成核剂调控的具有不同泡孔结构聚乙烯泡沫的尺寸稳定性

研究了几种纳米颗粒调控的聚乙烯(PE)泡沫的尺寸稳定性,通过差示扫描量热仪、扫描电镜考察了几种纳米颗粒对PE结晶行为和发泡形貌的影响。结果表明,纳米颗粒作为结晶成核剂可以提高PE的结晶温度,同时作为发泡成核剂还可以使PE泡沫的泡孔密度增大,且其形状和表面化学性质会影响成核效果,进而影响最终的发泡形貌。进一步研究还发现,不同泡孔结构的PE泡沫的尺寸稳定性存在差异,未添加成核剂的PE泡沫收缩最严重,而添加成核剂后PE泡沫的泡孔尺寸减小,尺寸稳定性得到提高。通过建立立方体泡孔结构模型模拟计算了泡孔孔径对尺寸稳定性的影响,计算结果与实验数据较为吻合,结果表明,泡孔尺寸越小,PE泡沫的尺寸稳定性越好。     

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.     

聚乳酸/聚己内酯复合发泡材料的制备及性能表征

选用聚己内酯(PCL)与聚乳酸(PLA)进行共混改性,经挤出、发泡制备出性能良好的PLA/PCL复合泡沫板材。经红外光谱分析、断口扫描电镜、力学性能测试及差示扫描量热分析分别探究了PCL含量对复合发泡材料发泡效果、力学性能及结晶性能的影响。结果表明,PCL的加入能有效改善复合发泡材料的发泡效果。当PCL含量为10%时,试样的综合性能最优,冲击强度、压缩强度分别达到了8.9kJ/m2,31MPa;平均泡孔直径则由未改性发泡体系的2.8mm降低至1.1mm;结晶度由12.68%上升到17.95%,得到了泡孔尺寸小,分布均匀,表面质量佳,综合力学性能优良的复合发泡材料。     

PLA/HNTs纳米复合材料的制备、性能及其发泡行为

采用熔融共混炼法制备交联改性聚乳酸(PLA)/埃洛石(HNTs)纳米复合材料,利用热重分析、差示扫描量热分析、偏光显微镜和流变仪对其热学性能、结晶、流变行为进行了研究,并采用超临界CO2流体技术进行微孔发泡,利用扫描电镜对泡孔形态进行了表征。结果表明:随着HNTs含量的增加,PLA/HNTs复合体系在高温下的热稳定性下降,结晶度由37.4%下降为28.0%,但异相成核效果明显,结晶速率提高,结晶时间由2h缩短为10min。同时,加入HNTs后,PLA/HNTs的熔体粘度显著增加,但随着HNTs含量的增多,PLA/HNTs纳米复合材料粘度增加的趋势逐渐趋缓。当HNTs含量为0.5wt%时,体系粘度达到最大值且发泡效果最佳,泡孔平均直径为21.23μm,泡孔密度达到1.08×109个/cm3。     

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。     

纳米蒙脱土对木粉/聚丙烯复合材料发泡性能的影响

采用高压釜间歇式发泡法,结合超临界CO₂微孔发泡技术制备了发泡木粉-纳米蒙脱土(NMMT)/聚丙烯(PP)复合材料。通过对复合材料的结晶行为、流变性能、泡孔形貌及压缩性能进行分析,主要研究了NMMT对其微孔结构及力学性能的改善作用。结果表明:NMMT的引入使木粉/PP复合材料中PP基体的结晶速率加快,结晶度减小,有利于发泡均相体系的形成和泡孔生长;PP分子链的运动受到NMMT片层的抑制作用,导致木粉/PP复合材料的熔体弹性提高,泡孔合并与塌陷的现象减少,发泡材料的平均泡孔直径从30.4 μm降低至20.3 μm,并且泡孔尺寸的均匀性得到明显改善,压缩强度和模量分别提高了187%和223%。      

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%。     

长支链化聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯的流变特性与发泡性能

为提高熔体强度,以均苯四甲酸酐(PMDA)、异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)为扩链剂,对聚乳酸(PLA)/聚丁二酸丁二醇酯(PBS)共混体系进行长支链化改性,通过挤出发泡制备PLA/PBS发泡材料。采用转矩流变仪、旋转流变仪、扫描电镜研究了扩链剂用量对PLA/PBS体系流变性能和发泡性能的影响。结果表明,扩链剂PMDA和TGIC联合使用能有效对PLA/PBS体系进行长支链化改性,得到具有一定长支链结构的体系,提高了其熔体强度、弹性和拉伸黏度,改善了PLA/PBS体系的发泡性能。当扩链剂质量分数为0.8%时,发泡材料的泡孔密度达到4.96×107cm-3,平均孔径为60μm,泡孔规整且分布均匀。     

聚丙烯/β-环糊精复合材料发泡性能及力学性能的研究

以β-环糊精(BC)为成核剂,通过微孔注塑发泡工艺制备了发泡聚丙烯(PP)复合材料。采用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)等技术,研究了不同含量BC (0.25%～7%,质量分数,下同)对发泡聚丙烯复合材料发泡性能及力学性能的影响。结果表明:随着BC的加入,PP的发泡性能得到明显改善。添加7%的BC可以得到理想的泡孔形貌,泡孔直径为27.17μm,密度达1.23×10~7cell/cm~3。BC的加入使PP的结晶温度、结晶速率、粘度均有明显改善,有利于PP在更高温度下结晶并防止泡孔坍塌和并泡。与发泡聚丙烯材料相比,发泡PP/BC复合材料的拉伸、弯曲、冲击强度分别提高了21.2%、7%、12%。     

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℃。     

纳米碳管对泡沫炭的超临界发泡行为及其力学性能的影响机制

采用超声波?磁力搅拌的方法, 实现了纳米碳管(CNTs)在中间相沥青(MP)中的均匀分散, 并考察了CNTs对泡沫炭的超临界发泡行为及其压缩强度的影响. 研究结果表明: 在超临界发泡过程中, 处于过饱和状态的甲苯将优先在CNTs/MP固-液界面处成核, 进而不断扩散、聚集、膨胀和发泡, 导致泡沫炭孔结构的均一性得以提高; 当在中间相沥青中均匀分散3.5wt%的CNTs后, 所制泡沫炭的压缩强度由3.2MPa提高到4.7MPa, 升高了46.9%; CNTs良好的导热性能降低了基体碳在石墨化过程中的热应力差异, 使得微裂纹的数量减少, 并且其一维纳米结构使得石墨化泡沫炭的孔壁和韧带结构得以增强.     

聚乳酸及其增韧共混体系超临界CO_2发泡行为

利用超临界CO2作为物理发泡剂,采用升温发泡法制备了聚乳酸(PLA)、聚乳酸-聚丁二酸丁二醇酯(PBS)共混物以及聚乳酸-丁二醇-己二酸-对苯二甲酸共聚酯(PBAT)共混物3种体系的微孔泡沫,并探讨了共混体系的结晶行为与形貌、CO2的吸附与解吸附、发泡温度和发泡时间对泡孔结构的影响。结果表明,2种共混体系均为"海-岛"式不相容体系,且差示扫描量热分析表明PLA-10%PBS体系的结晶度最大;在12 MPa,45℃和8h的饱和条件下,3种体系的饱和吸附量均在20%左右,其中PLA-10%PBAT体系最大,PLA-10%PBS体系最小;3种体系呈现出3段式扩散模式,第1段扩散速率最快,为表皮扩散,第2段扩散速率居中,为无定形区扩散,第3段扩散速率最慢,为晶区扩散,应选择第2段作为发泡的初始状态最为合适;扫描电镜照片表明,不同于PLA-10%PBAT体系,PLA-10%PBS体系泡沫的泡孔密度大,泡孔尺寸小,其界面作用高于PLA-10%PBAT体系;PLA泡沫的泡孔结构呈现明显的双峰分布。     

HDPE/LDPE共混物超临界CO_2挤出发泡成核剂的优选

以高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)按7∶3质量比的熔融共混物为原料,超临界二氧化碳(scCO_2)为物理发泡剂,通过挤出发泡的方法制备聚乙烯共混物的泡沫材料。系统研究了不同种类成核剂以及复合成核剂的成核效果。结果表明,成核剂的加入使流变性能变优,CO_2的溶解度上升,结晶温度上升。且1.0%(质量分数,下同)滑石粉和1.0%聚乙酸乙烯酯(PVAc)的复合成核剂发泡效果最佳,制备的聚乙烯共混物泡沫材料平均孔径可达254μm,孔密度6.60×104cells/cm3,发泡倍率6.02。     

聚丙烯发泡珠粒的结晶熔融行为与发泡特性

以CO_2为发泡剂,用高压釜式法制备了发泡聚丙烯(EPP)珠粒。采用差示扫描量热仪和扫描电子显微镜探讨了发泡温度(T_f)和发泡压力(p_f)对EPP结晶熔融行为和发泡特性的影响。结果表明,分别提高发泡温度或压力,EPP的熔融双峰均向高温方向移动,低温晶体与高温晶体的结晶度之比增大,而且温度对双峰的影响比压力更敏感。p_f在2~4 MPa内,EPP的发泡倍率和泡孔密度随p_f增大而增大;T_f在133.6~140℃间,发泡倍率和泡孔尺寸随T_f升高而变大,泡孔密度随T_f升高而变小。在T_f为133.6℃,pf为4 MPa时,EPP的熔融双峰结构比例合适,发泡倍率较大,泡孔密度最大且尺寸分布均匀、表面光滑。     

基于矿渣材料的低密度发泡混凝土制备及性能研究

为了解决发泡混凝土制备过程中发泡不稳定及成型后抗拉强度不足的问题,该文通过化学发泡的方法制备了一种基于矿渣材料的低密度发泡混凝土。通过强度测试、泡沫完整性测试及微观分析,研究了泡沫混凝土的强度及体系的稳泡能力。结果表明：1)对比3种稳泡剂对体系泡沫稳定性的影响规律,可以看出动物蛋白对体系的稳定效果最佳。2)体系反应温度为50℃时,制备的发泡混凝土干密度最小,能够达到250kg/m³。3)掺入适量的催化剂可以提高体系的发泡量,同时能够降低发泡混凝土的干密度。当催化剂掺量为1%时,其制备的混凝土抗压强度为0.2MPa。     

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。     

ABS高胶粉对发泡聚乳酸复合材料发泡质量及性能的影响EI北大核心CSCD

以化学发泡为主线,制备了发泡聚乳酸(PLA)复合材料,通过差示扫描量热分析、扫描电镜、动态力学热分析、热重分析等,研究了ABS高胶粉(ABSHR)对发泡PLA复合材料发泡质量、力学性能的影响规律。结果表明,随着ABSHR含量的增加,发泡PLA/ABSHR复合材料的结晶性能增强、熔体强度提高,发泡PLA复合材料的发泡质量明显改善;添加20%ABSHR的发泡PLA复合材料,其冲击强度达到14.31kJ/m^2,比未添加ABSHR的发泡PLA复合材料提高了221.6%;ABSHR的加入显著提高了发泡体系的热稳定性,拓宽了聚乳酸的应用范围。     

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...     

滑石粉对微孔发泡木粉/聚丙烯复合材料结晶行为及泡孔结构的影响

以滑石粉为成核剂,超临界CO_2为发泡剂,采用间歇釜式方法制备微孔发泡木粉/聚丙烯复合材料。采用DSC、XRD和SEM对微孔发泡木粉/聚丙烯复合材料的结晶行为与泡孔结构进行了测定与分析。结果表明:滑石粉的添加能够提高微孔发泡木粉/聚丙烯复合材料的结晶温度,诱导产生不完善的α晶型;能够提高聚合物基体的熔体黏度,减小泡孔尺寸,增加泡孔密度,促使泡孔尺寸分布更均匀,最终能够形成泡孔密度为1.0×10~9个/cm~3、平均泡孔半径为16.4μm、发泡倍率为18倍、表观密度约为0.055g/cm~3的微孔发泡木粉/聚丙烯复合材料。     

纳米蒙脱土种类及含量对聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯复合发泡材料性能的影响

选用钠基蒙脱土(MMT)和有机改性蒙脱土(OMMT)分别与聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯共混、挤出并发泡制成复合材料。通过X射线衍射(XRD)、断口扫描电镜(SEM)和力学性能测试探索了不同纳米改性剂对复合发泡材料发泡效果及力学性能的影响。结果表明,MMT和OMMT的加入均能显著改善复合材料的发泡效果,OMMT的效果要好于MMT。当OMMT的质量分数为3%时,试样的综合性能最佳,压缩、弯曲和冲击强度分别达到了9.2MPa、14.0MPa和31.2kJ/m2,平均泡孔尺寸则由未改性体系的475.6μm减小到261.4μm,获得了综合力学性能优良,泡孔细密、均匀,表面质量优的复合发泡材料。