淀粉基生物质发泡材料发泡倍率的影响因素

利用植物纤维增强玉米淀粉复合材料的熔融共混挤出发泡试验,通过对样条径向膨胀率的测试,研究了挤出压力、挤出速率、加热温度、含水率对复合发泡材料发泡倍率的影响。结果表明：复合材料的发泡倍率随挤出压力的增大而先增大后减小,当挤出压力为80 MPa时,发泡倍率达最大值,为14.8;随着挤出速率的升高,材料的发泡倍率呈非线性变化,当挤出速率为20 cm/s时,发泡倍率达最大值,为14.8;材料的发泡倍率随加热温度的升高而先增大后减小,当加热温度为135℃时,发泡倍率达最大值,为13.8;材料的发泡倍率随含水率的增加而先增大后减小,当含水率为13%时,发泡倍率达最大值,为13.8。分析材料相关参数与发泡倍率的相关变化曲线,总结其作用机理,对优化材料的加工工艺有着重要意义。     

超临界CO_2下聚丙烯/乙烯-辛烯共聚物共混物微孔发泡材料的制备

用熔融共混的方法制备了不同含量乙烯-辛烯共聚物(POE)的聚丙烯(PP)/乙烯-辛烯共聚物(POE)的共混物,研究了共混物的相形态和流变性能。用超临界二氧化碳(sc-CO_2)作为物理发泡剂,制备了PP/POE的共混物微孔发泡材料。研究了POE含量、温度和压力对微孔发泡材料泡孔的影响。结果表明,发泡材料平均泡孔尺寸在2~7μm之间,泡孔密度大于109 cm~(-3)。随着POE含量的增加、温度的升高,泡孔直径增大,泡孔密度降低;随着压力的增大,泡孔尺寸先增大后减小,泡孔密度逐渐增大。     

基于多阶压力控制的双峰泡孔聚合物发泡行为及性能

双峰泡孔聚合物材料是聚合物泡沫的一种特殊结构类型材料,近年来受到了业界的广泛研究和关注.在超临界流体辅助间歇发泡工艺中,发泡体系的压力控制是诱导双峰泡孔形核和长大的关键因素.基于此,本研究构建了一种多阶压力控制聚合物间歇发泡系统,制备了具有典型双峰泡孔结构的聚苯乙烯泡沫材料,研究了不同一阶压降、一阶压降保压时间、二阶压降等工艺参数对聚合物发泡行为的影响以及所制备材料的隔热性能.结果表明,在饱和温度为90℃及以上时,一阶压降3 MPa和8 MPa条件下均能形成良好的双峰泡孔结构;饱和温度的升高、一阶压降保压时间的延长可以促进大泡孔的生长,而对小泡孔无明显影响;双峰泡孔聚苯乙烯泡沫材料具有良好的隔热性能,对于所制备的最大发泡倍率为47.27的泡沫材料,其热导率仅为72 mW/(m·K).     

高熔体强度聚丙烯的挤出发泡行为

研究了高熔体强度聚丙烯为发泡树脂的挤出发泡行为,分别采用聚合物流变工作站、偏光显微镜、扫描电镜等考察了挤出配方和工艺对发泡体系流变性能及发泡性能的影响。研究发现,高熔体聚丙烯的熔体黏度随发泡剂用量、螺杆温度、螺杆转速的提高而降低,聚丙烯发泡制品的泡孔形态、泡孔密度和尺寸在螺杆温度为(185±3)℃,模头温度为(153±1)℃,螺杆转速为(19±2)r/min,自制发泡剂体系用量为4%时最佳,泡孔尺寸均匀且泡孔密度可以达到每立方厘米2.65×1013个以上,此时发泡倍率为9.6倍。     

木粉对聚乳酸流变、结晶及发泡行为的影响

以超临界CO_2为发泡剂,设计高温保压、低温快速泄压发泡的工艺,制备微孔发泡木粉/聚乳酸复合材料。利用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、旋转流变仪对复合体系结晶及流变性能进行分析。采用排水法及扫描电镜研究了木粉含量对发泡材料表观密度、发泡倍率,泡孔密度及泡孔形貌的影响。结果表明,木粉的加入提高了木粉/聚乳酸复合材料熔体的复数黏度和储能模量,降低了聚乳酸的结晶度,提高了泡孔密度,减小了泡孔尺寸。当木粉含量为20%时,木粉/聚乳酸发泡材料表观密度为0.19g/cm~3,发泡倍率达到7倍,泡孔密度为7.23×10~8 cm~(-3),平均泡孔直径为20μm。     

模压法制备微孔发泡聚碳酸酯片材

为制备采用微孔挤出法、微孔注射法及常规发泡方法难以制备的薄型微孔发泡聚碳酸酯(PC)片材,首次采用具有制备周期短、工艺简单、操作容易、制备价格低廉等优点的模压法,通过快速降温降压制备了薄型微孔发泡PC片材,并探讨了加工参数对泡孔结构的影响,利用显微镜对泡孔结构进行了表征.实验结果表明:随着发泡时间的增加,泡孔尺寸先增加后恒定不变,泡孔密度先增加后降低;随发泡压力的增加,泡孔尺寸快速减小后变化不大,泡孔密度先快速增加后变化较小;随着发泡温度的增加,泡孔尺寸快速增加,泡孔密度快速降低;随活化比的增加,泡孔尺寸先减小后增加,泡孔密度则先增加后降低.通过控制发泡时间、发泡压力、发泡温度、活化比等加工参数可以控制微孔发泡PC的泡孔结构.     

泡孔结构形貌对环氧树脂发泡材料抗压性能的影响EI北大核心CSCD

采用超临界CO_2发泡制备了不同泡孔结构和形貌的环氧树脂发泡材料,通过万能材料实验机研究了其抗压性能。采用差示扫描量热分析考察了环氧树脂的固化程度;利用扫描电镜结合排水法密度测试,表征了泡孔形貌、泡孔尺寸、发泡密度及泡孔分布;研究了上述因素对发泡材料抗压性能的影响。结果表明,环氧树脂发泡样品的抗压性能随固化度的增大而增强;当样品完全固化时,闭孔环氧树脂发泡材料的抗压性能较开孔结构和破裂结构强,这与作为支撑结构的泡孔壁的形貌相关。对于闭孔结构的发泡材料,其抗压性能受泡孔尺寸的影响显著,泡孔尺寸越小,材料密度越大,其抗压性能越好。具有双峰泡孔分布的发泡材料,其抗压性能得以改善,较小的泡孔为发泡材料提供了更为致密的支撑骨架结构,比具有同样密度的大尺寸泡孔发泡材料的压缩性能更高。     

超临界CO2发泡工艺对聚乳酸微孔纳米复合材料泡孔结构的影响

利用超临界CO_2作为物理发泡剂,采用高压釜间歇发泡法,制备了聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯/氧化锌(PLA/PBS/ZnO)微孔纳米复合材料,研究了超临界CO_2微孔发泡过程中,发泡温度、保压压力和释压速率对PLA/PBS/ZnO微孔纳米复合材料泡孔结构的影响。结果表明:发泡温度对微孔纳米复合材料泡孔结构的影响显著且与纳米复合材料熔体强度密切相关,温度相对过高或过低,都会引起聚合物熔体强度和表面张力的变化而导致无法得到均匀密集的泡孔,当体系的发泡温度为90℃时,复合材料的泡孔平均直径最小,泡孔密度最大,泡孔尺寸分布最集中;保压压力对泡孔结构的影响体现在超临界CO_2的溶解度和发泡体系的黏度上,保压压力较低时得到的泡孔平均尺寸较大且分布不均匀,当保压压力为16 MPa时,复合材料的泡孔平均直径最小,泡孔密度最大,泡孔尺寸分布最集中;释压速率决定着发泡初始阶段的成核效率,随着释压速率的升高,复合材料的泡孔平均直径减小,泡孔密度显著增大,泡孔数量增多且尺寸分布更集中。     

弹性体对微发泡聚丙烯复合材料发泡行为的影响

以化学发泡为主线,在聚丙烯(PP)基体中添加弹性体三元乙丙橡胶(EPDM)制备微发泡聚丙烯复合材料。利用旋转流变仪、差示扫描量热法和扫描电镜等手段,系统地研究EPDM对微发泡PP材料发泡行为的影响。结果表明,EPDM的加入提高了PP材料的熔体强度,对PP材料发泡质量有明显改善;同时使PP复合材料的降温结晶峰向高温移动,能有效抑制泡孔的变形及并泡等恶化现象。当EPDM的质量分数为20%时,泡孔形态较为理想,其泡孔直径和泡孔密度分别为14.43μm,2.49×10⁷cm^-3。与未加EPDM的微发泡PP复合材料比较,EPDM的加入能够拓宽发泡PP复合材料的发泡温度窗口,发泡温度范围为180~195℃。     

聚甲基丙烯酸甲酯纳米发泡材料的制备:胶束尺寸对发泡行为的影响

采用超临界二氧化碳固态发泡法制备聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米发泡材料,通过添加两嵌段共聚物聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA/PS-b-PMMA)来调控共混物的胶束尺寸,系统研究胶束尺寸对发泡行为的影响。首先,根据嵌段"自组装"的特性,通过控制嵌段质量比制备出不同胶束尺寸的原始样品。通过透射电镜(TEM)观察可知,胶束尺寸随嵌段质量比增加而变大。其次,利用扫描电镜(SEM)探索了胶束尺寸对其发泡行为的影响。结果表明,胶束尺寸对泡孔形貌有显著影响,胶束尺寸过小反而会导致大小孔形貌出现,只有当胶束尺寸与泡孔尺寸为一个数量级时,才能得到均匀分布的泡孔;此外,研究还发现增大胶束含量有助于得到倍率高且泡孔均匀的纳米孔径发泡材料。     

A novel technology to manufacture biodegradable polylactide bead foam products

Bead foaming technology with double crystal melting peak structure has been recognized as a promising method to produce high-performance low-density foams with complex geometries. Polylactide (PLA) bead foaming has been of the great interest of researchers due to its origin from renewal resources and biodegradability. However, due to the PLA’s low melt strength and slow crystallization kinetics, the attempts have been limited to the manufacturing methods used for expanded polystyrene (EPS). In this study, we developed microcellular PLA bead foams with double crystal melting peak structure in a large content using a lab-scale autoclave system followed by molding of the beads. PLA bead foams were produced with expansion ratios and average cell sizes ranging from 6 to 31-fold and 6 to 50 μm, respectively. The high-melting point crystals generated during gas-saturation significantly affected the expansion ratio and cell density of the PLA bead foams by enhancing the PLA’s melt strength and promoting cell nucleation around the crystals. The tensile properties of the molded EPLA bead foams showed that EPLA bead foams with double crystal melting peak can be a promising substitute not only for EPS but also for expanded polypropylene (EPP) bead foams.     

双马来酰亚胺泡沫的微观形貌与结构控制研究

以偶氮二甲酰胺(AC)为发泡剂制备了改性双马来酰亚胺(BMI)泡沫,用扫描电镜(SEM)对泡沫的微观形貌进行观察,研究泡沫的发泡过程及不同条件下泡沫的泡孔结构,包括密度、孔径、单位体积的泡孔数目、发泡倍率等。结果表明:改性的BMI泡沫是一种闭孔结构泡沫,其构型为排泄型十二面体。可通过发泡体系的黏度、温度和发泡剂含量控制BMI泡沫的结构,随发泡体系黏度的增加,泡沫密度,成核密度N0和单位体积的泡孔数目Nf增加,泡孔直径减小,均匀性变好。泡沫密度随发泡剂AC含量提高而降低,当AC含量超过7%(质量分数)时,泡沫密度反而上升。随发泡温度提高,泡沫密度降低,孔径增大,泡沫成型稳定性变差。     

超临界二氧化碳中聚苯乙烯的受限发泡

以超临界二氧化碳为发泡剂,采用快速降压法,研究了聚苯乙烯(PS)一维和二维受限发泡的微孔形态。考察了不同温度(50℃～110℃范围)、压力(9MPa～18MPa范围)和降压速率(0.38MPa/s～48.1MPa/s范围)对PS受限发泡微孔形态的影响。结果表明,在一维发泡中,随发泡空间的增加,PS微孔取向明显;在二维发泡中,采用气孔板的受限方式,对饱和时间影响小,在相对高温、低压和低降压速率下,二维发泡能够得到更均匀和微小的泡孔材料。     

PET结晶形态对其微孔发泡材料泡孔结构的影响

以CO2为发泡剂,针对三种具有不同初始结晶形态的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)原料进行间歇固态发泡的研究.结果表明,CO2的溶胀作用会导致PET晶片的显著增厚,而显著增厚的晶片会使微孔发泡材料的泡孔分布不均匀.但是对孔径和孔密度影响不大.调控PET的发泡条件制备泡孔.结构好的PIT微孔发泡材料方法之一是缩短溶胀时间,在...     

凝胶浇注结合固相烧结制备具有多级孔结构的碳化硅陶瓷

以Isobam作为胶凝剂, 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为泡沫稳定剂和造孔剂, 结合固相烧结制备出具有多级孔结构的碳化硅陶瓷, 并研究了PMMA添加量、球磨机转速以及烧结温度对多孔陶瓷结构及性能的影响。结果表明: 当球磨机转速为220 r/min、烧结温度为2100℃时, 随着PMMA添加量由5wt%增加到20wt%, 发泡过程受到抑制, 但是泡沫的稳定性增强, 所得多孔陶瓷的气孔率在51.5%~72.8%之间, 压缩强度介于7.9~48.2 MPa之间; 当PMMA加入量为20wt%时, 随着球磨机转速由220 r/min增大到280 r/min, 加剧了浆料的发泡过程, 2100℃烧结所得多孔陶瓷的气孔率逐步增大, 气孔孔径变大; 当球磨机转速为220 r/min, PMMA加入量为20wt%时, 随着烧结温度的升高, 气孔率逐渐降低, 力学性能有所提高。     

热处理时间对透辉石系尾矿微晶玻璃析晶及其性能的影响

使用金尾矿和铁尾矿为主要原料,采用熔融法和一步法析晶热处理制备了透辉石系尾矿微晶玻璃。将其分别在低温段720℃和高温段820℃保温,使用DSC、XRD、Raman光谱、SEM和综合力学性能仪等手段研究了保温时间对透辉石系尾矿微晶玻璃析晶过程及性能的影响。结果表明：该系微晶玻璃的主晶相为单斜结构的透辉石晶体(Mg_0.6Fe_0.2Al_0.2)Ca(Si_1.5A_l0.5)O₆(JCPDS 72-1379),晶体的生长过程包括玻璃的分相、成核和晶体生长过程。热处理温度为低温段720℃时透辉石晶体的成核温度为720℃,随着保温时间的延长透辉石晶体逐渐长大且由球状晶向枝状晶演变,透灰石晶体的析出量逐渐增加;热处理温度为高温段820℃时透辉石晶体的形貌均为尺寸较大的枝状晶,但是随着保温时间的延长透辉石晶体的形貌和尺寸变化不大。综合性能最优的热处理制度为在820℃保温45 min,制备出的微晶玻璃密度为2.97 g/cm³,抗折强度为211.0 MPa,硬度为789.0 MPa,耐酸性99.3%,耐碱性99.1%。     

MgO与Li2O摩尔比及烧结温度对结合剂及cBN磨具性能的影响

以ZnO-Na₂O-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃陶瓷体系为基础, 制备了添加不同摩尔比Li₂O和MgO的陶瓷结合剂及立方氮化硼(cBN)磨具。利用X衍射测试仪、线性热膨胀测试仪、扫描电镜等研究了MgO∶Li₂O摩尔比( M 值)和烧结温度对陶瓷结合剂及磨具性能的影响。结果表明: 随着 M 值增加, 结合剂的软化点温度增加, 耐火度及化学稳定性均增强, 线性热膨胀系数先增加后降低。当 M 值为0.67时, 随着烧结温度的升高, 石英晶相的析出被抑制, 诱导析出Mg(Zn)Al₂O₄晶相, 且含量逐渐增加, 尺寸先减小后增加; 当温度为870 ℃时, Mg(Zn)-Al₂O₄晶粒尺寸最小, 约为2 μm, 结合剂结构最为致密, 抗折强度达到最大值136.28 MPa。随着烧结温度的提高, cBN磨具气孔率和吸水率先降低后增加, 体积密度、硬度、抗折强度、磨耗比以及磨削效率先增加后降低; 当烧结温度为890 ℃, 磨耗比及磨削效率最高, 分别为98.72%和1.3675 g·min^-1。     

Microcellular extrusion foaming of poly(lactide)/poly(butylene adipate-co-terephthalate) blends

Foamed poly(lactide) (PLA)/poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) blends were processed via the microcellular extrusion process using CO₂ as a blowing agent. Talc has been added to promote heterogeneous nucleation. Two types of PLA/PBAT blend systems were investigated: Ecovio, which is a commercially available compatibilized PLA/PBAT blend; and a non-compatibilized PLA/PBAT blend at the same PLA/PBAT ratio (i.e., 45:55 by weight percent). Six different formulations were investigated: pure PLA, PLA-talc, Ecovio, Ecovio-talc, non-compatibilized PLA/PBAT blend, and non-compatibilized PLA/PBAT-talc. The effects of various processing parameters such as die temperature, talc and compatibilization on various foaming properties such as cell morphology, volume expansion ratio (VER), open cell content (OCC) and crystallinity were investigated. As per the DSC thermograms, it was observed that compatibilization has merged the two distinctive melting peaks of PLA and PBAT into a single peak while lowering the peak temperature. In general, the addition of talc has decreased the average cell size and VER and increased the cell density and crystallinity; however, it has varying effects on the open cell content. Compatibilization has reduced the average cell size and volume expansion but increased the cell density and had varying and no effects on the OCC and crystallinity, respectively. Similar to compatibilization, the die temperature was found to have varying and no effects on the OCC and crystallinity, respectively. Except for PLA and non-compatibilized PLA/PBAT blend, the cell size and VER of all other formulations did not vary much throughout the entire temperature range (130–150 °C). The cell density was found to be insensitive to die temperatures except for Ecovio and Ecovio-talc.