高熔体强度聚丙烯的挤出发泡行为

研究了高熔体强度聚丙烯为发泡树脂的挤出发泡行为,分别采用聚合物流变工作站、偏光显微镜、扫描电镜等考察了挤出配方和工艺对发泡体系流变性能及发泡性能的影响。研究发现,高熔体聚丙烯的熔体黏度随发泡剂用量、螺杆温度、螺杆转速的提高而降低,聚丙烯发泡制品的泡孔形态、泡孔密度和尺寸在螺杆温度为(185±3)℃,模头温度为(153±1)℃,螺杆转速为(19±2)r/min,自制发泡剂体系用量为4%时最佳,泡孔尺寸均匀且泡孔密度可以达到每立方厘米2.65×1013个以上,此时发泡倍率为9.6倍。     

聚乙烯醇/淀粉挤出发泡材料的泡孔结构调控及压缩特性EI北大核心CSCD

采用挤出发泡的方法制备了聚乙烯醇(PVA)/淀粉(St)泡沫,研究了机头压力、淀粉含量和成核剂二氧化硅(SiO_(2))对泡孔结构的影响,探索了定应变和变应变下泡沫的压缩特能。结果表明,挤出发泡棒材泡孔尺寸从中心到边缘呈梯度递减的趋势,提高转速能有效增大模头熔体压力、减小泡孔尺寸、提高泡孔密度。通过控制淀粉和SiO_(2)含量可调控泡沫的泡孔结构,提高SiO_(2)含量可使泡沫具有更加均匀的泡孔结构、更小的泡孔直径,而提高淀粉含量可使PVA/St材料的熔体黏度下降、泡孔结构均匀性下降、泡孔壁增厚。循环压缩结果表明,增加淀粉和SiO_(2)含量可以增强泡沫的压缩强度,当淀粉质量分数为30%、SiO_(2)质量分数为3%时,泡沫压缩强度达到350 KPa、回弹率达到89.4%。泡沫的能量吸收量和吸能效率随淀粉含量的增加而上升,但在定应变模式下,随循环次数增加而下降,随应变的增加而上升。     

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.     

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℃。     

TAIC助交联对聚丙烯发泡性能的影响

在过氧化二异丙苯(DCP)引发下,研究三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)对聚丙烯(PP)的交联改性,比较单纯DCP和DCP/TAIC交联体系对PP熔体强度及其发泡性能的影响。加入TAIC前后,分别对PP的抗熔垂能力和熔体流动速率、PP发泡材料的凝胶率和力学性能进行测定。结果表明,与单纯DCP相比,DCP/TAIC交联体系对PP熔体强度的改善效果较好,而且相应的发泡材料具有较高的拉伸强度和直角撕裂强度,同时,偏光显微镜观察结果表明,经DCP/TAIC交联后的PP发泡材料表面更为光滑、泡孔细密且均匀一致。     

EP含量对PP/PP-g-MAH/EP微孔发泡复合材料发泡行为及力学性能的影响

采用化学发泡法制备了聚丙烯/聚丙烯接枝马来酸酐/环氧树脂(PP/PP-g-MAH/EP)微孔复合发泡材料,研究了EP粉体含量对其发泡行为及力学性能的影响。结果表明,EP粉体在发泡过程中起异相成核作用,且与PP-g-MAH反应形成的交联网络结构提高了复合材料的熔体强度,从而显著改善了泡孔结构。随着EP含量增加,微孔发泡材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度都呈现先增大后减小的趋势。当EP含量为5%时,复合材料的泡孔尺寸最小,泡孔密度最大,泡孔分布最均匀,微孔发泡材料的冲击强度最大;当EP含量为1%时,拉伸强度、弯曲强度最大,发泡材料的综合力学性能最佳。     

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。     

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。     

聚丙烯/线型低密度聚乙烯开孔泡沫的制备及吸油性能

以超临界二氧化碳为发泡剂,通过连续挤出发泡法制备聚丙烯/线型低密度聚乙烯(PP/LLDPE)共混物开孔泡沫,并用于吸油性能研究。文中系统研究了发泡温度、原料配比和口模直径对PP/LLDPE泡沫开孔结构和吸油倍率的影响,并研究了泡沫的亲油疏水性和吸油的重复使用性。结果表明,当发泡温度为170℃,LLDPE的含量为10%,口模直径为0.5 mm时,发泡样品的密度低、开孔率高、吸油倍率高;PP/LLDPE泡沫对水的接触角为137.8°,疏水性能好;对机油10次重复使用后仍具有很高的吸油倍率。因此,该复合开孔泡沫在污水处理、溢油事故和环境保护中具有潜在的应用价值。     

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。     

短纤维混杂增强PP复合泡沫材料的力学性能

将助剂预混与二次挤出工艺相结合制备含短纤维预发泡粒料, 并用型内二次发泡工艺制备了短炭纤维(SCF)、 短玻璃纤维(SGF)混杂增强聚丙烯(PP)复合泡沫材料。研究了在纤维总质量分数不变时, SCF与SGF的相对含量、 增强纤维与PP的界面性能及泡沫体的表观密度对PP复合泡沫材料的发泡效果和力学性能的影响。结果表明: SGF和SCF的同时加入能够改善PP的高温熔体强度, 获得孔径较小且均一的类球形的闭孔PP泡沫体。SGF和SCF混杂增强提高了PP复合泡沫材料的强度和模量, 且增强效果高于单一纤维, 当纤维总质量分数为15%, 且SGF ∶SCF为1 ∶1时(质量比), PP复合泡沫材料的抗弯强度和抗压强度最高, 而SGF ∶SCF为3 ∶1时, PP泡沫复合材料的冲击韧性和压缩模量达到最大值 。泡沫体的表观密度对PP复合泡沫材料的冲击韧性和抗压强度影响显著, 当表观密度从0.32g/cm3增至0.45g/cm3时, 冲击韧性和抗压强度分别从4.29kJ/m2和6.57MPa 提高到17.87kJ/m2和20.57MPa。      

PP/EPDM反应挤出共混制备高熔体黏度PP的研究

采用反应型双螺杆挤出机,用过氧化物(BPO)为交联剂、不饱和烯烃为交联助剂,对PP/EPDM体系进行反应增容,一步实现聚丙烯(PP)与少量EPDM的共混、接枝与交联,制备出了具有高熔体黏度的发泡用聚丙烯.对改性材料熔体流动性能、力学性能和发泡性能研究结果表明:当交联剂、交联助剂的质量比约为0.78 :1时,可以获得最佳的改性效果,改性后体系的熔体流动速率(MFR)下降92.9%;改性PP的多项力学性能都有显著改善,其中拉伸强度提高12.9%,缺口冲击强度提高93%;改性使材料的发泡性能得到显著提高,采用反应共混改性PP可获得泡孔大小约100μm,泡沫密度在0.44g/cm3左右,且分布均匀,闭孔率高的发泡材料.     

高密度聚乙烯/低密度聚乙烯共混材料的模压发泡

用模压发泡法制备了高密度聚乙烯(HDPE)/低密度聚乙烯(LDPE)共混发泡材料,研究了偶氮二甲酰胺(AC)发泡剂)、HDPE的用量及模压发泡工艺对于HDPE/LDPE共混泡沫的表观密度、力学性能的影响。结果表明,随着HDPE用量增加,共混发泡材料的表观密度、撕裂强度和拉伸强度均逐渐增加。在一定范围内,AC发泡剂用量增加,泡沫材料的表观密度和力学性能先下降后增加。发泡时间为10min时泡沫表观密度较低,再延长发泡时间,泡沫表观密度变化较小。在0MPa~10MPa范围,模压压力增加,泡沫表观密度缓慢下降。在温度为170℃~180℃范围内,温度升高,泡沫密度逐渐下降。电镜扫描图显示,HDPE/LDPE共混发泡材料泡孔均匀,且多为闭孔。     

高密度聚乙烯/低密度聚乙烯共混材料的模压发泡EI北大核心CSCD

用模压发泡法制备了高密度聚乙烯(HDPE)/低密度聚乙烯(LDPE)共混发泡材料,研究了偶氮二甲酰胺(AC)发泡剂)、HDPE的用量及模压发泡工艺对于HDPE/LDPE共混泡沫的表观密度、力学性能的影响。结果表明,随着HDPE用量增加,共混发泡材料的表观密度、撕裂强度和拉伸强度均逐渐增加。在一定范围内,AC发泡剂用量增加,泡沫材料的表观密度和力学性能先下降后增加。发泡时间为10min时泡沫表观密度较低,再延长发泡时间,泡沫表观密度变化较小。在0MPa^10MPa范围,模压压力增加,泡沫表观密度缓慢下降。在温度为170℃~180℃范围内,温度升高,泡沫密度逐渐下降。电镜扫描图显示,HDPE/LDPE共混发泡材料泡孔均匀,且多为闭孔。     

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%。      

纳米柠檬酸锌对聚乳酸挤出发泡行为的影响

采用超临界二氧化碳(SC-CO₂)连续挤出发泡方法,研究了纳米柠檬酸锌(NZnC)对聚乳酸(PLA)发泡行为的影响。首先,采用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)和压缩试验机分别研究了纳米柠檬酸锌(NZnC)、食品级柠檬酸锌(FZnC)、纳米二氧化硅(N-SiO₂)、癸二酸二苯基二酰肼(TMC-300)和滑石粉(Talc) 5种成核剂对PLA等温结晶行为、成核剂/PLA复合材料的微观形貌、PLA泡沫发泡性能及压缩性能的影响。结果表明,NZnC的PLA等温结晶速率最快、在PLA中分散性及相容性最佳、PLA泡沫发泡性能及压缩性能改性效果最好。继而,研究了NZnC含量对PLA泡沫发泡性能及压缩性能的影响,其结果表明,NZnC质量分数为0.5%时,PLA泡沫的发泡性能最好(发泡倍率为31倍、泡孔密度为3.02×10⁹ cm^-3、平均泡孔直径为17.11μm),压缩性能也最好(压缩模量为19 MPa、压缩强度为0.35 MPa)。     

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).     

PP/PP-g-MAH/MMT纳米复合材料微孔发泡的研究

通过熔融共混法制备聚丙烯/马来酸酐接枝聚丙烯/蒙脱土(PP/PP-g-MAH/MMT)纳米复合材料母粒。利用"二次开模"法注塑成型制得PP/PP-g-MAH/MMT纳米复合微孔发泡材料。研究了MMT和PP-g-MAH的用量对纳米复合微孔发泡材料发泡质量的影响。结果表明:5%的MMT和6%的PP-g-MAH有较好的协同效应,微孔发泡材料发泡倍率最大,泡孔平均直径最小,泡孔密度较大,泡孔尺寸分布范围较窄。     

三相存在下聚丙烯/纤维复合发泡材料的力学性能

采用密炼方式分别制备碳纤维(CF)、玻璃纤维(GF)、芳纶纤维(AF)增强聚丙烯(PP)母粒,通过注塑成型制备相应的聚丙烯/纤维复合发泡材料,研究了3种纤维对微发泡聚丙烯/纤维复合发泡材料力学性能的影响。结果表明,PP/CF复合发泡材料的综合性能提高的幅度最大,其中拉伸、压缩、弯曲强度分别提高了100.9%,80.4%,126.5%;PP/AF复合发泡材料的韧性最好,相对于纯PP提高了151.2%;并且,PP/CF复合发泡材料的泡孔参数最好,泡孔尺寸为28.97μm,泡孔密度为8.58×106cm~(-3),泡孔尺寸分布达到9.22μm。     

橡胶粒子对微发泡聚丙烯复合材料发泡行为与力学性能的影响

利用型腔体积可控注塑发泡装置制备微发泡聚丙烯(PP)/粉末橡胶复合材料,通过橡胶粒子的分散性以及复合材料的结晶行为,研究不同橡胶粒子对聚丙烯复合材料发泡行为和力学性能的影响。结果表明:橡胶粒子的加入使微发泡聚丙烯材料的泡孔分布细密而均匀,微发泡聚丙烯/马来酸酐接枝聚丙烯/粉末丁腈胶(PP/PP-MAH/NBR)复合材料的发泡质量较理想,其泡孔密度和尺寸分别为7.64×106个/cm3,29.78μm;综合泡孔结构和力学性能,微发泡聚丙烯/聚丙烯接枝马来酸酐/粉末羧端基丁腈胶(PP/PP-MAH/CNBR)复合材料的力学性能最优,与纯PP比较其冲击强度提升了2.2倍,拉伸强度仅仅降低了26%,是理想的微发泡复合材料。