赤泥对聚乳酸热性能、力学性能和发泡行为的影响研究

通过熔融共混法制备了二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）改性的聚乳酸/赤泥（PLA/RM）复合材料,并利用超临界CO₂固相发泡法对复合材料进行发泡,采用差示扫描量热仪、万能试验机和固相发泡法对复合材料的结晶行为、力学性能和发泡行为进行了研究。结果表明,RM对PLA具有促进结晶的效果,结晶度由5.34 %提高至13.89 %;RM含量对材料的泡孔参数具有明显控制作用;当加入5 %（质量分数,下同）的RM时,发泡材料的泡孔密度降低至1.82×10⁷ 个/cm³,发泡倍率达到2.25倍,当RM为3 %时添加MDI时,泡孔密度由3.28×10⁷个/cm³提高到12.46×10⁷个/cm³,发泡倍率由2.26倍提高到12.40倍;RM和MDI协同作用对PLA泡沫的泡孔形态和力学性能具有显著的调控作用。     

聚醚砜超临界CO2发泡行为研究

以超临界CO₂为发泡剂,采用间歇发泡法制备了聚醚砜（PES）泡沫。采用旋转流变仪和扫描电子显微镜分析表征了PES发泡的均相成核行为,继而分别以滑石粉和二氧化硅（SiO₂）作为异相成核剂,探究了PES发泡过程中的异相成核行为。结果表明,间歇发泡法制备PES泡沫的发泡区间为200~230 ℃;最佳浸泡压力为20 MPa;最佳浸泡时间为3 h;未改性PES的泡孔直径均可在10 μm以下,泡孔密度在10⁹~10¹⁰ 个/cm³之间,但泡孔壁较厚;SiO₂相对于Talc,表现出更显著的异相成核作用;在210 ℃、3 h、20 MPa的发泡条件下,添加0.9 %（质量分数,下同）的SiO₂,可得到泡孔直径为0.77 μm,泡孔密度为7.14×10¹¹ 个/cm³的PES微孔泡沫。     

聚酰胺6扩链改性及其超临界CO2模压发泡研究

以扩链剂KL–E4370、抗氧剂1010对线型尼龙6(PA6)进行改性,制备出具有高熔体强度的改性PA6材料。采用固态发泡的发泡方法,通过超临界CO₂模压发泡制备相应发泡材料。通过差示扫描量热仪,流变仪来表征改性材料的可发泡性,并通过扫描电子显微镜来观测发泡材料的泡孔形貌。探究不同工艺条件对PA6泡沫泡孔结构的影响,分析了不同泡孔结构对发泡材料力学性能的影响。在饱和压力为10~20 MPa、发泡温度为223~231℃的范围内制备的PA6泡沫泡孔直径在18.3~143.6μm之间,泡孔密度为7.42×10⁶~1.75×10⁹个/cm³,发泡倍率为5.6~22.4。所得PA6泡沫的拉伸强度为1.5~5.8 MPa,断裂伸长率为22%~51%,压缩强度为0.03~2.47 MPa。     

长支链聚丙烯微孔发泡材料制备及其力学性能研究

采用熔融共混方法改性长支链聚丙烯(LCB-PP),使其具有较高的熔体黏度和拉伸强度。利用超临界二氧化碳进行发泡,制备LCB-PP发泡材料,分析发泡材料的微观结构与力学性能之间的关系。结果表明：随着单体(TMPTA)含量增加,当TMPTA的加入量为1.0 mL,LCB-PP发泡材料的数均分子量(M_n)增至55 671 g/mol,分子量分布(M_W/M_n)降至4.09,储能模量(G’)增加,复数黏度(η^*)中牛顿平台向低频区迁移。LCB-PP发泡材料在熔体拉伸中表现“应变硬化”现象。TMPTA的加入能够抑制LCB-PP发泡材料的泡孔破裂和塌陷现象。当TMPTA的加入量为1.0 mL,LCB-PP发泡材料的发泡倍率提高至7.22倍,泡孔密度降至2.76×10⁶孔/cm³。改性后LCB-PP线性弹性区曲线斜率降低,平台区显著变宽。     

PETA/St双单体聚丙烯挤出改性及其发泡性能研究

以季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）和苯乙烯（St）为接枝单体,采用反应挤出改性制备具有长支链结构的聚丙烯（LCBPP）。使用红外光谱、差示扫描量热仪、流变测试等表征材料的可发泡性,并通过扫描电子显微镜观测发泡材料的泡孔形貌。并以CO₂为发泡剂进行了间歇熔融发泡实验以评估聚丙烯（PP）的熔融发泡性。结果表明,在未交联改性PP中,用2 %（质量分数,下同）PETA和3 %St改性的PP各项性能最好;改性PP具有不同程度的应变硬化现象,这归因于不同程度的长链支化结构;改性后具有长链支化结构的PP有较好的发泡效果,PP?g?PETA/St样品的发泡温度窗口为25 ℃,最高发泡倍率达到33倍,此时泡孔平均直径为36 μm,泡孔密度为3.17×10⁸个/cm³。     

长链支化聚对苯二甲酸乙二醇酯的制备及其超临界CO2挤出发泡性能研究

以具有支化结构的多元醇原位聚合改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(MPET)为原料，均苯四甲酸二酐(PMDA)为扩链剂，通过反应挤出改性可控制备了不同长链支化程度的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。流变测试结果表明长链支化改性MPET熔体黏弹性得到大幅度提升，应变硬化因子也随长链支化程度的增加而增强。在超临界CO₂(scCO₂)挤出发泡过程中，长链支化改性MPET具有优异的挤出可发泡性。采用0.3%(质量分数，下同)PMDA制备得到的MPET-P3具有最佳的挤出发泡性能。当熔体温度为265℃时，其发泡倍率可达14.0倍，泡孔密度为4.81×106个/cm³，平均泡孔直径为153.9μm。     

PBAT/PGA共混材料制备及其发泡行为研究

采用熔融共混法得到聚己二酸对苯二甲酸丁二酯/聚乙醇酸(PBAT/PGA)共混材料,以超临界CO₂为发泡剂,通过间歇釜式发泡法得到发泡材料。研究PGA含量对共混体系结晶性能、流变性能和发泡行为的影响。结果表明：PGA和PBAT的相容性较差,随着PGA含量的升高,PBAT的结晶温度和熔融温度下降,体系的黏度升高。当PGA添加量为30.0%时,PBAT/PGA体系出现熔体拉伸断裂。随着PGA含量提高,泡体收缩率从66.9%降低到15.6%,得到明显改善。当PGA含量从0增至30.0%,泡孔尺寸由78μm降低至38μm,泡孔密度由1.9×10¹⁵个/cm³增加至1.1×10¹⁶个/cm³。     

环氧基POSS对PLA/PBAT共混材料发泡行为的影响

通过熔融共混法制备了聚乳酸/聚己二酸对苯二甲酸丁二酯/聚倍半硅氧烷(PLA/PBAT/POSS)复合材料,并利用超临界二氧化碳(CO_2)固相发泡法对复合材料进行发泡,通过差示扫描量热仪、高级动态流变仪和扫描电子显微镜等对复合材料的结晶行为、流变行为和发泡行为进行了研究。结果表明,POSS粒子对基体树脂具有增塑效应,PLA的冷结晶温度降低,结晶度提高;复合体系的流变性能明显提高,其发泡材料的泡孔密度和发泡倍率均随着POSS粒子含量的增加而增大,当加入7份(质量份,下同)POSS时,发泡材料的泡孔密度提高至8.25×10~7个/cm~3,发泡倍率达到13倍;POSS粒子对PLA泡沫的泡孔形态具有显著的调控作用。     

交联PLA/PBAT泡沫材料的结构与性能

为了得到成本较低且性能优异的聚乳酸(PLA)泡沫材料，采用硬脂酸锌(ZnSt)对偶氮二甲酰胺(AC)发泡剂进行改性，改性后AC发泡剂的起始发泡温度从223℃降到187℃，适应PLA的加工。同时采用三丙烯基异氰尿酸酯(TAIC)和过氧化二异丙苯(DCP)对PLA交联，得到交联PLA (C-PLA)。通过发泡密度测试，扫描电子显微镜(SEM)观察，动态流变测试、拉伸性能测试对比研究了C-PLA,C-PLA/聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)的发泡性能。研究结果表明，C-PLA/PBAT材料的发泡密度随着改性AC发泡剂的增加而减小，随着C-PLA交联度的提高而减小，但未添加PBAT的C-PLA发泡密度变化不大。当改性AC发泡剂质量分数为3%时，添加PBAT (PLA/PBAT=80/20)后，PLA的发泡密度从0.838 g/cm³下降到了0.746 g/cm³，下降了约11%，低交联PLA与高交联PLA的发泡密度分别从0.954 g/cm³,0.884 g/cm³降到了0.828 g/cm^...     

尼龙6/扩链剂/纳米纤维素复合材料的制备及其发泡行为研究

通过熔融共混法制备尼龙6/扩链剂(PA6/CE)和尼龙6/扩链剂/纳米纤维素(PA6/CE/α-Cellulose)复合材料,使用差示扫描量热仪、旋转流变仪、扫描电子显微镜等仪器,研究不同α-Cellulose添加量对PA6/CE6/α-Cellulose复合材料的结晶性能、流变性能及发泡性能的影响。结果表明：α-Cellulose的添加使得PA6的结晶温度提高,流变性能明显改善。PA6/CE/α-Cellulose的熔体强度进一步提高。α-Cellulose的添加可以降低PA6结晶成核能垒,促进PA6结晶,提高PA6结晶度。当α-Cellulose添加量为0.5份,通过调控发泡温度为205℃,成功制备泡孔直径为约21.60μm,泡孔密度为2.48×10⁹个/cm³,发泡倍率约为16倍的低密度PA6泡沫材料。     

微孔发泡PP/OBC/滑石粉复合材料的泡孔结构和力学性能

采用超临界N₂发泡技术和注射成型工艺制备了微孔发泡聚丙烯(PP)/乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC)/滑石粉复合材料,研究了OBC的含量对PP/OBC/滑石粉复合材料泡孔结构和力学性能的影响。使用差示扫描量热仪、扫描电子显微镜分别对复合材料的结晶行为和泡孔结构进行表征。结果表明,少量OBC能改善PP/OBC/滑石粉复合材料的结晶行为和泡孔结构。当OBC质量分数为10%时,PP/OBC/滑石粉复合材料的泡孔密度为2.0×10⁶个/cm³,平均泡孔直径为57μm。OBC具有良好的增韧效果,但会导致拉伸强度下降。当OBC的质量分数为20%时,PP/OBC/滑石粉复合材料缺口冲击强度高达79.7 kJ/m²,比未添加OBC时高了149.6%。当OBC质量分数高于20%时,PP/OBC/滑石粉复合材料的拉伸断裂方式会从脆性断裂转变为韧性断裂。当OBC质量分数为30%～40%时,PP/OBC/滑石粉复合材料断裂伸长率高达501.84%～554.63%。     

超临界二氧化碳间歇式发泡法制备PP、PP/POE微孔发泡材料

采用超临界二氧化碳间歇式发泡法，成功制备了聚丙烯(PP)、PP/POE(乙烯-辛烯共聚物)微孔发泡材料。研究了发泡温度、饱和压力、POE含量对PP复合材料发泡性能的影响，并且，通过研究发泡材料的微观形貌、泡孔直径和膨胀倍率，得到最佳POE添加量。结果表明，在156℃、20 MPa条件下，PP可形成泡孔直径均一、高体积膨胀比的闭孔结构材料。加入POE后，PP复合材料的发泡性能得到改善，对发泡区间影响显著，PP/POE(80∶20)的发泡温度区在40℃以上；PP/POE(80∶20)随着发泡温度的上升，泡孔平均直径先增加后下降，泡孔密度和体积膨胀比逐渐增大；在120℃、20 MPa条件下，添加20%POE,得到了发泡范围大且泡孔均一性较好的发泡材料，泡孔密度为1.13×10¹¹个/cm³,泡孔孔径为2.81μm。     

生物可降解PCL/PLA开孔发泡材料制备及吸油性能

以聚己内酯(PCL)为基体,添加不同含量聚乳酸(PLA)熔融共混制备具有不同分散相形态的PCL/PLA共混物,利用超临界二氧化碳(scCO₂)微孔发泡工艺制备不同发泡倍率和开孔率的PCL/PLA多孔材料用于吸油应用。针对边长3 mm正方体样品溶解度实验发现100 min后CO₂在PCL中已达到饱和吸附状态。PLA分散相含量的增加显著增大了PCL/PLA共混物泡孔密度,并使共混泡孔尺寸减小且分布更加均匀;发泡温度升高6℃,泡孔尺寸增大50%,发泡倍率增大38%,开孔率减小了20%。PCL/PLA开孔材料具有明显的亲油疏水性,发泡倍率越高,疏水性越好;针对花生油和硅油的吸油实验发现材料吸油率与发泡倍率和开孔率整体呈正比,实际吸油量高于理论计算值,10次循环吸油测试后样品吸油率仅降低8.5%,材料吸油量与油品特性黏度关系不大。     

碳纤维含量对热塑性聚氨酯弹性体复合材料发泡性能的影响

利用装有静态混合器的挤出机,制备热塑性聚氨酯弹性体/纳米碳纤维(TPU/CF)复合材料,以超临界二氧化碳(SC-CO2)为发泡剂,通过快速泄压法制备TPU/CF发泡样品,研究CF含量对复合材料熔体流动速率、泡孔结构、导电性能和力学性能的影响。结果表明：随着CF含量的增加,TPU/CF复合材料的熔体流动速率逐渐降低,发泡制品的泡孔平均直径逐渐减小,泡孔密度逐渐升高。当CF含量为24.65%,泡孔密度为4.20×10⁹个/cm³,与TPU相比提高172.7%,泡孔平均直径为4.29μm,与TPU相比下降36.2%。CF含量为4.95%时,发泡倍率达到最大值(1.65)。随着CF含量的增加,发泡倍率逐渐下降。发泡使TPU及其复合材料的电阻率降低。CF的加入提高TPU的拉伸强度,降低断裂伸长率。CF含量为9.89%时,发泡前后材料的拉伸强度达到最大值,分别为8.76 MPa和5.24 MPa。     

热塑性聚醚酯弹性体硬段含量对其超临界CO 2发泡行为的影响

研究了以聚对苯二甲酸丙二醇酯(PBT)为硬段,聚四氢呋喃醚(PTMG)为软段的热塑性聚醚酯弹性体（TPEE）在超临界CO ₂作用下的固态发泡行为,考察了硬段含量的差异对结晶行为,CO ₂在TPEE中溶解度及扩散行为,以及固态发泡行为的影响。发现硬段含量的差异对TPEE结晶行为影响尤为显著,当硬段含量由29%上升到65%时,其熔点从162.6℃上升至201.9℃,且结晶度由20%上升到40%。结晶的存在抑制了CO ₂在基体内的溶解度且阻碍了其在基体内的扩散。由不同硬段的TPEE中CO ₂溶解度和扩散过程的变化可知,CO ₂更倾向于溶解在TPEE软区内,而由结晶为主构成的硬区中CO ₂溶解量较低。通过研究高压CO ₂环境下的TPEE等温结晶过程发现,经扩散进入TPEE软区内的CO ₂可以提升TPEE链段运动能力,诱导未结晶链段通过规整堆叠而结晶。在CO ₂压力15 MPa经快速降压发泡聚醚酯弹性体,发现随着硬段含量的增加,其温度发泡窗口向高温区移动,当硬段含量为29%时,发泡温度区间为50~160℃,平均孔径4.6~16.5 μm,泡孔密度8.1×10 ⁷~7.5×10 ⁸cells/cm ³,发泡倍率1.1~5.8;当硬段含量为65%时,发泡温度区间为165~195 ℃,平均孔径1.8~6.8 μm,泡孔密度2.6×10 ⁸~1.1×10 ¹¹ cells/cm ³,发泡倍率1.0~4.2。     

聚乳酸/聚氨酯复合多孔材料制备及吸油性能研究

以聚乳酸（PLA）为基体,添加不同含量聚氨酯（TPU）熔融共混制备具有不同相形态的PLA/TPU共混物,基于超临界二氧化碳（scCO₂）微孔发泡工艺,研究不同发泡温度下PLA/TPU复合多孔材料泡孔结构、发泡倍率和开孔率对样品吸油性能的影响。结果表明,随着TPU含量从10 %（质量分数,下同）增加到50 %,共混物从典型的“海?岛”相形态转变为部分共连续相形态,PLA基体黏弹性提升,结晶能力下降;PLA70组分发泡后泡孔结构更为均匀,随着发泡温度的增加,泡孔尺寸和发泡倍率先增大后减小,在94 ℃发泡温度下发泡样品发泡倍率达到29.1倍,最大开孔率75 %;TPU的加入显著增加了PLA基体的弹性回复能力,94 ℃发泡温度下的发泡样品具有最大的抗压强度,永久形变量最小;针对硅油和环己烷的吸油测试发现对硅油的吸油量大于环己烷,发泡材料的吸油量与发泡倍率和开孔率的乘积成正比,针对硅油单次最大吸油量为10.4 g/g。     

PET/SiO2复合材料的发泡温度窗口研究

为研究纳米二氧化硅(SiO₂)对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)复合材料发泡温度窗口的影响规律，制备了不同SiO₂含量的PET复合材料，并以二氧化碳为发泡剂，利用釜压发泡制备了PET/SiO₂复合发泡材料。然后，利用扫描电子显微镜研究了在不同温度下制备的PET/SiO₂复合发泡材料的泡孔结构，并统计和计算出泡孔尺寸、泡孔密度和膨胀倍率，再结合泡孔结构和膨胀倍率，界定出不同SiO₂含量的PET复合材料发泡温度的上下限，并得出发泡温度窗口，还研究了PET/SiO₂复合发泡材料的光反射率。结果发现，SiO₂对PET复合材料具有显著的气泡异相成核作用，随着SiO₂添加量的增加，泡孔尺寸减小、泡孔密度增大、膨胀倍率先增大后减小；发泡温度上限先升高后降低、下限升高，使得发泡温度窗口先变宽后变窄，这与SiO₂的气泡异相成核作用、对膨胀倍率的调节作用及对基体黏弹性的影响密切相关。随着SiO₂     

PHBV扩链改性及其发泡行为研究

以乙烯⁃甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物（CE）为扩链剂与聚（3?羟基丁酸酯?co?3?羟基戊酸酯）（PHBV）进行熔融共混,制备了扩链PHBV样品,然后采用超临界CO₂（scCO₂）釜压发泡法将其在160 ℃、20 MPa下进行物理发泡,成功制备了不同PHBV泡沫。结果表明,与常压差示扫描量热法相比,采用高压差示扫描量热法测量的各组PHBV的结晶温度和熔融温度略微下降;CE的加入提高了PHBV样品的复数黏度（G'）和储能模量（η^* ）;随着CE含量的增加,PHBV发泡样品的泡孔密度和发泡倍率逐渐增加,泡孔尺寸逐渐减小。     

聚丙烯/木粉釜压珠粒发泡研究

以CO_2为发泡剂,用高压釜式法制备了聚丙烯/木粉发泡珠粒。利用旋转流变仪、差示扫描量热仪(DSC)研究了不同木粉含量的聚丙烯/木粉复合材料的流变和结晶性能,并通过扫描电子显微镜(SEM)分析了发泡珠粒的泡孔结构。结果表明,木粉对聚丙烯珠粒发泡有较大影响,随木粉含量增加,聚丙烯/木粉复合材料的黏度增加、损耗角正切值降低,熔融、结晶温度均提高,复合发泡珠粒的发泡倍率和泡孔密度先增大后减小,泡孔尺寸先减小后增大。当木粉含量为10%时,发泡珠粒的发泡倍率为10.4倍,平均泡孔直径、泡孔密度分别为67.69μm、5.791×10~7个/cm~3。     

高熔体弹性PLA/咖啡渣复合材料的发泡行为研究

通过熔融共混法制备二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）改性的聚乳酸（PLA）/咖啡渣复合材料,利用超临界CO2对复合材料进行发泡,并对复合材料的流变性能、热性能、力学性能及发泡行为进行了研究。结果表明,MDI与PLA发生扩链反应,PLA/咖啡渣复合材料的熔体弹性、热性能和力学性能均显著提高;MDI能促进诱导冷结晶和熔融双峰形成,使复合材料的冷结晶度提高至24.68 %;加入MDI后,PLA/咖啡渣复合材料的泡孔密度和发泡倍率明显提高;在诱导冷结晶的温度下发泡,PLA/咖啡渣复合材料的泡孔密度和发泡倍率分别达到9.26×106 个/cm3和9.33倍。