比对水煮前后实际附着牢度的影响，并对其耐热性进行研究。结果表明：随着氨基甲酸酯基/脲键摩尔比的改变，表面能与黏附功的变化较小，表面能以非极性Lifshitz-vander Waals分量为主，黏附功以非极性为主，二者中的酸碱作用贡献较小，但PU-P1、PU-N1表现相对较强的酸性作用。实际测试的附着牢度与理论黏附功和表面能存在一定的差异，当氨基甲酸酯基/脲键为10/90时，PU-P1、PU-N1的黏附功相对较低，因表面能中的酸碱作用及较好的润湿铺展性，而使实际附着牢度相对较好；PU-B1的黏附功最大，较大的表观黏度使其实际附着牢度最小；当氨基甲酸酯基/脲键为40/60时，附着牢度相对最好，与理论黏附功、表面能具有较好的一致性。涂层试样水煮30 min后，附着牢度均存在一定程度的下降，PU-N、PU-E能保持较好的附着牢度，而PU-B下降明显。随着氨基甲酸酯基/脲键摩尔比增大，聚氨酯初始热分解温度 T5%及Tmax总体呈下降趋势，其中PU-B的T5%最高，而PU-P T5%最低。  
        关键词：氨基甲酸酯基/脲键;聚酯型聚氨酯;接触角;表面性能;附着牢度   
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        发布时间：2024-01-25
      • 左红梅,闻立冬,郭锦涛,董功明,郑皓月,王洪杰,王赫,阮芳涛,邹梨花,徐珍珍
        2024, 37(2): 257-262. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.23.221
        摘要：传统水凝胶存在机械性能和可加工性差的缺点，本研究制备了芳纶增强MXene-聚丙烯酸-无定型碳酸钙(ANF/MXene-PAA-ACC)复合水凝胶，并研究了其相关力学与物理性能。首先，通过氟化锂和盐酸刻蚀法，结合超声剥离工艺制备了二维MXene单层纳米片，将其应用到PAA-ACC复合水凝胶中。为了提高MXene-PAA-ACC的力学性能，进一步通过加入芳纶，制备了ANF/MXene-PAA-ACC复合水凝胶。采用扫描电镜和万能力学试验机对复合水凝胶的表观形貌、力学性能、自修复和粘附性等物理性能进行了表征和测试。结果表明：与PAA-ACC水凝胶相比，ANF/MXene-PAA-ACC水凝胶的可加工性、力学性能、粘附性、自修复性都得到了提高。  
        关键词：MXene;聚丙烯酸-无定型碳酸钙水凝胶;芳纶   
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        发布时间：2024-01-25

        教学

      • 徐涛,傅智盛,李寒莹
        2024, 37(2): 263-269. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.23.126
        摘要：内聚能密度描述了分子间作用力的大小，是高分子物理中最基础的概念之一。高聚物的物理性质很多都与内聚能密度密切相关。在高分子物理本科教学中，聚乙烯通常被描述为“用内聚能密度大小判断材料宏观用途”的唯一例外。该特例出现被归因为聚乙烯的结晶性，而验证聚乙烯是否是例外的难题是无法得到常温下的非晶态聚乙烯。本文采用了一种α-二亚胺镍催化剂(NiB)催化乙烯加压聚合成功合成了常温下非晶态聚乙烯(重均分子量为2.01×105 g/mol，分子量分布为1.80，支化度为107个支链/1000个碳，玻璃化转变温度为−63.1 ℃，密度为0.856 g/cm3)。采用最大特性黏度法测得聚乙烯的内聚能密度为259 J/cm3，与基团贡献法估算的数值十分接近；常温下，该非晶态聚乙烯宏观表现为橡胶态，符合橡胶态特性的普适规律。结果表明，非晶态聚乙烯的内聚能密度(<300 J/cm3)及其宏观表现(橡胶态)之间的关联并非例外，而是符合教科书上“用内聚能密度大小判断材料宏观用途”的一般规律。  
        关键词：高分子物理;内聚能密度;非晶态聚乙烯   
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        发布时间：2024-01-25
      • 卢大伟,徐渤钧
        2024, 37(2): 270-272. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.23.134
        摘要：聚合物相分离热力学是高分子物理中重要的教学内容，相图临界点的相关参数χc与ϕc是该部分理论教学的难点和重点之一。本文基于自由能-组成曲线本身的数学特点，刍议传统推导方法在教学方面的缺陷与不足。运用导数与基本不等式两种基本的数学工具，展现了一种新的χc与ϕc的推导方法，该法更加简单，角度新颖，利于学生掌握，并加深学生对相分离临界点相关理论的认识和理解。  
        关键词：相分离;临界点;基本不等式;自由能-组成曲线;导数   
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        发布时间：2024-01-25
      • 施燕琴,马猛,陈思,何荟文,王旭
        2024, 37(2): 273-280. DOI: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.23.142
        摘要：逆向思维实验通过自主地综合运用多方面基础知识解决实际问题，促进理论知识与实践的紧密结合，有利于培养学生的工程实践能力和科学探索精神。本文设计了《聚合物复合材料成分及含量分析》逆向思维综合性专业实验，并实施。该实验由实验方案设计、样品测试、数据分析等多个环节组成，实验方案完善，可实施性强。实施结果表明，运用逆向思维方法可极大地调动学生的探索精神，激发学生综合运用多门专业基础课程知识解决实际问题的能力，对培养学生的工程实践能力和科学探究精神具有重要的作用。逆向思维实验契合当下社会对高分子材料专业人才的迫切需求，为学生走上工作岗位以及进一步深造奠定良好基础。同时，本实验为其他专业设计逆向思维实验提供了良好的参考。  
        关键词：逆向思维;综合性;专业实验;设计;实践   
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