纳米碳酸钙含量对PS发泡塑料泡孔形态的影响

在PS中加入不同含量的纳米碳酸钙作为成核剂,用自制的动态发泡模拟机研究了纳米碳酸钙含量对PS发泡塑料泡孔形态的影响。研究发现,加入不溶性的纳米碳酸钙后,PS泡孔成核更容易;并且PS中纳米碳酸钙含量的不同会影响泡孔的形态。当含量低于3％(质量分数,下同)时,纳米碳酸钙含量越高,越有利于气泡成核;而含量超过3％时,则泡孔分布变得严重不均,泡孔合并现象严重,减小了泡孔密度。当含量为3％时,制得的发泡塑料泡孔密度为8．3×107个/cm3,泡孔直径为20μm。在成型过程中施加振动进行初步实验,发现振动有利于成核剂在熔体中的分散。在纳米碳酸钙含量为3％、振幅为25 μm、振频为2．5 Hz时,制得了泡孔密度为8．7×107个/cm3、泡孔直径为17 μm的发泡塑料。     

成核剂对聚丙烯釜压发泡的影响

用超临界二氧化碳（CO2）釜压发泡的方法,研究了成核剂类型、成核剂粒径以及成核剂添加量对聚丙烯（PP）发泡材料泡孔结构的影响。结果表明,用碳酸钙（CaCO3）作成核剂时PP泡沫的泡孔完整性高,泡孔尺寸分布均匀,且发泡倍率比添加蒙脱土及滑石粉时的要大;成核剂粒子粒径越小,体系的成核点越多,发泡时产生的气泡核越多,所得到的PP泡沫的泡孔密度越大,但是由于纳米碳酸钙（nano-CaCO3）更容易出现团聚现象,直接导致最终发泡制品产生泡孔破裂以及发泡倍率的降低;成核剂CaCO3的添加量为3份时,与添加1份和5份相比,可得到发泡倍率更高,泡孔密度更大的PP泡沫。     

成核剂对超临界流体/PS挤出发泡的影响

在自行研制的超临界CO2挤出发泡实验装置上,研究滑石粉和纳米SiO2成核剂对超临界流体/PS挤出发泡的影响,着重分析滑石粉含量对XPS表观密度和泡孔结构的影响,结果表明:当滑石粉质量含量低于0.5%时,随滑石粉含量增加,XPS的表观密度快速下降,且泡孔尺寸降低,泡孔密度增大,但当滑石粉含量大于0.5%后,这种影响趋势减缓;对于纳米SiO2成核剂,在研究条件下并不能显著改善XPS的表观密度和泡孔结构,采用SEM和TEM的测试结果表明:纳米二氧化硅在PS中并没有达到纳米分散,且容易团聚,是导致其影响发泡效果的主要原因.     

PP/HMS-PP/Nano-OMMT复合材料挤出发泡的研究

利用线性聚丙烯(PP)和有机化处理的纳米蒙脱土(nano-OMMT)在双螺杆挤出机上熔融插层法制备了PP/nano-OMMT复合材料。通过在PP/nano-OMMT复合材料中加入少量的高熔体强度聚丙烯(HMS-PP)以及复合发泡剂,通过连续挤出制备了PP/HMS-PP/nano-OMMT发泡棒材。利用扫描电镜观察了不同HMS-PP和不同的OMMT含量对发泡棒材发泡行为的影响,并利用透射电镜观察了OMMT在发泡制品中的分散及分布状况。结果表明:适量加入HMS-PP可以改善复合材料的发泡性能,所得发泡制品的泡孔密度增大,泡孔的合并现象明显改善;nano-OMMT在靠近泡孔壁面的位置有取向分布的趋势,这有利于得到闭孔形式的泡孔结构。     

超临界二氧化碳发泡软质聚氯乙烯材料的性能研究

采用超临界二氧化碳作为物理发泡剂,进行软质聚氯乙烯(PVC)的发泡试验研究。探讨了实验过程中主要助剂用量对发泡材料的宏观性能和微观泡孔结构的影响。结果表明,当PVC用量为100份,交联剂为0.5份,泡孔调节剂为6份时,发泡材料各项性能较为优异。添加了成核剂纳米Ca CO3后,相比于纯PVC发泡体系,发泡材料的表观密度都有所减小,当成核剂含量为5份时,发泡材料的表观密度最小,为0.294 g/cm3,发泡倍率最大为3.873倍。材料微观的泡孔分布更为均匀,泡孔密度提高到原来的近3倍,泡孔的平均直径较没有添加成核剂的体系缩小了近一半,平均孔径为35.7μm。     

聚丙烯/纳米蒙脱土/高熔体强度聚丙烯复合材料的发泡行为水

利用线性聚丙烯(PP)和有机化处理的纳米蒙脱土(OMMT)在双螺杆挤出机上用熔融插层法制备PP/纳米OMMT 复合材料.通过在PP/纳米OMMT复合材料中加入少量的高熔体强度聚丙烯(HMS-PP),以模压发泡法制备了PP/0MMT和PP/HMs-PP/0MMT复合材料的发泡制品.利用扫描电镜研究了高熔体强度聚丙烯对PP/纳米0MMT复合材料发泡行为的影响.研究结果表明:HMS-PP的加入明显改善了PP的发泡性能,所得的泡孔密度增大,泡孔的合并现象明显改善.     

PP/PS/nano-clay超临界CO_2连续挤出发泡成型研究

以聚丙烯(PP)/聚苯乙烯(PS)/纳米黏土(nano-clay)为研究对象,采用单螺杆连续发泡挤出机系统进行发泡,并用扫描电镜观察了发泡样品的泡孔结构。通过比较泡孔形态、发泡膨胀率、泡孔密度、泡孔直径等分析了PP/PS/nano-clay共混物组分配比对泡孔结构的影响。结果表明,将PP与PS共混,可以改善PP的发泡性能;同时,nano-clay的加入进一步改善了共混体系的发泡性能。随着nano-clay用量的增加,泡孔平均直径减小,泡孔密度增加,当nano-clay用量为5%(质量分数)时,制得了泡孔密度达到2.16×108个/cm3的微孔泡孔塑料。     

PS及其共混、复合体系超临界CO_2发泡行为研究

以聚苯乙烯(PS),PS/聚乙烯(PS/PE)共混体系和PS/纳米CaCO3(PS/nano-CaCO3)复合体系为研究对象,以超临界CO2为发泡剂,选择典型工艺条件开展了发泡实验,采用扫描电子显微镜(SEM)观察泡孔结构,比较分析了不同工艺条件下的发泡行为,为利用PS,PS/PE共混体系和PS/nano-CaCO3复合体系提供研究基础。研究结果表明,PS具有较好的成孔性能,在发泡压力为22 MPa、发泡温度为80℃和饱和时间为2 h时,可制得泡孔孔径为(11.19±2.12)μm、泡孔密度为5.31×107个/cm3、发泡倍率2.64的微孔发泡材料。与PS相比,在相同工艺条件下,当添加PE的质量分数为10%时,PS/PE共混体系的泡孔孔径显著减小,泡孔密度有所提高,可通过调节工艺条件调整泡孔形貌;添加质量分数为5%经硅烷偶联剂表面改性的nano-CaCO3,可促进PS/nano-CaCO3复合体系的泡孔成核,改善其泡孔形态,增加泡孔密度,减小泡孔孔径。     

聚合物纳米复合材料微孔发泡及其影响因素的研究概况

结合聚合物异相成核的空穴模型,分析了含添加剂的聚合物异相成核理论。纳米级添加剂粒子比微米级添加剂粒子具有更小的尺寸和更大的表面积,与聚合物基体的接触更加紧密,因此其发泡制品具有更好的泡孔结构和性能。分析了聚合物/粘土纳米复合材料用超临界CO2发泡过程的影响因素。结果表明,剥离型纳米复合材料具有更小的泡孔尺寸和更大的泡孔密度。聚合物纳米复合材料与连续挤出发泡过程的结合为微孔发泡提供了一项新的技术。     

成核剂对PVC涂覆制品泡孔形态的影响

选择不同拓扑结构的无机成核剂纳米二氧化硅和有机蒙脱土,研究其对PVC增塑糊涂覆发泡制品泡孔形态、结构的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)观察样品泡孔形态,采用图像分析手段计算泡孔直径、发泡倍率及泡孔密度,以探明成核剂对泡孔形态结构的影响规律及机制。结果表明:与大多数聚合物熔融体系物理发泡不同,球型纳米二氧化硅对偶氮二甲酰胺(AC发泡剂)主导下的PVC增塑糊涂覆工艺化学发泡过程影响不明显,而插层、团聚分散于PVC增塑糊发泡体系中的有机蒙脱土会增加涂覆制品的泡孔直径,并降低发泡倍率及泡孔密度。     

Influence of Processing Conditions on the Properties of Polystyrene (PS)/organomontmorillonite (OMMT) Nanocomposites Prepared via Solvent Blending Method

A series of polystyrene (PS)/organomontmorillonite (OMMT) clay nanocomposites was prepared by effectively dispersing the inorganic nanolayers of OMMT clay in the organic PS matrix via the solvent blending method using xylene as a solvent. The resulting samples were characterized using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, thermogravimetric analysis (TGA), and differential scanning calorimetry (DSC). The XRD and TEM results show that the intercalation/exfoliation of OMMT can be divided into solvent swelling and layer breaking processes and is affected by several reaction parameters such as nanofiller loading, refluxing temperature, and refluxing time. TGA data show that the PS/OMMT nanocomposites have significant enhanced thermal stability. When 50% weight loss is selected as a point of comparison, the thermal decomposition temperature of PS/OMMT nanocomposite with 7 wt% of OMMT is 15°C higher than that of pure PS. The glass transition temperature (T_g) of PS/OMMT nanocomposites is about 5.0–6.2°C higher than that of pure PS. The water uptake capacity of PS/OMMT nanocomposites is negligible when compared with pure PS.     

季铵盐插层剂对高密度聚乙烯性能的影响

采用季铵盐阳离子作为插层剂与钠基蒙脱土层间的无机阳离子进行离子交换,制备系列有机化蒙脱土,利用红外光谱对蒙脱土的结构进行表征,结果表明,插层剂已进入蒙脱土的层间.同时将有机化蒙脱土与HDPE进行熔融插层,制备了纳米聚乙烯复合材料,研究了插层剂对其部分力学性能的影响.     

聚丁烯异相成核发泡行为的研究

以偶氮二甲酰胺（AC）为发泡剂,采用热塑模压的方法制备了聚丁烯泡沫材料。分别以滑石粉和碳酸钙为异相成核剂,根据经典成核理论,探究了不同种类成核剂的添加量及粒子尺寸对泡沫材料的力学性能与泡孔结构的影响。结果表明,随着成核剂添加量的增加,滑石粉与碳酸钙作为成核剂制备的泡沫材料的平均泡孔直径减小至135 μm,泡孔密度增加至7×105个/cm3;成核剂粒径越小,制得的泡沫材料泡孔密度越大,平均泡孔直径越小,粒径为10 μm的碳酸钙作为成核剂时,添加量为6 %时,制备的泡沫材料的泡孔密度达到106个/cm3,平均泡孔直径为85 μm。     

无机粉体形状对微发泡聚丙烯材料发泡行为的影响

选取粒径约为20μm的针状MgSO4晶须、片层状云母粉和粒状SiO2,以5%的用量加入到聚丙烯(PP)中,在二次开模条件下制备微发泡PP复合材料;通过异相成核理论和粉体分布的特性,分析了无机粉体形状对微发泡PP复合材料发泡行为的影响。结果表明,片层状云母粉具有良好的相容性、比表面特性和异相成核作用,发泡效果理想;泡孔直径达到22.10μm左右、泡孔密度为6.92×108个/cm3;聚烯烃类材料发泡的成核剂中,以片层状的云母粉较为理想。     

本征特性对聚苯乙烯及聚丙烯发泡行为的影响

以化学发泡注塑成型技术为主线,在二次开模条件下制备微发泡聚苯乙烯（PS）及微发泡聚丙烯（PP）;通过流变性、加工性分析了树脂本征特性对PS及PP发泡行为的影响。结果表明：本征特性对气泡的长大和定型过程、气体扩散具有明显的影响;熔体强度越高的材料,阻碍泡孔长大的趋势越明显,所得到的泡孔越细小而均匀;PS具有合适的熔体强度和熔体流动速率（MFR）,发泡质量较理想,泡孔直径和泡孔密度分别为41.4μm、8.7×106个/cm3;PP（K9026）熔体强度较低,而熔体流动速率过大,发泡质量明显降低,泡孔直径和泡孔密度分别为65.94μm、5.82×105个/cm3。     

软质PVC发泡材料的研究

采用化学发泡一步法模压成型制备了软质PVC发泡材料,研究了发泡剂、泡孔成核剂、改性剂等主要助剂用量对软质PVC发泡材料密度、泡孔结构以及力学性能的影响,并进行了软质PVC发泡材料的配方筛选.结果表明加入吸热发泡剂N能提高发泡体系的发泡效果,降低材料的密度,改善材料的力学性能,当发泡剂AC用量为2份,用量为0.6份时,材料的综合性能优异;当成核剂用量为1份时,体系发泡效果较好;加入粉末NBR不仅能提高发泡材料的断裂伸长率和柔韧性,还可降低发泡材料密度,改善泡孔结构;当NBR用量为20份时,发泡材料密度达到0.44 g/cm3,力学性能优异.     

超临界CO2制备NaCl/PS微孔泡沫复合材料

利用超临界流体发泡技术制备了氯化钠(NaCl)颗粒填充聚苯乙烯(PS)的微孔泡沫复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)观察了材料的断面形态,并分析了氯化钠的粒径、含量及超临界CO2的饱和温度对微孔泡沫复合材料的泡孔形态的影响。结果表明:含有NaCl颗粒的微孔PS泡沫与纯PS泡沫在泡孔的形状和泡孔的尺寸等方面有所不同,纯PS微孔泡沫材料的泡孔分布较均匀、形状呈椭圆形,而添加了NaCl的PS微孔泡沫出现了大、小泡孔并存的泡孔结构。     

PP/SBS/OMMT复合材料的结构和形态

采用纳米有机蒙脱土(OMMT)改性的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)增韧聚丙烯(PP)。研究发现,SBS与OMMT有很好的相容性。可促使OMMT颗粒均匀分散在PP基体中。透射电子显微镜照片显示,OMMT被SBS颗粒包裹,形成更大的剪切屈服区域,有利于材料的增韧。偏光显微镜照片显示,OMMT的加入使PP球晶尺寸明显变小,这是由于OMMT在其中起到了成核剂的作用所致。     

Effect of nanoclay on mechanical and thermal properties of triblock SBS (styrene–butadiene–styrene) and its binary blend nanocomposites: comparison between polyethylene and polystyrene

ABSTRACT

In this study, the effect of organo-modified nanoclay (OMMT) on the mechanical and thermal properties of SBS and its blend with low-density polyethylene (LDPE) and polystyrene was investigated. The effect of nanoclay content in the presence of LDPE or PS on the final properties of SBS was studied by tensile tester, dynamic mechanical thermal analysis (DMTA), thermal gravimetric analysis (TGA), X-ray diffraction (XRD) analysis and scanning electron microscopy (SEM). Addition of nanoclay affected the mechanical and rheological properties. From X-ray and DMTA results, it was found that due to more affinity between the nanoparticles and the SBS/PE blend, the 2 theta characteristic peak of nanoclay shifted to lower angles. SEM studies showed better dispersion and lower inter-particle distance of nanoparticles in SBS/PE composites in comparison with SBS/PS and SBS composites, confirming the XRD and DMTA results. It can be concluded that nanoclay acts as a compatibilizer in the SBS/LLDPE blend. TGA studies showed higher stability of SBS/PS composites compared to SBS and SBS/PE ones.