梯度结构设计对三元乙丙橡胶发泡材料性能的影响EI北大核心CSCD

改变过氧化二异丙苯(DCP)用量制备不同发泡密度的三元乙丙橡胶(EPDM)发泡材料,并且通过叠层法制备发泡密度沿厚度方向呈梯度变化的EPDM梯度发泡材料。考察了发泡密度和梯度结构设计对EPDM混炼胶的硫化发泡特性、硫化胶的泡孔微观形态、力学性能、压缩应力-应变性能以及能量吸收特性的影响。结果表明,随着DCP用量的增大,发泡材料密度增大,发泡倍率降低,力学性能得以改善。与发泡密度最低的最外层均质发泡EPDM材料相比,梯度发泡材料的拉伸强度和100%定伸应力提高,断裂伸长率下降,压缩弹性模量增大。梯度结构设计影响发泡材料吸能值和能量吸收效益达到最优的极值。因此,梯度发泡材料在合适的应力范围内可以不牺牲力学性能,同时获得最大的吸能能力。     

多次压缩载荷下聚丙烯挤出发泡材料的吸能特性

以化学交联法制备的改性聚丙烯(PP)为基体材料,偶氮二甲酰胺(AC)为发泡剂,采用挤出法制备了PP发泡材料,研究了循环压缩、残余应变对发泡材料吸能特性的影响。结果表明,材料的能量吸收能力及吸能效率均随循环压缩次数增加而下降;定应变循环压缩模式下,能量吸收能力及吸能效率随泡沫密度的下降而下降,变应变模式时材料密度对能量吸收能力及吸能效率没有明显的影响规律。此外,材料的吸能特性随残余应变值的增加而下降。     

EPDM对VMQ硅橡胶泡沫发泡行为及力学性能的影响

本工作采用超临界二氧化碳(scCO₂)发泡技术制备甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)/三元乙丙橡胶(EPDM)复合发泡材料，探讨了预硫化时间、EPDM含量以及饱和温度对泡孔形貌的影响。力学性能测试结果表明硅橡胶泡孔结构和EPDM含量对复合材料力学性能有较大影响。当预硫化时间为8 min时，其交联密度为2.7×10^-5mol·cm^-3,可得到较好发泡性能和较宽发泡窗口。在60℃饱和温度、10 MPa饱和压力下发泡的VMQ-0.5EPDM(每100份硅橡胶中加入0.5份EPDM)密度可以达到0.2 g/cm³(发泡倍率为5.7倍);同时，参考VMQ-0EPDM,VMQ-0.5EPDM的比压缩强度从1.88 MPa·cm³/g增加到2.51 MPa·cm³/g,提升33%。     

发泡聚乙烯醇缓冲机理研究

通过对不同密度的发泡聚乙烯醇进行静态压缩试验以及用扫描电镜观察不同压缩阶段泡孔结构的变化,分析了发泡聚乙烯醇的力学性能及缓冲机理。结果表明:材料静态压缩应力-应变曲线呈现线弹性、塑性屈服及密实化3个阶段;发泡聚乙烯醇不同方向力学性能的差异表明了其结构各向异性;材料的弹性模量及屈服强度与其泡孔结构有关,均会随着密度的增加而增大,材料的能量吸收效率在应变为0.55左右的区域达到最大值,具有最佳的吸能效果。最后分析了发泡聚乙烯醇压缩变形机理,其主要以孔壁弯曲变形为主,孔径很大时孔隙中流动气体对其压缩性能的影响可忽略不计。为开发不同泡孔结构发泡聚乙烯醇材料应用于各种产品的缓冲包装设计提供参考。     

泡沫和橡胶组合层状结构静态吸能性能研究

目的 提出一种新型的泡沫和橡胶组合层状吸能结构,通过仿真对比分析该结构静态压缩特性和缓冲性能。方法 采用发泡聚苯乙烯(EPS)、三元乙丙橡胶(EPDM)2种材料,以3种不同厚度比(1∶3、1∶1、3∶1)、2种叠置顺序进行组合构建层状结构,应用LS–DYNA进行组合层状结构静态压缩变形特性、吸能特性分析,并与2种材料单独压缩时的特性作了对比。结果 2种材料相互组合的层状结构静态压缩力学特性、吸能能力与叠置顺序无关,与2种材料的厚度比有关。组合层状结构的承载能力、总吸能和平台应力均优于单一EPS的;组合层状的比吸能优于单一EPDM的,比单一EPS的差,是单一EPS比吸能的1/60~1/20。能量吸收率在不同应力水平存在差异,调整EPS或EPDM子层厚度占比可提高组合层状结构的缓冲效率。结论 EPS和EPDM 2种材料相互组合的层状结构具有较大的结构承载能力和吸能优势,可为抗冲击的缓冲系统设计提供新思路和参考价值。     

发泡聚丙烯的静态压缩性能

目的 以发泡聚丙烯为研究对象,研究厚度和密度对发泡聚丙烯静态压缩性能的影响规律。方法 通过静态压缩试验,得出不同密度和厚度下的力-位移曲线,进一步处理得到应力-应变曲线、能量吸收效率曲线以及比吸能、总能量吸收图和抗压强度。通过这些曲线分析密度和厚度对发泡聚丙烯材料静态压缩性能的影响。结果 密度、厚度不同的发泡聚丙烯材料,其应力-应变曲线的形态基本相同。当厚度一定时,密度越大,总能量吸收、比吸能及抗压强度也越高。当密度一定时,材料越厚,其总能量吸收越高、比吸能越低,厚度对密实化应变和抗压强度的影响可忽略。结论 在对缓冲包装进行优化设计时,为了防止出现过度包装导致资源浪费或欠包装导致被包装物出现损毁等情况,应充分比较泡沫材料的厚度和密度对缓冲和吸能性能的影响,并根据试验对比结果选择最优方案。     

部分动态预硫化对EPDM发泡行为的影响

采用部分动态预硫化工艺制备三元乙丙橡胶(EPDM)发泡材料,即通过在哈克中动态预硫化来控制橡胶预交联,然后混入相同的硫化和发泡剂体系并制得发泡材料。研究了部分动态预硫化对EPDM凝胶含量及发泡行为的影响。结果表明,动态预硫化过程中,随硫磺用量增加,其最终平衡扭矩升高,预硫化混炼胶的凝胶含量增加;硫化和发泡行为测量表明,动态预硫化并未影响EPDM混炼胶二次硫化速度以及发泡剂分解速度;扫描电镜(SEM)显示,预硫化阶段硫磺用量为0.0125phr时的试样,能获得较好的泡孔结构和较低的密度,表明适量的预硫化能明显改善EPDM混炼胶的发泡行为。     

多孔硅泡沫材料力学特性的影响因素

通过"两段式"的发泡方法制备了多孔硅泡沫材料,通过材料压缩和应力松弛实验等方法研究了环境温度、初始压缩量、材料厚度和密度等因素对材料力学性能的影响。通过不同密度、不同厚度多孔硅泡沫的静态压缩试验以及使用扫描电镜观察不同压缩阶段泡孔结构的变化,分析了硅泡沫材料的压缩变形机制及吸能特性。研究表明,硅泡沫材料的松弛性能与环境温度、初始压缩量以及材料的厚度、密度密切相关。环境温度越高,材料的松弛率越大,应力达到稳定状态的时间也越长。而相同环境条件下初始应力和应力松弛极限随着压缩率的增加而增大,但松弛率却因压缩率的增加而减小。同时,材料厚度对泡沫材料的压缩性能和应力松弛有较大的影响,是材料制备工艺中不容忽略的重要影响因素。     

相对密度对泡沫铝力学性能和能量吸收性能的影响

对不同相对密度的两种胞孔结构--开孔和闭孔泡沫铝进行了单轴压缩试验,研究了相对密度对泡沫铝力学性能和能量吸收性能的影响.结果表明:随着相对密度的增大,泡沫铝的屈服强度与流动应力也相应增加,通过对本实验结果进行拟合,得出泡沫铝的屈服强度与相对密度的关系式.泡沫铝材料吸收的能量随着应变量的增大而增加,在相同应变量下,高密度开孔泡沫铝的吸收能比低密度闭孔材料多.吸能效率反映材料本身的一种属性,高的理想吸能效率表明泡沫铝是一种优良的吸能材料.     

纸夹芯和泡沫复合层状结构的静态缓冲吸能特性研究

针对由发泡聚乙烯（EPE）、瓦楞纸板、蜂窝纸板组成的复合层状结构的包装防护作用,通过实验对比分析了这类结构的横向静态压缩变形特征和缓冲吸能特性。结果表明,这类结构在压缩初始阶段和最后阶段主要表现为EPE的力学性能,而在中间阶段为瓦楞纸板、蜂窝纸板的力学性能。复合层状结构的弹性模量、总吸能、行程利用率均高于EPE,而单位体积变形能则由于试样厚度增加幅值不同,并未表现出与总吸能一致的变化规律。比吸能随着压缩应变增大而增加,几乎不受压缩速度的影响,其中EPE与蜂窝纸板复合层状结构的比吸能均大于EPE与瓦楞纸板复合结构。在应力水平较小时,EPE与瓦楞纸板复合层状结构的能量吸收效率大,然而在应力水平较大时,EPE与蜂窝纸板复合的能量吸收效率大。     

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。     

EPE和EVA发泡缓冲材料吸能特性表征

研究了EPE和EVA两种发泡缓冲材料在动态冲击下的吸能特性。将落锤冲击试验得到的载荷位移数据进行处理,绘制得到了动态应力-应变曲线和动态能量吸收曲线,并重点讨论了材料厚度、密度和多次冲击等因素影响下的曲线特征。结果表明,密度和多次冲击对吸能特性影响显著。研究结论为产品包装材料合理选择和优化设计提供科学依据。     

热膨胀微球增强剪切增稠胶/聚氨酯泡沫复合材料的力学性能

使用热膨胀微球和水为发泡剂制备剪切增稠胶增强聚氨酯泡沫.采用正交实验法选取了制备剪切增稠胶/聚氨酯泡沫复合材料的最佳工艺.研究了热膨胀微球含量对剪切增稠胶/聚氨酯泡沫的密度、压缩强度、静态吸能量等力学性能的影响.研究结果表明,130℃下剪切增稠胶质量分数为15％,异氰酸酯指数为0.9,热膨胀微球质量分数为3％时制备的泡沫性能最佳.另外,热膨胀微球的加入会使体系的黏度发生变化,影响发泡效果.添加热膨胀微球不仅使泡沫的密度减小,而且使泡沫的压缩强度和静态吸能量增大.利用热膨胀微球可制备出轻质的吸能材料.     

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.     

纯化学发泡技术在低压缩应力松弛硅橡胶泡沫材料研制中的应用研究

运用纯化学发泡技术,采用两次硫化发泡工艺,成功制备了硅橡胶泡沫材料.研究了发泡剂用量以及发泡剂与硫化剂之间的匹配等对硅橡胶泡沫材料压缩应力松弛的影响.同时,研究了一次发泡温度和二次硫化时间对泡沫材料压缩应力松弛的影响.结果表明:在所选择的一次和二次硫化发泡工艺条件和合适的发泡剂和硫化剂等用量下,成功制得具有较低压缩应力松弛性能的硅橡胶泡沫材料.     

闭孔EVA泡沫类静态缓冲性能的研究

目的 研究密度与应变率对闭孔EVA泡沫材料类静态缓冲性能的影响规律。方法 基于包装用缓冲材料静态压缩试验法和能量吸收图法,对密度为80、95、106、124和180kg/m³的闭孔EVA泡沫试样在不同应变率下进行类静态压缩试验,得到应力-应变曲线,基于此进一步处理得到相应的单位体积能量吸收、能量吸收效率、缓冲系数和最大比吸能等曲线,同时绘制试样类静态压缩过程中的能量吸收图。结果 闭孔EVA泡沫材料的密度越高,密实化应变越小,最大单位体积能量吸收越大;在压缩应变相同时,应变率越大,应力、单位体积能量吸收、能量吸收效率、最大比吸能越大;得到了5种密度闭孔EVA泡沫材料的本构方程和闭孔EVA泡沫材料的能量吸收图及其斜率与应变率的关系式;通过分析密实化应变与相对密度的关系,得到相关拟合公式。结论 密度与应变率对闭孔EVA泡沫材料的缓冲性能有着非常大的影响,在一定的应力水平下会有一个最佳的密度使得刚好能吸收完能量,并保护产品不破损,该最佳密度受应变率的影响,因此可以通过能量吸收图进行相关的缓冲包装优化设计。     

静态载荷下丝瓜络的能量吸收性能研究

为了深入了解丝瓜络的力学性能、能量吸收特性及其规律,对丝瓜络进行了轴向静态压缩试验,再通过拟合试验数据得到丝瓜络的单位体积的吸能量与密度的关系式。试验结果表明:丝瓜络的应力-应变曲线有3个阶段,即弹性阶段、屈服平台阶段和密实化阶段,屈服平台阶段的平台应力在0.15~0.50 MPa之间,密实化应变在70%左右,且其平台区较长,是一种理想的吸能材料;丝瓜络是一种对密度敏感的材料,其屈服强度、平台应力和单位体积的吸能量均随密度的增加而增加,密实化应变随密度增加而减小;丝瓜络单位质量的吸能量可以与泡沫铝材料相媲美。研究结果可作为设计基于丝瓜络结构的新型超轻仿生材料结构的基础数据     

天然橡胶/EVA发泡复合材料发泡质量及力学性能的分析

采取模压成型的方式制备发泡天然橡胶/乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)复合材料,通过复合材料的相容性和硫化与发泡匹配机理,研究了EVA含量对天然橡胶发泡质量及力学性能的影响。结果表明,随着EVA含量的增加,泡孔直径、泡孔尺寸分布先增大后降低,泡孔密度先降低后增大。EVA含量为20 phr时,其泡孔质量最好,泡孔直径为97.1μm,泡孔尺寸分布为23.2μm,泡孔密度为6.8×106cm-3,当EVA含量超过20 phr时,泡孔直径、泡孔尺寸分布逐渐增大,泡孔密度随之降低。复合发泡材料的硬度、冲击回弹性、热压缩永久变形等性能则随着EVA含量的增加出现小范围降低,但结合发泡材料的性价比来看,在EVA含量为20 phr时,发泡材料的力学性能较理想。     

乙烯-乙酸乙烯酯橡胶/纳米蒙脱土复合发泡材料的制备和性能

以高乙酸乙烯酯(VA)含量的乙烯-乙酸乙烯酯橡胶(EVM)为主基体、1,4-双叔丁基过氧异丙基苯(BIPB)为交联剂、偶氮二甲酰胺(AC)为发泡剂,通过模压法制备了EVM及其与蒙脱土的纳米复合发泡材料;系统研究了蒙脱土的种类和含量对EVM复合发泡材料硫化发泡性能、力学和耐热性能的影响。结果表明,加入经过有机改性后的蒙脱土能有效提高材料的发泡倍率和耐热性能,并可降低材料的密度;纳米蒙脱土能够延长胶料的正硫化时间,加入1phr的有机改性蒙脱土(OMMT)后,胶料的正硫化时间延长了1min;纳米蒙脱土的加入提高了EVM发泡材料的力学性能和压缩永久变形率,且在OMMT含量为6phr时复合材料的拉伸强度、撕裂强度和冲击回弹率达到最大值。     

泡沫型吸油复合材料的制备及其吸油性

为解决污水中的油类污染问题,采用环保无毒的三元乙丙橡胶(EPDM)作为基体,金矿提纯后的废弃矿渣粉作为填料,利用熔融共混及模压发泡的方法,制备出一种低价、高效的泡沫型吸油复合材料(废弃矿渣粉/EPDM).研究了填料、交联剂(DCP)和发泡剂(AC)的用量对复合材料吸油率的影响,讨论了相应复合材料的保油率,并从EPDM自身结构、交联剂DCP及废弃矿渣粉的添加量等方面对复合材料的吸油机理进行了分析.实验结果表明:废弃矿渣粉含量为10phr,DCP含量为2phr,AC含量为4phr是复合材料的最佳配比.非泡沫型复合材料的吸油率比交联EPDM的吸油率提高了101.46%;泡沫型复合材料比非泡沫型复合材料的吸油率再次提高389.82%.