辐射改性聚丙烯/纳米伊蒙土共混材料的超临界二氧化碳发泡性能研究

用聚丙烯(PP)与纳米伊蒙土(ISIC)熔融共混制备片材,采用γ射线辐照PP/ISIC共混片材,并利用超临界二氧化碳(scCO_2)发泡技术对其进行发泡。研究了吸收剂量、ISIC添加量和发泡温度对泡孔结构的影响。结果表明,吸收剂量为30kGy时,PP/ISIC样品泡沫具有较好的泡孔结构,且随着ISIC含量增加,发泡材料孔径减小,孔密度增大。加入3%(wt,质量分数)的ISIC后,发泡样品的平均孔径从57μm减少到25μm,泡孔密度从1.3×10~7个/cm~3提高至1.1×10~8个/cm~3。经过共混和辐照处理的PP发泡温度窗口变宽。     

聚对苯二甲酸乙二醇酯结晶度对其发泡行为的影响

文中以高压CO_2为发泡剂,通过固态间歇发泡法制备了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)微孔发泡材料,研究了PET的结晶度对其发泡行为的影响。首先,利用PET的结晶特性在合适的条件下进行退火,制备出具有不同结晶度的原始样品。差示扫描量热分析数据表明,当退火温度为110℃,退火时间为10min时,PET的结晶度从8.07%(无定形态)提高到16.00%(结晶态),且其结晶度随着退火时间的延长进一步提高。其次,采用快速升温法对PET片材进行物理发泡并结合CO_2在PET基体内的扩散与PET结晶之间的关系对其发泡行为进行了研究。扫描电镜测试表明,随着PET原始样品结晶度的增加,其发泡材料的泡孔尺寸逐渐减小,泡孔密度逐渐增大;此外,对于同一样品,发泡温度越高,得到的泡孔尺寸越大。     

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。     

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。     

利用超临界CO2调控聚合物二元共混物的相形貌及力学性能

共混物的相态结构在很大程度上决定了共混物的物理性质。本工作以超临界CO_2为溶剂,通过改变工艺来调控聚丙烯(PP)/三元乙丙橡胶(EPDM)共混物的相形貌,进而利用动态力学分析(DMA)仪研究其力学行为。结果表明,利用CO_2在PP和EPDM基体中较大的溶解度和溶胀度差异,在CO_2环境下退火处理PP/EPDM,可以显著增加EPDM相体积分数,进而促使EPDM相形貌从海-岛状结构向双连续结构转变。力学性能测试结果表明,在相同EPDM含量下,真空热退火后材料性能并没有发生显著变化,而经过CO_2退火后材料的储能模量和损耗模量均有提高,这意味着材料的刚性和韧性都得到提升。     

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。     

泡孔结构形貌对环氧树脂发泡材料抗压性能的影响

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制备三元乙丙橡胶微孔泡沫

本工作采用超临界CO2作为物理发泡剂,通过快速泄压法制备了三元乙丙橡胶(EPDM)微孔泡沫材料,并系统深入地研究了发泡条件及硫化条件对EPDM泡沫结构等方面的影响.通过一系列的实验发现:硫化条件决定EPDM基体的强度、交联度以及弹性,是泡孔结构形成的关键因素,预硫化程度过高或过低都不利于形成较好的泡孔结构;scCO2饱和温度降低有利于制备孔径更小的泡孔;scCO2饱和压力的增大明显改善了泡孔形貌的规整度,提高了泡孔的均匀性,泡孔的密度随饱和压力的升高而呈指数级增加;不同硫化条件和发泡条件下制得的EPDM基微孔泡沫,其最小平均孔径达到了1.24μm,最大孔密度达到了1.33×1011个/cm3.     

基于相形态结构的PLA/PBS共混物微孔发泡行为

将不同组分的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)添加到聚乳酸(PLA)基体中形成非相容共混体系,利用超临界二氧化碳发泡方法制备出孔间高度连通的微孔发泡材料。将PBS添加到PLA基体中降低了共混体系的熔体粘度,异相成核作用致使泡孔密度增加、泡孔尺寸和泡孔壁厚度减小,这都将有利于增大泡孔连通的概率。泡孔结构数据表明,当PBS含量为20%(质量分数)、发泡温度为100℃时,得到的泡孔尺寸最小(9. 51μm),泡孔密度最大(18. 6×10~8cells/cm3~),开孔率最大(98. 2%)。基于PLA/PBS相态结构提出了共混物发泡样品的开孔机理,熔体粘度较低的PBS分散相随着泡孔长大而被拉伸变形直至破裂,熔体粘度较高的基体相PLA可作为泡孔的支撑骨架而不至于塌陷。     

白炭黑粒子对三元乙丙橡胶硫化性能、黏弹性及泡孔结构的影响

采用4种不同种类的白炭黑粒子(A200,H2000,R812S,T36-5)分别作为三元乙丙橡胶(EPDM)的增强填料,并通过超临界CO₂发泡法制备具有微孔结构的EPDM泡沫材料。通过扫描电子显微镜和橡胶加工分析仪对不同白炭黑/EPDM基体的黏弹性、硫化性能及泡孔结构等进行测试和表征。结果表明:以气相法白炭黑(A200,H2000,R812S)作为增强填料的EPDM基体流变性能好,利于形成泡孔结构,且泡孔密度随交联度的提高而增加。而以沉淀法白炭黑T36-5作为增强填料的EPDM基体的模量和黏度过高,只在较窄的预硫化区间内形成泡孔结构。其中以白炭黑A200作为增强填料的EPDM基体在不损失良好流变性能的前提下仍能够获得较高的交联度,且A200能够提供更好的异相成核作用,明显提高泡孔密度,减小泡孔尺寸。     

超临界二氧化碳发泡制备可控形貌的聚乳酸微孔材料

应用超临界CO2制备微孔聚乳酸,研究发泡条件和结晶度对微孔形貌的影响。结果表明,固定饱和压力与降压速率,升高温度有利于泡孔的生成;超过聚乳酸(PLA)完全熔融温度,无法生成泡孔;固定发泡温度与降压速率,提高压力有与温度类似的作用;由于PLA较低的熔体强度,降压速率的提高增大了生成泡孔之间的竞争,可形成孔道连通的微孔形貌;而PLA本身的结晶度很大程度上影响了PLA可发泡的区间,结晶不利于发泡。     

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℃。     

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。     

用超临界二氧化碳技术制备硅橡胶/碳纳米管/炭黑复合导电泡沫材料

以超临界二氧化碳为物理发泡剂,制备出一种具有良好导电性能的硅橡胶/碳纳米管/炭黑多相复合泡沫材料。系统研究了不同碳纳米管含量及不同加工参数对硅橡胶发泡行为和最终硅橡胶泡沫材料导电性能的影响。实验结果表明,碳纳米管和炭黑在硅橡胶基体中分散良好,无明显团聚体出现。均匀分散的碳纳米管能够提高发泡时的成核密度,从而得到具有较小泡孔尺寸和较高泡孔密度的泡沫材料。研究发现随着饱和温度升高,泡孔尺寸变大,泡孔合并现象明显;随饱和压力增加,泡孔尺寸变小,泡孔密度增加,泡孔合并现象减少。不同泡孔形态对应其导电性能也有所不同,当泡孔尺寸较小,泡孔分布均匀的泡沫材料导电性能较好。     

超临界二氧化碳技术制备的聚丙烯/三元乙丙橡胶开孔发泡材料的吸油行为

以聚丙烯(PP)和三元乙丙橡胶(EPDM)的混合物(质量比为70∶30)为聚合物基体,利用超临界二氧化碳发泡技术调控工艺过程,制备出不同发泡倍率和孔径的开孔材料,进而详细研究了其吸油性能。接触角测试结果表明,该材料具有良好的疏水亲油性。"吸油-压缩"循环测试结果显示,该材料具有良好的重复吸油性,同时,发泡倍率越大,材料压缩强度越小,而永久形变量也逐渐下降。最后,吸油动力学研究发现,单位质量的吸油量随发泡倍率的增大而增大,并且吸油动力学符合准二级吸附理论模型。     

用~(60)Co γ-射线辐照和超临界CO_2发泡联合制备微孔PMMA泡沫

用超临界CO2对经60Co γ-射线辐照的PMMA进行发泡,制得了微孔PMMA泡沫。研究了辐照剂量、饱和压力和温度对所得泡沫的孔形貌和结构的影响。结果表明,所得泡沫都具有封闭的球形泡孔结构,泡孔尺寸比较均一;经60Co γ-射线辐照的样品的孔密度均比未经辐照的高;随饱和压力的增大,平均孔径减小,孔密度增大;饱和温度对所得泡沫的孔径和孔密度的影响比较复杂。     

超临界二氧化碳发泡热硫化硅橡胶的研究

对超临界二氧化碳制备硅橡胶泡沫材料的可行性进行了研究.采用“预硫化—发泡—完全硫化”工艺,研究了发泡温度、压力、溶胀时间、卸压时间等对硅橡胶泡沫的密度和泡孔结构的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)对泡孔结构进行了分析.结果表明:利用超临界二氧化碳发泡热硫化硅橡胶,得到了泡孔孔径小(＜ 100μm)、泡孔均匀、泡孔结构可...     

Controlling bubble density in MWNT/polymer nanocomposite foams by MWNT surface modification

Polymer nanocomposite foams are promising substitutes for polymeric foams. Carbon nanotube/polymer nanocomposite foams possess high strength, low density, and can be made conductive. Creating polymer foams with controlled foam morphology is of great importance for controlling foam properties. The foam morphology is influenced by the foaming conditions and filler properties. For carbon nanotube/polymer composite foams, dispersion state and aspect ratio of the carbon nanotubes have been shown to influence the bubble density and bubble size. In the current study, the influence of carbon nanotube surface chemistry on the bubble density of multi-walled carbon nanotube/poly(methyl methacrylate), MWNT/PMMA, nanocomposite foams was investigated. The surface of the MWNTs with controlled aspect ratio was covalently modified with glycidyl phenyl ether (GPE). Surface modified MWNT/PMMA nanocomposite foams were produced using a supercritical carbon dioxide foaming process. At constant MWNT concentration, the bubble density of polymer nanocomposite foams filled with GPE surface modified MWNT was found to be several times higher than that of polymer nanocomposite foams filled with nitric acid treated MWNT. After the MWNTs were modified with GPE, the surface chemistry of the MWNT became the dominant factor in determining the bubble density while the MWNT aspect ratio became less influential.     

Controlling foam morphology of polystyrene via surface chemistry,size and concentration of nanosilica particles

Controlling cell morphologies of polymeric foams is an important part of controlling foam properties. In this study, the effects of particle size, particle content, and particle surface chemistry on cell nucleation in nanosilica/polystyrene (PS) composites are investigated. A theoretical hypothesis on the effect of nanoparticle size on cell nucleation in PS matrix foam was examined. The surface chemistry of nanosilica particles was studied by modifying them with Vinyltriethoxysilane (VTES) silane coupling agent. The microcellular porous materials of neat and composite PS were prepared by batch foaming technique (pressure quench) using supercritical carbon dioxide (ScCO₂) as a blowing agent. It was found that the size of the pores decreases and the cell density increases with the decrease in nanosilica size and the increase of silica loading. It was also observed that the surface treatment of the nanosilica particles have substantial effect on the decrease of the cell size and the increase of the cell density.