聚醚砜超临界CO2发泡行为研究

以超临界CO₂为发泡剂,采用间歇发泡法制备了聚醚砜（PES）泡沫。采用旋转流变仪和扫描电子显微镜分析表征了PES发泡的均相成核行为,继而分别以滑石粉和二氧化硅（SiO₂）作为异相成核剂,探究了PES发泡过程中的异相成核行为。结果表明,间歇发泡法制备PES泡沫的发泡区间为200~230 ℃;最佳浸泡压力为20 MPa;最佳浸泡时间为3 h;未改性PES的泡孔直径均可在10 μm以下,泡孔密度在10⁹~10¹⁰ 个/cm³之间,但泡孔壁较厚;SiO₂相对于Talc,表现出更显著的异相成核作用;在210 ℃、3 h、20 MPa的发泡条件下,添加0.9 %（质量分数,下同）的SiO₂,可得到泡孔直径为0.77 μm,泡孔密度为7.14×10¹¹ 个/cm³的PES微孔泡沫。     

赤泥对聚乳酸热性能、力学性能和发泡行为的影响研究

通过熔融共混法制备了二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）改性的聚乳酸/赤泥（PLA/RM）复合材料,并利用超临界CO₂固相发泡法对复合材料进行发泡,采用差示扫描量热仪、万能试验机和固相发泡法对复合材料的结晶行为、力学性能和发泡行为进行了研究。结果表明,RM对PLA具有促进结晶的效果,结晶度由5.34 %提高至13.89 %;RM含量对材料的泡孔参数具有明显控制作用;当加入5 %（质量分数,下同）的RM时,发泡材料的泡孔密度降低至1.82×10⁷ 个/cm³,发泡倍率达到2.25倍,当RM为3 %时添加MDI时,泡孔密度由3.28×10⁷个/cm³提高到12.46×10⁷个/cm³,发泡倍率由2.26倍提高到12.40倍;RM和MDI协同作用对PLA泡沫的泡孔形态和力学性能具有显著的调控作用。     

PETA/St双单体聚丙烯挤出改性及其发泡性能研究

以季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）和苯乙烯（St）为接枝单体，采用反应挤出改性制备具有长支链结构的聚丙烯（LCBPP）。使用红外光谱、差示扫描量热仪、流变测试等表征材料的可发泡性，并通过扫描电子显微镜观测发泡材料的泡孔形貌。并以CO₂为发泡剂进行了间歇熔融发泡实验以评估聚丙烯（PP）的熔融发泡性。结果表明，在未交联改性PP中，用2 %（质量分数，下同）PETA和3 %St改性的PP各项性能最好；改性PP具有不同程度的应变硬化现象，这归因于不同程度的长链支化结构；改性后具有长链支化结构的PP有较好的发泡效果，PP?g?PETA/St样品的发泡温度窗口为25 ℃，最高发泡倍率达到33倍，此时泡孔平均直径为36 μm，泡孔密度为3.17×10⁸个/cm³。     

延时时间对PA6发泡行为及力学性能影响

采用"二次开模"注射成型工艺制备微发泡聚酰胺6(PA6)材料,研究了不同延时时间对PA6材料发泡行为及力学性能的影响。结果表明:延时时间能有效控制微发泡PA6材料的发泡过程,较短的延时时间内,模具型腔压力下降较大,压力降速率较快,有利于聚合物泡孔成核速率的提高。随着延时时间增加,微发泡PA6材料的泡孔平均直径增大,泡孔密度减小,而其拉伸强度、弯曲强度和冲击强度变化不大。当无延时开模时,其泡孔结构较好,泡孔平均直径最小为53.9μm,泡孔密度最大为15.67×10~5个/cm~3。     

超临界二氧化碳间歇式发泡法制备PP、PP/POE微孔发泡材料

采用超临界二氧化碳间歇式发泡法，成功制备了聚丙烯(PP)、PP/POE(乙烯-辛烯共聚物)微孔发泡材料。研究了发泡温度、饱和压力、POE含量对PP复合材料发泡性能的影响，并且，通过研究发泡材料的微观形貌、泡孔直径和膨胀倍率，得到最佳POE添加量。结果表明，在156℃、20 MPa条件下，PP可形成泡孔直径均一、高体积膨胀比的闭孔结构材料。加入POE后，PP复合材料的发泡性能得到改善，对发泡区间影响显著，PP/POE(80∶20)的发泡温度区在40℃以上；PP/POE(80∶20)随着发泡温度的上升，泡孔平均直径先增加后下降，泡孔密度和体积膨胀比逐渐增大；在120℃、20 MPa条件下，添加20%POE,得到了发泡范围大且泡孔均一性较好的发泡材料，泡孔密度为1.13×10¹¹个/cm³,泡孔孔径为2.81μm。     

超临界二氧化碳/乙醇共发泡制备聚砜泡沫制品

以超临界二氧化碳(scCO_2)和乙醇为共发泡剂,通过釜压发泡的方法制备特种工程塑料聚砜(PSU)珠粒泡沫制品。研究了乙醇含量、发泡温度、饱和压力对PSU泡沫材料的泡孔结构和珠粒粘接的影响,阐明了共溶剂发泡与泡沫材料泡孔结构的关系。结果表明,乙醇的引入增加了scCO_2在PSU基体中的溶解度,降低了PSU的发泡温度(最低发泡温度为150℃),拓宽了PSU的发泡温度窗口,增大了泡孔尺寸和膨胀倍率。当乙醇含量为33. 9%,发泡温度为180℃,饱和压力为8 MPa时,PSU珠粒泡沫的平均孔径可达86. 0μm,膨胀倍率可达10. 9倍,泡孔密度为9. 4×10~5个/cm~3,其泡沫制品珠粒间粘接良好,力学性能优良,压缩强度可达7. 2 MPa。     

聚四氟乙烯原位纤维化对TPEE/PTFE复合材料发泡行为的影响

通过熔融共混法研究了不同加工工艺对聚四氟乙烯（PTFE）纤维化的影响,制备了热塑性聚酯弹性体（TPEE）/PTFE纳米纤维复合材料。在此基础上,研究了PTFE含量对TPEE的结晶行为、流变行为以及发泡行为的影响。结果表明,PTFE纤维可以促进TPEE结晶,改善TPEE的流变性能。纳米纤维的高比表面积为泡孔成核提供了大量成核位点,有效提高了泡孔密度,降低了泡孔尺寸;当PTFE含量为2份时,制备了平均泡孔直径为3.2 μm,平均泡孔密度为3.11×10¹⁰ 个/cm³的复合材料泡沫。     

聚苯砜微孔材料的制备及其力学性能

以超临界CO_2为发泡剂,采用固态升温发泡技术制备了微米级和纳米级泡孔结构的聚苯砜(PPSU)泡沫材料,通过扫描电镜对PPSU发泡样品的泡孔形貌进行了表征。在饱和压力为8~25 MPa、发泡温度为160~220℃的范围内制备的PPSU泡沫材料孔径在0.2~2μm之间,泡孔密度为10~(11)~10~(13)cell/cm3,发泡倍率为1~2.5。发泡时间固定为30 s时,泡孔孔径随着发泡温度的升高呈现出先增大后减小的趋势,而且随着饱和压力的升高,孔径不断减小;泡孔密度的变化趋势则与之相反。对发泡密度都为0.6 g/cm~3,且具有不同孔径大小的发泡样品进行了力学性能测试,结果表明:随着泡孔尺寸的减小,拉伸强度和压缩强度均显著提升,孔径为206 nm的发泡样品与孔径为1 920 nm的发泡样品相比,压缩和拉伸强度分别提高了256.1%和106.1%。     

高倍率聚丙烯共混发泡材料的制备及性能研究

以不同共混比例的低熔点聚丙烯和普通共聚聚丙烯为原料、CO_2为发泡剂,制备了聚丙烯共混发泡材料。采用差示扫描量热仪(DSC)、傅里叶红外光谱(FTIR)和旋转流变仪考察了该共混改性聚丙烯的熔融性能、乙烯含量以及熔体强度,并通过扫描电子显微镜(SEM)分析了改性聚丙烯发泡后的泡孔形态。结果表明:低熔点聚丙烯的加入使共混体系的熔体强度显著降低,当其用量为20份时,发泡材料的泡孔形态达到最佳,此时发泡倍率、泡孔直径和泡孔密度分别为14.38倍、658μm和1.54×10~5个/cm~3。     

泡沫/实体交替层状硅橡胶材料的构筑与力学性能

使用羟基硅油作为结构控制剂调节硅橡胶的弹塑性,并采用超临界二氧化碳发泡构筑了泡沫/实体交替层状硅橡胶材料,对该材料的泡孔结构和层结构进行了表征,研究了泡沫/实体交替层状结构对硅橡胶泡沫力学性能的影响。结果表明,当硅橡胶中羟基硅油含量为1份(质量,下同)(实体层)、7份(泡沫层)时,制备出泡沫/实体交替层状硅橡胶材料,该材料较普通硅橡胶泡沫具有更小的泡孔尺寸(2.3μm),其泡沫层具有更高的泡孔密度(1.44×10~(10)个/cm~3)、更高的拉伸强度(5.09 MPa)和更好的抗压缩性能。     

In-situ Polymerization-modification Process and Foaming of Poly（ethylene terephthalate）

Most of traditional linear poly（ethylene terephthalate）（PET） resins of relatively low molecular mass and narrow molecular mass distribution have low melt strength at foaming temperatures, which are not enough to support and keep cells. An in-situ polymerization-modification process with esterification and polycondensation stages was performed in a 2 L batch stirred reactor using pyromellitic dianhydride（PMDA） or pentaerythritol（PENTA） as modifying monomers to obtain PETs with high melt strength. The influence of amounts of modifying monomers on the properties of modified PET was investigated. It was found that the selected modifying monomers could effectively introduce branched structures into the modified PETs and improve their melt strength. With increasing the amount of the modifying monomer, the melt strength of the modified PET increased. But when the amount of PENTA reached 0.35% or PMDA reached 0.9%, crosslinking phenomenon was observed in the modified PET. Supercritical carbon dioxide（ScCO2） was employed as physical foaming agent to evaluate the foaming ability of modified PETs. The modified PETs had good foaming properties at 14 MPa of CO2 pressure with foaming temperature ranging from 265 °C to 280 °C. SEM micrographs demonstrated that both modified PET foams had homogeneous cellular structures, with cell diameter ranging from 35 μm to 49 μm for PENTA modified PETs and 38 μm to 57 μm for PMDA modified ones. Correspondingly, the cell density had a range of 3.5×107cells·cm 3to 7×106 cells·cm 3for the former and 2.8×107cells·cm 3to 5.8×106cells·cm 3for the latter.     

Isolation of highly purity cellulose from wheat straw using a modified aqueous biphasic system

Cellulose samples with molecular weights ranging from 8.39 × 10⁴ to 11.00 × 10⁴ g/mol were obtained from wheat straw. The dewaxed wheat straw was pretreated with aqueous hydrochloric acid followed by delignification using an environmentally benign poly(ethyleneglycol)/salt aqueous biphasic system. The yield of cellulose was in the range of 48.9%–55.5% and the cellulose contained 1.2%–3.2% hemicelluloses, and 0.97%–3.47% lignin. All the isolated cellulose samples could be directly dissolved in a 6 wt-% NaOH/4 wt-% urea aqueous solution through a precooling-thawing process to form a homogenous solution. The separation process was investigated and the obtained cellulose and its solution were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray apparatus, and X-ray diffraction. The results revealed that aqueous soluble cellulose can be directly prepared from wheat straw by this method and this study opens a novel pathway to prepare cellulosic materials from agricultural waste.     

无卤阻燃永久抗静电玻璃纤维增强聚酰胺6材料的研制

采用熔融共混法将无卤阻燃剂LX?15、永久抗静电剂MH?2030添加到玻璃纤维增强聚酰胺6（PA6/GF）基体中制备复合材料,分别采用垂直燃烧仪、绝缘电阻测试仪、热重分析仪（TG）、悬臂梁冲击试验机和微机控制万能试验机对复合材料的阻燃性能、抗静电性能、热稳定性和力学性能进行了测试和表征。结果表明,复合材料的阻燃等级和抗静电性能随着阻燃剂和永久抗静电剂含量的增加而提升;单独作用时,添加15 %（质量分数,下同）的LX?15可使PA6/GF的阻燃等级达到UL 94测试V?0级,添加20 % 的MH?2030可使PA6/GF的表面电阻下降至1.1×10⁸ Ω;复合使用时,添加20 %的MH?2030时,LX?15含量增加至25 %可使用复合材料的阻燃等级达UL 94测试V?0级的同时表面电阻下降至1.1×10⁸ Ω,且抗静电性能持久稳定;同时,添加20 % MH?2030、25 % LX?15复合材料的拉伸强度、缺口冲击强度和初始分解温度分别为103 MPa、15.3 kJ/m²和376 ℃,与纯PA6/GF的143 MPa、22.3 kJ/m²和382 ℃相比,虽然有所降低,但仍能保持在较高水平。     

发泡母粒对ABS发泡材料泡孔结构及力学性能的影响

采用化学注塑发泡制备了丙烯腈–丁二烯–苯乙烯(ABS)发泡材料,研究发泡剂母粒载体分别为高抗冲聚苯乙烯(PS–HI),PS–HI+苯乙烯–丁二烯–苯乙烯塑料(SBS),SBS,ABS及聚烯烃弹性体(POE)时发泡剂母粒对ABS泡孔结构及力学性能的影响。结果表明,发泡母粒载体对ABS发泡试样的泡孔结构及力学性能具有较大的影响,以POE为发泡母粒载体所制得的ABS发泡样品的泡孔结构、力学性能较好。其泡孔平均直径为18.5μm,泡孔密度为4.183×107个／cm3,冲击强度为11.7 kJ／m2,拉伸强度为30.8 MPa。     

多壁碳纳米管/聚酰亚胺复合材料制备及其性能研究

聚酰亚胺的前聚体,聚酰胺酸,是通过4,4-二氨基二苯醚(ODA)与3,3,4,4二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)反应制备的。未改性的、酸改性和胺改性的多壁碳纳米管(MWCNT)被分别地单独加入到聚酰胺酸溶液中,并加热至300℃,从而制成聚酰亚胺/碳纳米管复合材料。扫描型电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)的显微照片表明,酸改性的多壁碳纳米管和胺改性多壁碳纳米管在聚酰亚胺基体中被均匀一致地分散开。通过对酸和胺改性的多壁碳纳米管MWCNTS对多壁碳纳米管/聚酰亚胺复合材料的表面和体积电阻率的影响进行了研究。了解到该纳米复合材料的表面电阻率ITES从1.28×10^(15)Ω/cm^(2)(纯聚酰亚胺),降到7.59×10^(6)Ω/cm^(2)(26.98%的未改性的多壁碳纳米管含量)。除此之外,添加多壁碳纳米管影响了纳米复合材料的玻璃化转变温度。改性多壁碳纳米管意义就是提高了纳米复合材料的机械性能。多壁碳纳米管/聚酰亚胺复合材料的拉伸强度从10^(2)MPa(纯的聚酰亚胺)增加到134 MPa(6.98%酸改性多壁碳纳米管/聚酰亚胺复合材料)。     

聚苯乙烯/交联丙烯酸甲酯共混物的制备及其发泡性能研究

将聚苯乙烯（PS）颗粒溶解到二乙烯基苯（DVB）、丙烯酸甲酯（MA）与偶氮二异丁腈（AIBN）的混合物中，通过加热引发MA聚合，获得PS/交联PMA共混物, 采用釜压法制备了PS/交联PMA共混物泡沫。采用全自动视频光学接触角测试仪、差示扫描量热仪、傅里叶变换红外光谱仪、动态力学分析仪对PS/交联PMA共混物的结构和性能进行了表征，并通过扫描电子显微镜对PS/交联PMA共混物泡沫的结构进行了表征。结果表明，交联PMA的引入能提高体系的成核效率，随着MA用量的增加，PS/交联PMA共混物的接触角从PS的100.5 °降至86.1 °；当MA的用量为9.6份（质量份，下同）时，PS/交联PMA共混物的泡孔尺寸主要分布在40~60 μm之间，泡孔尺寸分布明显变窄，泡孔密度达到了1.2×10⁸ 个/cm³。     

石墨烯/二氧化钛对PVC薄膜性能影响

以石墨粉和三氯化钛为原料,通过Hummers和水解法制备得石墨烯/二氧化钛(G/TiO₂),将G/TiO₂作为填料添加到聚氯乙烯(PVC)中,探究其对PVC薄膜性能的影响。结果表明,添加G/TiO₂提高了PVC薄膜的力学性能、抗静电性能和耐紫外老化性能。添加G/TiO₂的PVC薄膜的拉伸强度由纯PVC薄膜的12.79 MPa提升至22.74 MPa,提高了77.80%,断裂伸长率由77.73%提升至98.23%,提高了26.37%,表面电阻由大于1.034×10¹²Ω降低至8.156×10⁵Ω,达到抗静电材料要求;经过150 h紫外老化后,纯PVC薄膜的拉伸强度由12.79 MPa降低至8.49 MPa,下降了33.62%;添加G/TiO₂的PVC薄膜的拉伸强度由22.74 MPa降低至18.54 MPa,仅下降18.64%。