可降解塑料研究分析篇1

关键词：发动机；进气歧管；塑料；现状；趋势

中图分类号：S219.031文献标识码：A文章编号：

1引言

进气歧管是形状复杂的中空制品，是汽车发动机进气系统中最重要的部件之一，决定着发动机的进气效率和各缸充气均匀性，对发动机的动力性和经济性有非常大的影响。传统的进气歧管主要是由铁或铝合金材料铸造而成，制件存在表面粗糙、充气阻力大、质量重等明显的缺点。为了达到减轻质量、降低油耗、提高汽车发动机性能和降低排放等要求，塑料进气歧管应运而生。我国引进塑料进气歧管成型工艺较晚，加深对该成型工艺及技术的研究意义重大。

2发动机塑料进气歧管的材质要求

进气歧管的材料不论使用哪种材料都必须能承受住发动机室内的苛刻环境。因此，为了保证进气歧管能长期正常工作，材料的耐热、耐老化、抗拉强度、刚性和抗蠕变性能非常重要。进气歧管必须能承受至少120℃的持续高温，其工作温度峰值为150℃~160℃。

进气歧管材料的抗拉强度决定其对发动机回火和真空负荷的承受能力，为了与铝合金相匹配，材料在23℃时的抗拉强度不能低于50~60MPa，刚性表示进气歧管在高负荷下振动情况的一个特征参数。在正常的工作情况下部件的刚度越大，振动就越小。

PA66和PA6是制造汽车发动机进气歧管中最常用的材料，PA6弹性优良、耐磨、强度高，摩察系数小、自性好、耐冲击延伸率高，易于加工，且生产成本低。PA66熔点较高，约为255℃，耐高温性能要比PA6好，熔体流动性好，很容易充模成型，PA6+GF30的进气歧管能在130℃环境温度下稳定工作，如表1。

表1增强尼龙66和增强尼龙6常用材料性能比较

尼龙材料最大的缺点是吸水性较大，导致制品尺寸和性能的变化，不过在聚酰胺大多分子主链末端含有氨基和羟基在一定的条件下，具有一定的反应活性。因此，可通过化学和物理改性克服其缺点。应用聚硅氧烷等偶联剂，可以使玻璃纤维改性后的聚酰胺主要性能得到很大的提供。如PA6+GF30拉伸强度增加了1.2倍，拉伸模量增了约2倍，悬臂梁冲击强度增加了1.4倍，成型收缩率降低50%，制品精度，尺寸稳定性均有很大的提高。

3发动机进气歧管塑料化优势

据了解，国外对塑料进气歧管的应用较为广泛，在宝马、现代、日产等高档汽车上，均使用了塑料进气歧管。PA6+GF是制造进气歧管的首选材料，与金属材料相比，塑料进气歧管的平均质量为铝制进气歧管的45%。图1、图2所示为金属和塑料进气歧管的结构。

图1：铝制件结构

图2：塑料制件结构

塑料进气歧管最主要的优点是成本较低，质量较轻。此外，由于PA6+GF的导热性比铝低，燃油喷嘴和进入的空气温度较低。不仅可以改善热启动性能，提高发动机的功率和扭矩，同时冷启动时可以一定程度避免管内热量散失，加快提高气体温度，而且塑料进气歧管内壁光滑，可减小空气流动阻力，从而改善发动机的性能。[李丹.汽油机塑料进气歧管型腔设计方法研究[D].天津大学,2006年。]

4塑料进气歧管制造工艺及其发展

塑料进气歧管制造工艺主要有熔芯法、振动摩擦焊、热板焊，激光焊接法。最近还出现了高温诱导焊和热电阻焊。目前国际上塑料进气歧管最成熟的生产工艺是多片振动摩擦焊，生产效率高且成本低。2003年国外塑料进气歧管制造工艺状况如图3、图4所示

图3：欧洲塑料进气歧管制造工艺现状

图4：北美塑料进气歧管制造工艺现状

4.1熔芯法

熔芯法生产塑料进气歧管是应用最早、最成熟的生产工艺，其原理是用低熔点锡铋合金制作歧管内腔芯核，装配在外型注塑模具里注塑，注塑成型后把带有

内部金属芯核的进气管放入熔化池将金属芯核熔化。由于金属芯核熔点比较低(110℃)，而尼龙熔点高，经熔化池歧管内部芯核熔化流出，塑料外形保持不变，形成完整的塑料进气歧管。

熔芯法生产塑料进气歧管的优点是歧管内部完整光滑，气体流动特性很好，最大限度地保证发动机的性能。熔芯法塑料歧管是一次成型，气密性好，成品率高；熔芯过程可消除注塑过程中塑料歧管残余应力，使熔芯法生产出的塑料进气歧管有良好的机械性能。

熔芯法的缺点是在金属芯核的铸芯和熔芯过程中，需消耗大量电能，因而使得熔芯法生产塑料歧管的成本相对较高一些。[周振巍.缸内直喷汽油机复合喷射进气歧管设计[D].天津大学,2008年。]

4.2振动摩擦焊

也称为“多片焊接法”，在设计塑料进气歧管时，将复杂的歧管结构拆分为结构相对简单、能一次注塑成型的几片，各片注塑成型后，用摩擦焊机将各片焊接起来，构成完整的塑料进气歧管。在单片塑料进气歧管上合理设计焊接筋结构，如图5，可以保证焊接强度和焊接效果。振动摩擦焊生产工艺是目前绝大多数塑料进气歧管生产厂家所采用的生产方法，其主要优点是：生产效率高，生产成本低。缺点是焊接成型时，焊接缝上的增强材料的玻璃纤维排列发生了变化，起不到增强作用，其抗爆破压力强度决定于基础材料。

图5：单片塑料进气歧管上合理设计焊接筋结构

4.3热板焊

热板焊的工作原理是：利用热板先对两待焊工件的熔接部进行加热，使其熔化，然后加压使两工件粘合。焊接时几乎不受工件形状的制约，能熔接3次曲面形状的工件，设计自由度大。但是焊接面耐溶剂性能差，机械作业时间长，一般均在30s左右，并且夹具制造困难，耗电多。因为热板焊对工艺要求很高，应用不是很广。[靳红蕾.基于可装配性分析的塑料进气歧管设计研究[D].天津大学,2009年。]

5对塑料进气歧管行业的思考

塑料进气歧管在我国汽车工业中仍具有非常广阔的市场前景和巨大的产业价值。必须在以下几个方面加大研究力度，加快速度研制具有自主知识产权的塑料进气歧管，进一步提高我国汽车工业的国际竞争力。

5.1加大力度研制焊接专用的进气歧管塑料产品。目前国外已经普遍使用振动焊接和激光焊接等技术进行各种塑料进气歧管的生产，成型设备技术相对比较完善，因此许多厂家都通过研制新型进气歧管塑料材料来降低制造成本和提高产品质量。

5.2加快速度引进和研发激光焊接技术，提高塑料进气歧管的生产效率。

5.3提高CAE技术的应用水平，充分利用数值模拟技术，结合逆向工程技术快速、高效地完成塑料进气歧管注射模具和注射工艺的设计和优化，进一步控制成本。

5.4加强国内塑料进气歧管生产厂家之间、以及与汽车制造商之间的技术交流与合作，共同提高我国塑料进气歧管的国际地位。[陈松茂等.汽车发动机塑料进气歧管的发展现状及思考[J].第三届国际塑性加工先进技术研讨会,2007年。]

参考文献：

[1]李丹.汽油机塑料进气歧管型腔设计方法研究[D].天津大学,2006年。

[2]周振巍.缸内直喷汽油机复合喷射进气歧管设计[D].天津大学,2008年。

可降解塑料研究分析篇2

【关键字】生物降解;高分子;材料

随着经济的不断发展，人们生活水平的不断提高，大量的高分子材料在各个领域发挥重要作用，而废弃的高分子材料对环境的污染也日益严重。废弃塑料的处理方法主要分为掩埋和焚烧，这两种方法都会产生新的污染物污染环境。针对这一问题，许多国家实行了3R工程，3R指的是减少使用（Reduction）、重复使用（Reuse）、循环回收（Recycle）。但这只是减少了废弃塑料的使用，没有从根本上解决问题。如今，各种存在的处理废弃塑料的方法都会造成污染，因此研究与开发环境可接受的降解性高分子材料是解决环境污染的重要方法。

1生物可降解高分子材料的用途

生物可降解高分子材料也被称为“绿色生态高分子材料”，它在环境日益污染的今天发挥着重要的作用，主要分为以下几个部分。

1.1解决环境污染问题

利用生物可降解高分子的生物可降解性有效解决环境污染问题。据统计，目前世界的高分子材料的产量已经超过1.2亿吨，这些高分子材料在被使用后产生了大量废弃物，这些废弃物变成污染源，造成地下水与土壤的严重污染，进一步危害动植物的生长，对人类更是极其不利。20世纪90年代初期，在可以用来处理固体废物垃圾填埋的场地用完以后，一些发达国家开始向落后国家出口垃圾，这一行为对发展中国家的影响是巨大的。一系列环境危机引发了人类的觉醒，发展可降解的环境友好型的材料成了科学家们的主要研究的方向，生物可降解高分子材料的出现为人类解决了这一难题，它能在一定条件下，利用微生物分泌酶的作用进行分解，大大减少了对环境的污染。

1.2生物可降解高分子在医疗器材中的使用

利用生物可降解高分子的特性可以制作生物医用材料。使用可降解高分子制作成的药物可以在人体内分解，参与人体的新陈代谢。在生物可降解分子研究的初期，研究内容主要集中于部分降解的可崩溃型高分子材料的研究，但现在这一研究已经逐渐被否定。目前许多国家仍然在不断研究与发展生物可降解性的高分子材料，然而由于技术水平与成本的制约，生物可降解高分子的研究还没有达到令人满意的程度。

1.3生物可降解高分子材料在包装行业中的应用

众所周知，包装行业中使用高分子材料的情况非常多，大量的废弃包装材料对环境的污染程度是可想而知的。目前市面上各种包装材料主要以聚乳酸为首。聚乳酸具有良好的隔水性和透明性。作为基本材料的乳酸是人体可接受的固有物质之一，这使得聚乳酸对人体无毒无害，被广大消费者接受。而传统的包装材料由合成树脂构成，由于传统树脂的分解性不强，废弃的包装材料造成了40%的城市垃圾，成为最主要的环境污染源。

2生物可降解高分子的降解机理

生物降解指微生物的分解作用，在高分子领域指的是高分子材料在溶剂化，简单水解和酶反应等条件下，转化为相对简单的中间产物或小分子的过程。高分子材料的生物降解主要由水合作用，强度损失，物质整体化丧失和质量损失4个阶段组成。水合作用是指由范德华力氢键所维系的二次、三次结构的破裂而引发的水合作用。接下来在化学作用或酶的催化作用下，高分子主链可能破裂，造成高分子材料的强度降低。而高分子主链、交联剂、外悬基团的开裂会进一步造成交联高分子材料强度的降低，高分子链进一步断裂。高分子链的不断断裂造成质量损失和相对分子质量的降低，相对分子质量低到一定程度后就会被酶分解代谢称为水和二氧化碳等。由此可见，生物的降解过程并非是单一的化学反应，而是复杂的生物物理，生物化学的协同作用，是物理化学生物相互影响促进的过程。

3影响生物可降解高分子降解性的因素

3.1生物高分子的分子主链的影响

四大通用塑料聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯都具有C―C键为主键的结构，使得它们对微生物的阻抗性很高，而根据研究表明，当聚合物的主链上含有C-O，C-N键时，聚合物对生物降解的敏感性大大提高。因此，根据共聚原理，想要制备出生物降解塑料就必须要在聚合物中引入易于生物降解的化学键。

3.2支化与分子量对生物高分子降解的影响

国外研究表明，对分子量范围为170～620的线性与支链型碳氢聚合物的生物降解性进行分析比较，结果表明支链型聚合物的真菌生长速度与线性聚合物相比明显小得多，也就是说线性的碳氢聚合物更易于降解。同时分子量的大小对高分子材料的影响也是巨大的，例如PS、PE、聚丁二烯和聚异丁烯只有在分子量小于特定值后才能够被菌种所分解。

3.3降解环境对生物高分子降解的影响

虽然材料结构是决定生物大分子降解的主要因素，但是环境对生物大分子材料的降解也有一定的影响作用。降解环境主要指降解过程中的水，温度，酸碱度和氧浓度等。水是微生物生长与代谢的基本条件，只有水的供应量足够，微生物才可以进行分解材料。而温度对微生物也有影响，每一种微生物都有适合其生长的最佳温度与酸碱度，一般来说真菌生长在酸性条件下，而细菌在碱性条件下的生长更加迅速，想要提高降解效率，就必须要保证微生物的正常生长，为微生物提供合适的温度，酸碱度等生长环境。

4生物可降解高分子的前景展望

由于我国生物高分子技术的研究并不成熟，国内的生物可降解高分子的开发与应用还存在一些问题。比如：产品价格过高，产品的性能和用途受到限制，产品生产技术不够成熟等。尽管高分子市场存在许多不足，随着人们环保意识的增强和我国环保法规的不断完善，生物可降解高分子的市场仍在迅速增长。塑料薄膜、包装材料、医用材料等领域生物可降解高分子材料的研究将会得到更好的发展。目前针对如何解决市场出现的问题，研究者正在不断努力，降低开发生产成本，对现有的可降解高分子进行性能改进，以获取更高质量的高分子材料。研究开发低成本，高性能，具有降解时控性，高效性和彻底性的生物高分子材料成为高分子领域的主要研究方向。

【参考文献】

[1]王身国.生物降解高分子――一类重要的生物材料1.脂肪族聚酯的本体改性[J].高分子通报，2011，（10）：1-14.

可降解塑料研究分析篇3

[关键词]聚氯乙烯，环氧树脂，聚氨酯泡沫，仿木材料，重复结构单元的聚合物。

中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：1009-914X（2017）10-0034-01

1.聚氨酯泡沫塑料概述

1.1聚氨酯泡沫的定义及分类

聚氨酯（PU）是由异氰酸酯类与多元醇类反应而生成的具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物。对根据相互作用的聚合多元醇化合物和有C异氰酸酯官能团数目的不同，可以制备出线型结构的聚氨酯聚合物以及交联体型结构的聚氨酯聚合物。由于聚合物具有不同的结构，所以最终产品的也就有不同的性能。通常聚氨酯类的产品可以分为橡胶、塑料、粘合剂等。泡沫塑料是指以树脂为基体的，并有大量气体泡孔分散于内的一类高分子材料，又称为多孔塑料或微孔塑料。随着科学技术的进步，目前，几乎各种塑料都能够制备出泡沫塑料，同时塑料的发泡成型方式已经成为塑料加工生产的另一个主要方向。接下来，随着聚醚多元醇的大工业化生产，而且价格进一步的降低，又进一步促进了聚氨酯泡沫的工业化发展。1952-1954年，拜耳公司改进了生产聚氨酯泡沫的技术，采用连续生产软质聚氨酯泡沫塑料的技术，这使得泡沫市场开始了蓬勃发展的趋势。1961年，人们采用多异氰酸酯PAPI制备硬质聚氨酯泡沫塑料，由于多异氰酸酯的蒸汽压较以前的异氰酸酯低，施工时毒性大大降低，也就使得危险性大大降低，同时制得的产品性能良好，这种技术后来被广泛用于现场喷涂，扩大了硬质泡沫塑料的应用范围.硬质聚氨酯泡沫塑料硬质聚氨酯泡沫塑料是指在一定负荷作用下，不发生明显的形变，但是当负荷过大时，泡沫塑料则发生了永久形变，也就是不能恢复到原始状态的泡沫塑料。在不同聚氨酯产品中，其产量仅次于软质泡沫塑料，由于这种泡沫塑料有优良的机械性能、耐腐蚀性能、电学性能和声学性能，最突出的是特别低的热导率系数，所以具有越来越重要的应用价值。硬质聚氨酯泡沫塑料的密度、压缩强度、拉伸强度、弯曲强度及硬度等各方面的性能，都与原料和配方组成有密不可分的关系，随着原料配方的变化而变化，同时又有施工成型方便的优势。聚氨酯泡沫塑料可以一步成型，而不像聚乙烯等泡沫塑料，需先将原料造粒后，才能进行后面的发泡成型，继而得到泡沫塑料制品。这一操作工艺省去聚合、分离、精制、挤出、造粒等中间工序，非常简便，大大节省了经济开支，同时节省了时间，提高了劳动效率。硬质聚氨酯泡沫塑料通过聚合多元醇、多异氰酸酯、胺类催化剂、锡类催化剂、泡孔稳定剂、发泡剂等主要组分制得，其泡孔形态以闭孔为主，经过添加剂处理，具有各方面性能优异的性能，如低的导热系数、隔声抗震效果优良、耐水性、耐腐蚀性优良等，被广泛应用在汽车内外饰及仪表盘、建筑材料芯材、冰箱保温层等各个方面。由于硬质聚氨酯泡沫塑料在较宽的温度区间内都可以达到保温效果，所以其在保温、保冷等方面的优势是其他传统材料无法比拟的。硬质泡沫作为大众材料对人们生活各方面的帮助将会更多，未来发展前景将日趋广阔。

1.2本文研究了聚氯乙烯对聚氨酯泡沫塑料的改性作用。分析了不同的聚氯乙烯加入方式对聚氨酯泡沫塑料性能的影响，实验中探索了三种不同的方法加入聚氯乙烯，并得出了经增塑剂处理的聚氯乙烯加入到反应体系后，制备的泡沫塑料的性能较好，同时研究了聚氯乙烯添加量对泡沫塑料的性能的影响。对用聚氯乙烯增强的仿木聚氨酯材料进行了初步研究，当搅拌速率从低速搅拌提高到高速搅拌后，泡沫塑料的密度和力学性能等均有较大变化，最明显的变化是泡沫的力学性能有了很大提高，而且热稳定性有了很大提高。对加入环氧树脂的仿木聚氨酯材料进行了研究，环氧树脂的加入对泡沫塑料的生长成型有一定帮助，同时环氧树脂对泡沫塑料的性能有一定影响。制备了较大密度的仿木聚氨酯材料，密度较之前聚氨酯泡沫塑料有了一定程度的提高，研究了提高密度后的仿木聚氨酯材料的力学性能和泡孔结构。

2.结果与讨论

制备硬质聚氨酯泡沫塑料所需要的组分主要包括多元醇、异氰酸酯、发泡剂、泡孔稳定剂、胺类催化剂、锡类催化剂、扩链剂、交联剂等，由于聚乙二醇20000具有很高的分子量，同时有很好的柔性。期望通过加入此长直链聚合物，能够改善泡沫材料的脆性，增强泡沫材料的韧性，同时考察其他性能的改变。当水的用量增大时，即发泡剂的用量增加时，泡沫制品的密度降低，密度降低同时带来了压缩强度的降低。当发泡催化剂用量增多，发泡反应进行的速度有很大提升，发泡产品的上升过程时间减少，乳白时间以及相应的固化时间都减少。当交联催化剂、交联剂用量增加时，体系中的交联反应速度加快，发泡产品的固化过程加快，使得发泡过程的控制变得困难。所以选择合适的催化剂，对控制反应平稳顺利进行有很大的作用。当有机硅泡孔稳定剂用量增多时，泡沫制品的泡孔结构变的均匀，同时有机硅泡孔稳定剂对泡沫的热稳定性有很大的关系。

3.结论

3.1通过设计正交试验，成功的得到了各个不同配方组分对泡沫成型过程的影响，并得到了不同组分的最佳用量。同时，根据要求性能的不同，得到了三种不同性能的泡沫塑料的配方，并且通过对三种配方的测试分析验证了正交试验的正确性。

3.2分析了聚乙二醇-20000对硬质聚氨酯泡沫的影响。当聚乙二醇-20000的含量在30份时，泡沫材料既保持了较高的冲击强度，又使得压缩强度有显著提高。

3.3环氧树脂E-51的加入对硬质聚氨酯泡沫的热稳定性及力学性能有很大影响。环氧树脂的加入使泡沫材料的热分解温度（质量分解50%的温度）提高了40～50℃。当环氧树脂E-51的含量在15～20份时，泡沫材料的压缩强度和冲击强度均达到较高水平。过量的环氧树脂加入后，使得泡孔壁变的越来越厚，而且泡孔的形状也由均匀变得大小不一，而且环氧树脂的黏性较大，对聚氨酯泡沫的成型、增长都有不利影响。

3.4发泡剂选用环己烷和水后，当环己烷/水为10/1时，泡沫材料的密度降低，同时脆性下降，而且压缩强度达到了最大，冲击强度较之前也有提高。

3.5经增塑剂邻苯二甲酸二辛脂（DOP）处理的聚氯乙烯加入到硬质聚氨酯泡沫体系比直接加入聚氯乙烯颗粒和溶于溶剂中后效果好，聚氯乙烯的加入使得泡沫塑料的力学性能有提高，但是同时由于小分子物质的引入，热稳定性降低。聚氯乙烯的添加量在20份左右时，泡沫塑料的压缩强度和冲击强度良好。聚氨酯泡沫塑料的压缩强度随着温度的升高而降低，聚氯乙烯改性的聚氨酯泡沫塑料的压缩强度相对于纯聚氨酯泡沫塑料降低相对较缓。

3.6搅拌速率从200r・min-1到2600r・min-1，使得泡沫塑料压缩强度和冲击强度均有较大程度的提高，压缩强度从0.4～0.5Mpa到0.8～1.0Mpa，冲击强度从0.5～0.7kJ・m-2到0.9～1.4kJ・m-2，聚氯乙烯的加入增加了聚氨酯泡沫塑料的尺寸稳定性。

3.7高搅拌速率下加入环氧树脂，泡沫塑料的密度有所降低，环氧树脂的加入有利于发泡的成型生长，较只是加入聚氯乙烯时，力学性能下降，但相比较纯聚氨酯泡沫塑料，还是有增强作用。

3.8制备了较高密度的聚氨酯仿木材料，密度达到密度132kg・m-3，压缩强度达到了2.12Mpa，同时泡孔结构较均一。

参考文献

[1]张衍荣，马德强.聚氨酯发泡性能评价方法的改进.

可降解塑料研究分析篇4

[关键词]超声振动；挤出成型

随着高新技术的快速发展，塑料制品凭借其重量轻、化学稳定性强、电绝缘性好等优点，在航空航天、电子通信、汽车、家用电器、医疗卫生等领域内的应用越来越广泛。然而常规成型加工的塑料制品往往存在熔接痕明显、翘曲变形严重、内部应力不均等缺陷，已成为制约塑料制品高质量、高精度的关键问题。

目前，超声振动在聚合物成型加工技术的应用主要集中在挤出成型与注射成型中。根据施加方式不同，可分为超声振动施加到模具口模、热流道、冷料穴以及超声振动直接作用于熔体等形式。超声振动对熔体的作用主要包括机械效应、热效应和空化效应三种。

超声振动在挤出成型中的应用

1.超声振动对共混物相容性及力学性能的影响

共混改性对于获得高性能、高强度的聚合物制品尤为重要，然而对于大多数不相容的聚合物，由于共混后不同组分的分子链之间的相互作用力较小，导致各相之间的界面张力相差较大，因此界面性能往往不能达到理想效果。而施加超声振动能够促使不同组分聚合物的分子链高频振荡，从而促进各相分子链之间的相容性，增强分子间作用力，达到改善制品力学性能的目的。

CHENG.S等人对HDPE/PS共混挤出成型的研究表明，超声振动使得模口压力降和熔体表观粘度显著下降，同时，超声振动使得分散系中颗粒大小减小，增加了HDPE和PS共混分子界面粘附力及相容性，使得制品断裂拉伸率和抗冲击强度均有所提高。

JIANGG.J.等人研究了超声振动对POM/PS（80/20）共混流变特性和制品机械性能的影响。实验结果表明，正常情况下，POE和PS是不相容的，但是施加超声振动后，分散阶段粒子变小，促进了共混物之间的相容。此外，在口模温度和压力不变的情况下，口模熔体流量随超声功率的增大而增大，口模温度为150℃时，POM表观粘度为1.1×104Pa・s，200W功率超声时，表观粘度降低为7×103Pa・s，证实了超声振动可以显著降低熔体流动粘度，促进熔体流动。

WEIL.Q.等人研究了超声振动对聚合物共混制品力学强度的影响。研究发现，聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）材料塑件在高频低振幅超声振动作用下，挤出成型浇口压力降降低，塑件表面质量提高，抗拉强度增强，但是，当超声功率高于200W时，塑件出现严重的超声降解，机械性能下降，因此适当的超声强度可以提高塑件力学性能。

2.超声振动对聚合物熔体流动行为及微观结构的影响

郭少云等人研究了挤出过程中超声对mLLDPE熔体流动行为的改善状况。研究发现，随着施加超声功率的升高熔体表观粘度和口模压力明显的下降，而且，熔体流动不稳定现象有所改善，挤出质量大幅度提高。这可能是由于超声施加在熔体上后，分子链在某一平衡点做类似简谐振动，导致分子平均动能急剧增加，增加的平均动能一部分传递给周围的分子链，从而提高其运动能力，促进分子链的解缠作用，提高聚合物的流动性能，另一部分平均动能以热量或粘性摩擦力的形式耗散，因此施加超声振动后整个熔体体系温度有所升高，进一步表现为熔体表观粘度下降，流动性能改善。

李慧林等人研究了超声振动对挤出过程中PP成型及微观结构的影响，并通过热差分析量热（DSC）和广角X射线衍射（WAXD）对超声辅助挤出PP进行了微观结构的观察分析，结果表明超声振动能够缩短熔体分子链间的距离，降低分子结晶的缺陷以及无序取向，从而使得PP晶格取向有所改善。此外，李慧林、郭少云等人还研究了超声在挤出过程中对HDPE流变行为及结构特性的影响。得出超声振动能够改善HDPE加工性能的主要原因是，超声振动促进了分子链的蠕动，降低了熔体与模具型腔壁的表面应力，而不是对熔体粘度变化产生永久影响；研究还发现，分子链的取向有利于晶核的形成，短的分子链易于分子结晶并产生良好的晶格，超声振动导致了分子结晶的时间延长、分子链的取向以及分子链的缩短，从而提高了HDPE结晶度和结晶质量。

CAOY.R.等人研究了超声振动对PP挤出成型结晶行为的影响。广角X射线衍射分析（WAXD）结果分析表明，PP晶体组成发生变化，β晶体含量增多，超声振动促使α晶体向β晶体转化使结晶度降低。实验说明了超声振动可以改变热塑性聚合物的晶体组分。

总结

通过上述分析超声振动在聚合物成型中的应用进展，可以得出超声外场对于聚合物成型的几种作用效果：

（1）超声振动能够增加共混物相容性，促使分散系中颗粒大小减小，明显提高共混制品力学性能。

（2）改善熔体流动不稳定及挤出胀大现象，大幅度提高聚合物挤出成型质量。

（3）降低聚合物熔体粘度，改善熔体充填流动性能，改善制品微观组织结构，提高制品力学性能及成型质量。

（4）改善聚合物的塑化质量，提高微结构复制率，并且能够缩短制品的成型周期，提高生产率。

参考文献

[1]颜家华，彭玉成，孙友松.振动在高分子材料加工中的应用[J].振动与冲击，1997，16（3）：35-40.

[2]吴启保，瞿金平等.塑料成型加工中的振动技术[J].机床与液压，2000（5）：10-12.

[3]李又兵，申开智，张杰.机械振动注射成型工艺及模具设计的探讨[J].工程塑料应用，2001，29（12）：40-42.

[4]严正，申开智等.聚合物熔体在振动场中的流变行为研究[J].中国塑料，2000，14（12）：63-67.

[5]那顺.振动场作用下-聚合物材料的注射成型及其结构与性能研究[D].2004，四川大学.

[6]徐静等，低频振动注塑改善PP/纳米CaCO3分散性的研究[J].塑料工业，2006，34（2）：36-38.

[7]PingZhao，QiangFu，etal.Excellenttensileductilityinhighlyorientedinjection-moldedbarsofpolypropylene/carbonnanotubescomposites[J].POLYMER，2007.48（19）：5688-5695.

可降解塑料研究分析篇5

【关键词】邻苯二甲酸酯类；环境激素分析

中图分类号：B025文献标识码：A

一、前言

对于在污水处理厂中对于邻苯二甲酸酯类环境激素分析的技术在不断进步，为人们的生活带来了许多方便，但是还是存在一些问题让人们思考，更能促使社会稳定的不断的发展。

二、实验部分

1、仪器和试剂

高效液相色谱仪:岛津ShimadzuLC-6A液相色谱仪;SPK-6AUV检测器;Echrom98色谱数据处理工作站;HypersilBDS色谱柱(4.6mm@250mmID,5Lm)。固相萃取装置:Supleco公司十二管防交叉污染SPE装置。固相萃取柱:Waters公司的OASISŒHLB(6cc,200mg)小柱。实验中使用的所有玻璃器具,在洗液中浸泡几小时后,自来水洗净,再分别用蒸馏水、丙酮淋洗后在烘箱中于80e下恒温2h,以降低空白值。为降低邻苯二甲酸酯的污染,实验过程中应避免使用塑料制品。试剂:甲醇为HPLC级。乙醚和丙酮均为色谱纯;无水硫酸钠为分析纯,使用前在马弗炉中400e烘烤4h,在马弗炉中冷却至100e左右,转置干燥器中保存备用;高纯氮气(99.99%);自制二次蒸馏水。

邻苯二甲酸酯标准物质:邻苯二甲酸二乙酯(D-iethylphthalate,DEP,99.0%),邻苯二甲酸二正丙酯(D-in-propylphthalate,DPrP,97.0%),邻苯二甲酸二丁

酯(Dibutylphthalate,DBP,99.5%),邻苯二甲酸丁基苄基酯(Butylbenzylphthalate,BBP,98.0%),邻苯二甲酸二戊酯(Diamylphthalate,DAP,98.0%),邻苯二甲酸二环己酯(Dicyclohexylphthalate,DCHP,99.0%),邻苯二甲酸二正己酯(D-in-hexylphthalate,DHP,98.0%),邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(Bis(2-ethylhexyl)phtha-late,DEHP,99.4%),购自ChemService公司(USA)。

2、样品采集

分别采集四个主要污水处理厂的初沉出水(简称进水)和二沉出水(简称出水)各5L。采样瓶选用配有玻璃塞的玻璃瓶,依次经铬酸洗液、自来水和蒸馏水洗涤后烘干待用。样品采集后在4e以下避光保存,防止待测组分丢失。所有样品在7d之内完成前处理,40d内完成分析。

3、样品预处理

取水样4L,经混合纤维素酯微孔滤膜过滤后,用HCl调节pH值为7。依次量取洗脱剂(甲醇-乙醚5B95,V/V)、甲醇、蒸馏水各6mL清洗小柱,停留5min,以2~3mL/min的流速流出。在不超过20dHg的真空压力下让1L的水样通过小柱,流速控制在5mL/min。用5mL清洗剂(甲醇-水5B95,V/V)清洗小柱。真空干燥小柱3~5min,以除去柱中的残余水分。用9mL的洗脱剂(甲醇-乙醚5B95,V/V)以1.0mL/min的流速将分析物洗脱下来,在洗脱液中加入一定量的无水Na2SO4,将脱水后的洗脱液转移到K-D浓缩瓶中,用高纯氮气缓慢吹至0.3mL左右,甲醇定容至1mL,保存待测。

4、色谱条件

采用岛津ShimadzuLC-6A液相色谱仪和HypersilBDS色谱柱(4.6mm@250mmID,5Lm)进行邻苯二甲酸酯残留分析。色谱条件为:紫外检测器,波长224nm,柱温35e,进样体积10LL,流速1.0mL/min;采用梯度洗脱,开始时甲醇-水(85B15,v/v),保持8min,第10min时甲醇比例上升为100%,全部分析时间为20min。

5、质量保证

在进行水样测定时,用二次蒸馏水作空白加标回收率实验,加标量与实际水样中待测物的浓度接近,按照实际水样的预处理方法和分析方法进行分析。8种邻苯二甲酸酯类环境激素的回收率为75.1%~115.5%,相对标准偏差(RSD)为0.9%~2.2%。最低检出限在0.10~0.62Lg/L之间。在测定样品的同时做3份全程序空白平行样,相对平均偏差不大于50%,取其平均值作为同批试样测量结果的空白校正值。对每个采样点位采集的样品分别进行3次平行测定,结果用均值表示。

三、污水处理过程中DEHP的物料平衡

根据表1数据,对一分厂污水处理过程中DEHP的去除及迁移情况进行了物料平衡分析,见图2,图中百分数为相对于一分厂进水中所含DEHP质量的百分数。

物料平衡计算表明,厂内排水的DEHP负荷非常高,约为外部进水DEHP负荷的30%,该部分负荷主要由浓缩池、消化池上清液和脱水机房排水造成。对一分厂来说,初沉出水中的DEHP约为其进水的45.7%,二沉出水中的DEHP约为10.0%,污水处理中DEHP的总去除率为90.0%。所去除的DEHP大部分被吸附在初沉污水和剩余污水中,约为63.9%。假设可忽略DEHP在污水处理过程中的挥发及化学降解,曝气池的去除率约为20.7%。本研究进一步证实了污水处理厂中所去除的DEHP大部分被吸附到了初沉污水和二沉污水中,主要原因是DEHP的水溶性较低,正辛醇水分配系数较高。污水处理过程中DEHP生物降解去除的比例较小,其可能原因一方面是由于污水对DEHP的吸附降低了其生物可获性;另一方面是由于邻苯二甲酸酯的生物降解速率与烷基链长度有关,随分子量的增大,生物降解速率降低,而DEHP

分子量较高,因此比较难生物降解,这也是污水及污泥中的DEHP浓度最高的可能原因。

四、影响城市污水中邻苯二甲酸醋种类和含量的可能因素

1、邻苯二甲酸醋的理化性质

邻苯二甲酸醋主要以增塑剂的形式进人环境中，它与聚烯烃类塑料分子之间由氢键或范德华力连接，各自具有相对独立的化学性质，因此，可由塑料扩散到外环境中，对水体、大气和土壤等造成污染。该类化合物为亲脂性化合物，具有很大的流动胜和较小的挥发性和水溶性，其辛醇一水分配系数(Kow)、沉积物中有机炭一水中的分配系数(K哎)、水生生物富集因子(BCF)和微生物一水分配系数(KB)的值较高，易于从水中吸附到沉积物和土壤等有机物中，并易在水生生物体内富集，在城市污水处理过程中，易从污水吸附富集到活性污水中。

2、邻苯二甲酸醋的生物降解性

有关研究表明，在邻苯二甲酸醋的环境行为中，邻苯二甲酸醋的水解、光解速率非常缓慢，生物降解是其分解的重要途径，因此生物降解是影响该类化合物在环境中的行为和归宿的重要过程。资料表明，邻苯二甲酸醋的生物降解速率与烷基链长度有关，随分子量的增大，生物降解速率降低。

3、污水及污水处理工艺

污水处理工艺不同，对邻苯二甲酸醋化合物的去除效果也不同。研究表明，邻苯二甲酸醋化合物在厌氧条件下的降解速率低于好氧条件下的降解速率。酒仙桥污水处理厂采用的污水处理工艺为氧化沟工艺，该工艺的特点是污水龄较长，因此污水中所富集的邻苯二甲酸醋在好氧条件下的降解比较充分，这可能是其污水中DEHI〕含量较低的一个原因。另外，城市污水中邻苯二甲酸酷的含量还与污泥处理工艺有关。

4、污水中邻苯二甲酸醋的来源及含量情况

邻苯二甲酸醋主要用作塑料增塑剂，主要通过两大途径进人到污水中:直接途径是含有该类化合物工业废水的排放，固体废弃物的堆放和雨水淋洗以及PVC塑料的缓慢释放;间接途径是该类化合物首先排人大气，然后通过干沉降或雨水淋洗而转人污水中。综合各国的研究结果发现圈，DEHP和BP在河水与河底泥中的含量是各种邻苯二甲酸酷类物质中最高的，而EHP是工业上最常使用的邻苯二甲酸醋类物质。

五、防治措施及研究重点

了解我国邻苯二甲酸酯的使用情况!加强对邻苯二甲酸酯代用品的研究如柠檬酸酯、苯二甲酸直链醇酯、己二酸直链醇酯、聚酯等低毒增塑剂。

加强邻苯二甲酸酯危害及防治的宣传力度!提高公众意识!鼓励少使用或接触塑料制品!从而降低邻苯二甲酸酯进入到环境中的机会!减少人类对邻苯二甲酸酯的直接或间接暴露。针对环境中的邻苯二甲酸酯建立成熟的测试方法包括仪器方法和生物方法。

开展对邻苯二甲酸酯各种环境过程及其动态模型的研究，邻苯二甲酸酯在进入环境中。首先通过迁移过程在各环境中进行分配，可通过考虑污染物在不同环境单元之间运动的迁移过程而设计各种理论模型来研究其各种环境参数，弄清它们的环境行为。预测污染物对环境的影响程度，这对评价邻苯二甲酸酯对生态系统和人类的健康的影响有着重要的实际意义。尽快建立污水处理处置中关于邻苯二甲酸酯等环境激素的相应标准，但是均未涉及到邻苯二甲酸酯等环境激素的问题。因此迫切需要加强对该方面的研究!以满足污水安全处理处置的要求。

六、结束语

综上所述，在污水处理厂中邻苯二甲酸酯类环境激素分析这方面，对于城市产生的污水的处理的分析，给人们的生活带来了许多方便。但是还是存在一定的问题，所以，相信在以后技术的发展中，对于邻苯二甲酸酯类环境激素分析研究不断的完善，会使社会的发展更上一层。

参考文献

[1]莫测辉蔡全英吴启堂等我国城市污水中邻苯二甲酸酯的研究中国环境科学2001年

可降解塑料研究分析篇6

（长安大学建筑工程学院，西安710018）

（CollegeofCivilEngineering，Chang´anUniversity，Xi´an710018，China）

摘要：从金属晶体结构角度研究钢材冷作硬化的机理，并运用结论解释实验现象。通过对实验现象的分析，深入探究影响钢材力学性能变化的因素。结果表明，为保证钢材在使用过程中有良好的强度及塑性，并避免脆性造成的损害，在施工过程中应合理选择变形量和时效温度及时间。

Abstract:Thispaperstudiesthemechanismofcold-workhardeningofsteelfromtheperspectiveofmetalcrystalstructureandusetheconclusiontoexplainsomeexperimentalphenomena.Byanalyzingtheexperimentalphenomena,thefactorsaffectingtheperformancesofsteelmaterialswerefound.Theresultsshowthatinordertoensurethesteelmaterialshavegoodintensityandplasticityandavoidthebrittlenessdamage,reasonabledeformation,agingtemperatureandtimeshouldbeusedintheprocessofconstruction.

关键词：金属晶体结构；变形量；时效温度及时间

Keywords:metalcrystalstructure；deformation；agingtemperatureandtime

中图分类号：TG156.92文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）34-0070-02

作者简介：李晓月（1994-），女，河北邯郸人，本科，从事土木工程材料研究。

1冷作硬化机理

在研究钢材冷作硬化机理时，先对钢材中主要成分即铁（Fe）的晶体结构进行分析。在对金属晶体的研究中，我们了解到，除Po为简单立方堆积外，大部分金属采用面心立方、体心立方或六方最密堆积中的一种。用致密度和配位数描述晶体中原子排列的紧密程度。见表1。

由表1可知，纯铁在常温下采用体心立方堆积，其致密度及配位数相对较小，即原子排列紧密程度较低。在低温或常温下进行冷轧、冷拉或冷拔时，易发生晶格的扭曲、

畸变，从而使晶粒受剪力滑移或变形，晶粒受剪力滑移后产生摩擦力；晶粒发生变形时，金属原子发生相对位置的变化，金属内正负电荷平衡被打破，产生电场力，需要电子重新分布来恢复平衡，由于电子不断运动恢复平衡，致使磁平衡也将被破坏，因此表现出在一段时间内的磁性。晶格的扭曲、畸变使金属塑性和韧性变差；摩擦力和磁力使屈服点、硬度提高。由此可推测，在工程常用金属中，铁较其他金属易发生冷作硬化。

铁在不同条件下晶体结构会发生改变。纯铁到了912C°以上就转化为了面心立方体堆积。面心立方晶格的铁并没有铁磁性。在铁中添加其他元素，晶格转变温度会下降。如：在铁中加入碳后，晶格转化温度将下降到727C°。大量加入其它合金元素，这个转化温度甚至可以降到室温以下。在室温仍可以保持面心立方堆积的不锈钢称为奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢无磁性。根据这一特点，可在钢材冷作硬化过程中测定磁性变化来分析其机理。奥氏体不锈钢开始表现为无磁性，进行冷轧、冷拉或冷拔处理后，由于错位塞积和形变诱发马氏体相变，从而产生磁性（马氏体存在磁性）。在冷却条件不同的情况下，表现出的磁性变化不同，从而强度和塑性变化不同。

金属塑性变形时，根据晶体结构变化，大致可分为三阶段。第一阶段为弹塑性变形，在晶粒范围内发生晶块破碎和错位塞积。第二阶段主要是塑性变形，并有非位错性的破坏性变形。第三阶段材料发生破坏。在冷作硬化施工过程，金属主要发生第一和第二阶段的变化。

错位塞积和形变诱发马氏体相变，形变量不同，对金属内磁平衡的破坏不同，恢复磁平衡难度和所需时间也不同。形变量越大，马氏体产生越多。冷却温度过低时，金属内电子难以迅速运动恢复至磁力平衡，导致马氏体持续一段时期；当冷却时间足够长时，金属内电子逐步恢复至磁力平衡，可使由形变引起的马氏体部分消失。

2实验现象及分析

2.1选取0.1/s，1/s，2.5/s，5/s的变形速率，在不同应变速率下选取10%、20%、30%和50%的应变程度进行试验。经显微分析及磁性分析后可发现，在相同变形速率下，变形量大于10%后，随变形量增加，马氏体增加。变形量为30%-50%的马氏体增加速率大于形变量为10%-30%的马氏体增加速率。而且，在20%、30%及50%三种形变量的不同速率下，磁性均增加，说明奥氏体不锈钢在冷变形过程中有磁性相产生。该磁性相即为马氏体。变形量增大，引起金属内磁力平衡破坏大，从而产生磁力，产生马氏体这种“硬化相”。作为直线与错位线相互作用的“硬相”，阻碍错位运动，提高错位密度，以致形成复杂的错位强化结构[1]。形变诱发马氏体的量随形变量增加而增加。因此为避免马氏体过多引起的脆硬性，形变量应控制在10%以下。

2.2控制时效时间及其他条件，在不同温度下测定屈服强度。由图1可得，500C°时，屈服强度为1150MPa，而650C°时，屈服强度已经降为550MPa。在实验温度范围内，时效温度越高，屈服强度和硬度越低[2]。在一定温度范围内，温度越高，电子运动速度越快，恢复磁平衡的效率越高，由形变诱发的马氏体逐步部分消失，塑性提高，强度降低。

2.3由图2-图3可知，随时效增加，晶体内弥散碳化物数量增多并有长大趋势；呈弥散均匀分布的层片状析出物增多，与奥氏体相互交错使硬度提高，强度和塑性降低。但根据理论分析，随时间增长，金属内电子逐步恢复平衡，电场力应减小，磁效应应减弱，马氏体也应部分减少，强度减小，塑性提高。然而实验表明材料硬度发生提高，塑性降低，与理论分析不相符。其原因在于，由于铁素体原子排列较为稀疏，钢材中合金元素在铁素体中渗透扩散速度远远大于在奥氏体中。因此，固溶不锈钢在750C°时效过程中，铁素体或铁素体—奥氏体晶界处会析出σ相（回火马氏体）。σ相在材料中占有主导地位。σ相属于脆硬相，硬度高、脆性大，材料在未发生变形前便在金属间相附近产生裂纹源和脆性相开裂[3]，使材料塑性减小。因此，要通过控制析出物的数量、大小和分布，使钢材获得更佳的强化效果[4]。

3结论

①钢材受自身晶体结构影响，形变量越大，金属内部磁力越大，形变马氏体越多，强度提高，塑性降低。为避免脆硬性造成的损害，形变量应不超过10%。

②冷作硬化的时效温度和时间会共同影响钢材的强度、硬度和塑性，应综合考虑材料的力学性质，合理控制时效温度和时间。

参考文献：

[1]童金涛，张麦仓，等.302HQA钢的冷变形硬化机理研究[J].塑性工程学报，2006（5）．

[2]李国明，陈珊，等.时效温度对新型马氏体沉淀硬化不锈钢性能的影响[J].热加工工艺，2009（8）.