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).     

泡沫铝材料制备中孔结构的长大和控制

分析了泡沫铝材料的发泡过程中气泡长大的动力学过程,推导了气泡长大中气泡半径与时间的关系及理论上球形气孔的最大半径,并依据熔体发泡法制备的不同孔径泡沫铝硅材料的实验结果,推导了此材料孔径与发泡过程中所加入增粘剂铝粉体积分数的关系,为泡沫铝材料中孔结构的控制和制备不同孔径的泡沫铝材料提供了理论指导.     

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。     

微泡聚合物材料的研究与应用

微泡聚合物材料是一种很有发展前任的新型材料，与原聚合物相比，它具有许多优越性，如重量轻，隔音隔热效果好，使用寿命长，且具有足够的强度，原材料的消耗可减少２０－４０％，本文简要地介绍了微泡聚合物的结构特征，制备工艺，以及聚合物经微泡过程民微泡聚合物后其性能上的某些变化。     

原位成纤复合泡沫材料的研究进展

原位成纤复合泡沫材料是针对原位微纤化(In-situ micro fibrillation,IMF)复合材料,基于微孔发泡工艺制备的一种泡沫材料。除了具有传统泡沫材料质轻、减震、隔热、降噪等性能外,IMF复合材料内部纤维网络结构的存在显著改善了基体的微孔发泡行为,使得原位成纤复合发泡材料成为一种兼具高强度和功能化的新型泡沫材料。首先概述了IMF复合材料的制备工艺及IMF工艺过程调控因素,重点分析了IMF网络结构对复合材料结晶和流变行为的影响,其次综述了针对不同IMF复合材料体系和微孔发泡工艺的原位成纤复合泡沫材料的制备方法和泡孔结构调控手段,阐述并列举了其力学性能强韧化机制和在隔热和油水分离领域的应用,最后展望了原位成纤复合泡沫材料未来的研究方向。     

纳米二氧化硅对微交联三元乙丙橡胶的交联行为和物理发泡行为的影响研究

通过高压CO_2流体物理发泡方法制备了微交联的三元乙丙橡胶(EPDM)纳米复合泡沫材料。研究了EPDM/SiO_2纳米复合材料的交联动力学,纳米复合发泡材料的发泡倍率、泡孔形貌及拉伸性能,探讨了纳米粒子对EPDM交联行为和物理发泡行为的影响。研究结果表明,纳米SiO_2的添加加快了EPDM的交联速率,但降低其交联程度;同时,纳米SiO_2添加量的增加提高了EPDM发泡材料的膨胀倍率至10.3倍,加强了泡孔成核,使泡孔密度从10~5个/cm~3增加至10~8个/cm~3,提高了发泡材料的拉伸性能,其中拉伸强度从0.75MPa提升至1.65 MPa,断裂伸长率从225%提升至423%。不过,当添加量为5phr时,纳米SiO_2对EPDM的发泡行为及其发泡材料的拉伸性能产生负面影响。所制备的EPDM/SiO_2复合发泡材料具有微交联结构,模压后的薄膜可再次进行物理发泡。     

铌基波纹膜片材料抗蚀性研究

用称重法、电化学方法以及做成元件实用考核等办法，研究了锐基波纹膜片材料（Ｎｂ－１～５Ｍｏ－１～３Ｚｒ－≤４Ｔｉ）抗蚀性能。试验结果如下：在１００～１２６℃浓醋酸、次氯酸钠、海水以及干在湿氧气中，没泡１～２年后，该合金试片表面仍光亮，未发现任何腐蚀斑点。根据试验前后重量变化，计算出的腐蚀速率很低（１０￣（－４）～１０￣（－５）ｍｍ／年）。该合金波纹膜片装入差压变送器中，在上述介质中使用２年后，波纹膜片仍光亮，未出现任何受腐蚀的痕迹，而且，变送尽的精度始终保持优于０．５好。电化学实验证明：该合金在含Ｃ￣（－）离子介质中具有很高的钝性，钝态区宽度≥２Ｖ，产生点蚀的临界电位＞１．７Ｖ；该合金自然浸泡在含Ｃｌ￣（－）离子介质中可自发地形成钝化膜，而且当钝化膜被磨损后能迅速自行修复。     

化学发泡剂含量对秸秆纤维/聚丙烯复合材料性能的影响机理

目的 揭示发泡剂含量对微发泡注塑成型秸秆纤维/聚丙烯复合材料(SF/PP)密度及力学性能的影响规律,提供制备低密度高性能SF/PP材料的发泡剂用量工艺参考。方法 以偶氮二甲酰胺(AC)为化学发泡剂,制备了注塑发泡SF/PP,利用扫描电子显微镜、电子万能实验机和红外光谱测试等手段,分析了不同发泡剂含量下SF/PP的拉伸、弯曲、冲击性能、泡孔微观形貌和分布以及复合材料红外光谱图,通过实验对比分析了不同发泡剂含量下材料性能的变化规律。结果 当AC含量增加时,微发泡SF/PP的密度先降低后升高,冲击强度则先升高后降低,拉伸和弯曲强度为逐渐降低。当AC的质量分数为4%时,微发泡SF/PP的综合性能最佳,泡孔结构最好;微发泡(SF/PP)红外光谱图结果显示,在3420cm^-1处的—OH伸缩振动峰强度高于未发泡复合材料的,这表明秸秆纤维表面极性增大,秸秆纤维与树脂之间的结合性变差,导致微发泡SF/PP的拉伸强度低于未发泡材料的。结论 适当增加AC含量可使复合材料获得微小、致密的泡孔微观结构,降低材料密度,提升产品的力学性能;但当AC含量过多时,泡孔坍塌会使泡孔直径增大、泡孔结构...     

镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料结构的特性表征

以纯铝为基体材料,TiH2为发泡剂,镀铜碳纤维为添加剂,制备了不同孔隙率的泡沫铝材料。研究了发泡时间、镀铜碳纤维掺杂量对泡沫铝相对密度、孔径和微观结构的影响。结果表明,在碳纤维含量相同情况下,发泡时间越短,泡沫铝试样的相对密度越大,孔径越小。发泡时间相同时,碳纤维含量越多,泡沫铝的相对密度越大。SEM检测表明,碳纤维在Plateau边界内随机分布,而在气泡壁中和气泡壁表面基本呈平行分布,未发生团聚现象。     

马来酸酐接枝聚乙烯对高密度聚乙烯/木粉发泡材料泡孔形态及力学性能的影响

采用高密度聚乙烯(HDPE)为树脂基体在一定加工条件下制备了高密度聚乙烯/木粉发泡材料,研究了马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)作为相容剂对材料的力学性能、泡孔直径分布的影响,比较了发泡材料和未发泡材料的力学性能。结果表明,MAPE含量为5%时,材料具有较好的力学性能,泡孔的存在对于材料的力学性能有着较为明显的影响;发泡材料和未发泡材料力学性能及其变化有所不同,未发泡材料力学性能变化较为显著;MAPE的含量对泡孔直径的分布有一定的影响。     

制备工艺对硅泡沫材料微观结构和宏观力学性能的影响研究

为了获得满足工程需要的高性能的硅泡沫材料,本文针对混合发泡法和溶析成孔法制备的硅泡沫材料开展了电镜扫描、单轴压缩和应力松弛实验,通过对材料微观结构特征和宏观力学性能的以及实验数据分散性的对比,对材料的综合性能进行了全面评估。研究表明,材料的应力松弛及力学性能主要受泡孔结构的影响。相对于混合发泡法制备的混合泡孔的硅泡沫材料,溶析成孔法制备的球形泡孔的硅泡沫材料具有优异的压缩性能和较低的应力松弛率,且实验数据重复性更好。而采用无规共聚或多嵌段共聚合成技术能够进一步改善材料的压缩和松弛性能。     

H_2O_2原位发泡轻混凝土的制备与性能表征

以H_2O_2溶液(质量浓度30%)为发泡剂,粗、细膨胀珍珠岩颗粒为轻集料和发泡剂载体,明胶为稳泡剂,采用将加载发泡剂的载体拌入轻集料混凝土的水泥浆中原位化学发泡的方法,制备出了系列轻混凝土试样,并对其性能进行了系统表征。结果表明,原位发泡轻混凝土中外加1.5%(质量分数)胶凝材料量的稳泡剂后,对气泡有较为理想的稳泡作用,可获得均匀分布的细小气泡(气泡直径0.5~1mm)。原位发泡轻混凝土的体积密度随发泡剂量增加而降低,随稳泡剂量的增加而增大。当稳泡剂为胶凝材料量的1.5%(质量分数)时,原位发泡轻混凝土试样的抗压强度和导热系数均随着发泡剂量的增加而降低。其中,发泡剂量为胶凝材料量1.4%(质量分数)试样的28d抗压强度为21 MPa,体积密度为940kg/m3,比不发泡试样的强质比提高了14%,导热系数降低了13%。     

运用分形方法预测石墨化碳泡沫方向导热系数

石墨化碳泡沫是高导热系数材料,具有方向导热性能,垂直发泡方向(xy平面)和沿发泡方向(垂直xy平面)的导热系数有明显的差异.应用分形方法通过确定碳泡沫的泡孔结构的分形维数,结合泡孔热阻单元,分析了石墨化碳泡沫的导热特性,推导出了碳泡沫的方向导热模型.计算结果与文献中石墨化碳泡沫样品的实测值基本一致,该方法为更好地利用其优良的方向导热性能提供了理论基础.     

成孔方法对硅橡胶泡沫材料泡孔结构的影响

利用CT技术研究了通过溶析成孔法、化学发泡法和混合发泡法制得的硅橡胶泡沫材料的泡孔结构,并对影响泡孔结构的因素进行了分析。结果表明,成孔方法对硅橡胶泡沫材料的泡孔结构有重要影响,通过不同成孔方法可以获得不同泡孔结构的硅橡胶泡沫材料。     

聚己内酯/聚乳酸共混材料流变性能对其超临界流体微发泡的影响

采用单因素实验方法,对聚乳酸(PLA)与聚己内酯(PCL)的共混物进行间歇微发泡实验,研究PCL/PLA共混物的流变性能与微发泡材料泡孔形貌之间的关系。采用旋转流变仪和扫描电镜分别对共混物的流变特性与发泡样品的泡孔形貌进行表征。结果表明,随着PLA含量的增加,共混材料的储能模量、耗能模量和复数黏度增加,tanδ_max先减小后增加;微发泡材料的泡孔尺寸先减小后增加,泡孔密度先增大后减小,PLA含量30%的微发泡材料的泡孔分布最为均匀致密。微发泡泡孔结构受熔体黏性和弹性的共同作用,其中弹性效应(应变硬化)的作用更加关键。     

氧化锌晶须在纯化学发泡制备硅橡胶泡沫中的应用研究

采用氧化锌晶须增强改善硅橡胶,运用纯化学发泡技术制备硅橡胶泡沫材料.研究了氧化锌晶须对硅橡胶混炼胶塑性值、硅橡胶泡沫泡孔结构及分布和泡沫压缩应力松弛性能的影响.结果表明:氧化锌晶须用量对硅橡胶混炼胶塑性值影响不大,氧化锌晶须可以改善泡沫泡孔结构和分布,明显降低了硅橡胶泡沫材料的压缩应力松弛性能.     

超临界二氧化碳/乙醇共发泡法制备聚醚酰亚胺泡沫制品

本工作采用一步泄压釜压发泡技术研究了聚醚酰亚胺(PEI)的超临界二氧化碳(scCO2 )发泡行为,系统研究了饱和压力、发泡温度和泄压速率对PEI泡孔结构的影响,进一步引入共发泡剂和成核剂来分别改善PEI的发泡性能和优化泡孔结构.通过釜压发泡熔接技术,在受限金属模具空腔中同时完成PEI珠粒的发泡与熔接,制备了发泡倍率及泡孔结构可调的PEI泡沫制品.结果表明,以scCO2 作发泡剂,发泡条件较为苛刻且所得PEI泡沫具有微孔结构,但整体发泡倍率小于3倍;加入共发泡剂如四氢呋喃(THF)和乙醇(EtOH)等可明显改善PEI的发泡性能、提升发泡倍率,引入碳纳米管(CNTs)作成核剂可显著优化泡孔结构、提高材料成核数量和泡孔密度;通过釜压发泡熔接制备的PEI及PEI/CNTs泡沫制品珠粒熔接质量良好,力学性能优良,PEI泡沫制品的拉伸强度和压缩强度分别为5. 7 MPa和5. 6 MPa.     

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。     

有机硅复合泡沫材料的性能及其应用研究

利用微球的高强度和粒径均匀性来保持泡孔结构的完整性和泡孔结构的均匀性,通过在室温硫化型有机硅橡胶中加入聚合物中空微球可形成室温硫化型有机硅复合泡沫材料。结果表明:有机硅复合泡沫材料的泡孔结构在载荷作用下具有较好的完整性和均匀性,虽然有机硅复合泡沫材料较硅橡胶的力学性能略有下降,但不影响其在工程结构上的应用,有机硅复合泡沫材料应用于工程结构具有长期稳定的环境适应性。     

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。