聚乙烯醇在超临界二氧化碳中的发泡行为

采用甘油作为聚乙烯醇(PVA)的塑化改性剂,实现了PVA的热塑成型,以超临界二氧化碳(scCO_2)为物理发泡剂,采用间歇式降压法制备了一系列PVA泡沫材料。利用差式扫描量热仪和流变仪系统研究了甘油对PVA的熔融行为和流变性能;并采用扫描电镜(SEM)研究了发泡温度、饱和压力和保压时间对泡孔形态的影响。结果表明,40%甘油增塑PVA体系的熔融温度降低至177.7℃,且在发泡温度下具有合适的黏度;随发泡温度的提高,PVA泡沫材料的泡孔尺寸增大,泡孔密度下降;增大饱和压力和适当延长保压时间,可提高增塑PVA体系的发泡效果。在合适的工艺条件下,发泡温度为185℃,饱和压力为15 MPa,保压时间为60 min时,PVA泡沫材料的发泡效果良好,其泡孔尺寸50.6μm,泡孔密度为8.8×10~6个/cm~3。     

成型工艺对超临界二氧化碳发泡HMSPP结构与性能的影响

采用釜压发泡方法,以高熔体强度聚丙烯(HMSPP)为原料,超临界二氧化碳(scCO_2)为物理发泡剂,研究不同温度、压力、保压时间对发泡材料泡孔结构的影响。结果表明,发泡温度对发泡体系的影响最为明显,在141℃时材料的发泡效果最好,发泡倍率为10倍,表观密度最小为0.09 g/cm~3;压力为10 MPa时材料的发泡效果较好,发泡倍率为16.63倍,表观密度为0.054 g/cm~3;保压时间对材料发泡效果影响则不是很显著,预定的30 min保压时间可以完全满足本实验要求,时间过长反而会降低发泡材料的综合性能。     

超高分子量聚乙烯超临界CO_2间歇发泡研究

应用超临界CO_2间歇发泡方法研究了温度、压力以及不同发泡工艺对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)发泡的影响。结果表明:合适的饱和温度可以提高发泡倍率,减小泡孔尺寸,增加泡孔密度;发泡倍率和泡孔密度与饱和压力成正相关;对比不同工艺条件下的发泡结构与尺寸,得出正向发泡的泡孔尺寸小、泡孔密度高,而逆向发泡的泡孔尺寸大,但发泡倍率高。DSC结果表明:正向发泡的结晶度较高,发泡时异相成核数量增加,从而使泡孔尺寸减小、泡孔数量增加。比较正向和逆向发泡相同发泡倍率下的泡沫压缩性能,发现逆向发泡泡沫的弹性模量大于正向发泡泡沫。     

木粉/POE协同改性PP的超临界CO2发泡性能

采用超临界二氧化碳作为发泡剂,用自制的高压反应釜,在一定温度、压力和保压时间等工艺条件下,探讨经预处理的木粉对高熔体强度聚丙烯(PP)/木粉发泡材料发泡性能的影响。当木粉用量为4份时,PP/木粉发泡材料发泡性能最佳,其发泡倍率最大,为12.6倍,表观密度最小,为0.069g/cm~3,泡孔平均直径为79μm。在木粉用量为4份基础上,研究乙烯–辛烯共聚物(POE)用量对PP/木粉/POE发泡材料发泡性能的影响。结果表明,当POE用量为15份时,得到最佳发泡性能的PP/木粉/POE发泡材料,其发泡倍率最大,为14.8倍,表观密度最小,为0.06g/cm~3,泡孔平均直径为174μm,泡孔分布最均匀。     

聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯泡沫塑料的制备

以超临界CO_2流体为物理发泡剂,CaCO_3为成核剂,采用釜压发泡法制备了聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯泡沫塑料,考察了成核剂含量和工艺参数对泡沫塑料性能的影响。结果表明:成核剂的加入可降低泡沫塑料的体积密度和泡孔直径,较理想的成核剂质量分数为10%;工艺参数对产物性能有明显影响,其中,发泡温度和浸泡温度对产物性能有较大影响,浸泡时间过短可导致泡孔尺寸不均一,泡孔塌陷明显。较优的工艺参数:浸泡温度为110℃,浸泡时间为60 min,发泡温度为70℃,保压时间为30 min,制备的泡沫塑料体积密度可达0.11 g/cm~3,发泡倍率为10.90倍,泡孔直径为10~50μm。     

PS及其共混、复合体系超临界CO_2发泡行为研究

以聚苯乙烯(PS),PS/聚乙烯(PS/PE)共混体系和PS/纳米CaCO3(PS/nano-CaCO3)复合体系为研究对象,以超临界CO2为发泡剂,选择典型工艺条件开展了发泡实验,采用扫描电子显微镜(SEM)观察泡孔结构,比较分析了不同工艺条件下的发泡行为,为利用PS,PS/PE共混体系和PS/nano-CaCO3复合体系提供研究基础。研究结果表明,PS具有较好的成孔性能,在发泡压力为22 MPa、发泡温度为80℃和饱和时间为2 h时,可制得泡孔孔径为(11.19±2.12)μm、泡孔密度为5.31×107个/cm3、发泡倍率2.64的微孔发泡材料。与PS相比,在相同工艺条件下,当添加PE的质量分数为10%时,PS/PE共混体系的泡孔孔径显著减小,泡孔密度有所提高,可通过调节工艺条件调整泡孔形貌;添加质量分数为5%经硅烷偶联剂表面改性的nano-CaCO3,可促进PS/nano-CaCO3复合体系的泡孔成核,改善其泡孔形态,增加泡孔密度,减小泡孔孔径。     

超临界二氧化碳/乙醇共发泡制备聚砜泡沫制品

以超临界二氧化碳(scCO_2)和乙醇为共发泡剂,通过釜压发泡的方法制备特种工程塑料聚砜(PSU)珠粒泡沫制品。研究了乙醇含量、发泡温度、饱和压力对PSU泡沫材料的泡孔结构和珠粒粘接的影响,阐明了共溶剂发泡与泡沫材料泡孔结构的关系。结果表明,乙醇的引入增加了scCO_2在PSU基体中的溶解度,降低了PSU的发泡温度(最低发泡温度为150℃),拓宽了PSU的发泡温度窗口,增大了泡孔尺寸和膨胀倍率。当乙醇含量为33. 9%,发泡温度为180℃,饱和压力为8 MPa时,PSU珠粒泡沫的平均孔径可达86. 0μm,膨胀倍率可达10. 9倍,泡孔密度为9. 4×10~5个/cm~3,其泡沫制品珠粒间粘接良好,力学性能优良,压缩强度可达7. 2 MPa。     

聚苯砜微孔材料的制备及其力学性能

以超临界CO_2为发泡剂,采用固态升温发泡技术制备了微米级和纳米级泡孔结构的聚苯砜(PPSU)泡沫材料,通过扫描电镜对PPSU发泡样品的泡孔形貌进行了表征。在饱和压力为8~25 MPa、发泡温度为160~220℃的范围内制备的PPSU泡沫材料孔径在0.2~2μm之间,泡孔密度为10~(11)~10~(13)cell/cm3,发泡倍率为1~2.5。发泡时间固定为30 s时,泡孔孔径随着发泡温度的升高呈现出先增大后减小的趋势,而且随着饱和压力的升高,孔径不断减小;泡孔密度的变化趋势则与之相反。对发泡密度都为0.6 g/cm~3,且具有不同孔径大小的发泡样品进行了力学性能测试,结果表明:随着泡孔尺寸的减小,拉伸强度和压缩强度均显著提升,孔径为206 nm的发泡样品与孔径为1 920 nm的发泡样品相比,压缩和拉伸强度分别提高了256.1%和106.1%。     

超临界CO_2制备PB/PS微球双泡孔层发泡材料的研究

运用超临界CO_2发泡技术制备了聚丁烯(PB)泡沫材料,并考察了不同饱和温度与压力对PB发泡材料的发泡倍率、密度以及包括平均泡孔尺寸、泡孔密度、泡孔壁厚度在内的泡孔结构的影响。并引入聚苯乙烯(PS)微球制备双泡孔层PB发泡材料,研究了PS微球的表面性能对PB发泡材料泡孔结构的影响,结果表明,经硅烷偶联剂表面处理的PS微球可以提高PB发泡材料的可发性,在添加量为1.5%时与未加入PS微球的发泡材料相比可使发泡材料密度降低38%,泡孔密度增加4个数量级,平均泡孔直径减小4倍。     

采用二氧化碳／酒精复合发泡剂制备挤出聚苯乙烯发泡板材

采用二氧化碳（CO2）与乙醇（EtOH）组合物理发泡剂对聚苯乙烯（PS）进行连续挤出发泡,并探讨了2种发 泡剂组成比率对PS挤出发泡板材发泡倍率及泡孔形貌的影响。通过真密度测定仪和扫描电镜对发泡样品的密度、 发泡倍率和泡孔形态进行测试。结果表明,在组合发泡剂连续挤出PS发泡过程中,提高CO2的用量更有利于增加泡 孔成核数量和减小泡孔尺寸,而提高EtOH用量可以增大泡孔尺寸,提高发泡剂总量,有利于降低泡沫密度。     

聚醚酰亚胺均相成核发泡行为研究

以超临界CO₂为发泡剂,采用间歇式发泡技术制备了聚醚酰亚胺（PEI）微孔泡沫。通过改变发泡温度、发泡压力与样品浸泡时间等工艺条件,研究了PEI的均相成核发泡行为。实验还通过二次降压法制备了具有复合泡孔结构的PEI微孔泡沫材料。结果表明,复合泡孔结构提高了PEI微孔泡沫的发泡倍率,第一次压力降ΔP₁与第二次保压时间Δt₂是影响复合泡孔结构参数的重要影响因素。     

Foaming behavior of microcellular foam polypropylene/modified nano calcium carbonate composites

A new process was used to prepare microcellular foams with supercritical carbon dioxide as the physical foaming agent in a batch. The foaming temperature range of the new process was about five times broader than that of the conventional one. Characterization of the cellular structure of the original polypropylene (PP) and PP/nano‐CaCO₃ (nanocomposites) foams was conducted to reveal the effects of the blend composition and processing conditions. The results show that the cellular structure of the PP foams was more sensitive to the foaming temperature and saturation pressure variations than that of the nanocomposite foams. Uniform cells of PP foams are achieved only at a temperature of 154°C. Also, the low pressure of 20 MPa led to very small cells and a low cell density. The competition between the cell growth and cell nucleation played important role in the foam density and was directly related to the foaming temperature. Decreasing the infiltration temperature depressed the initial foaming temperature, and this resulted in significantly larger cells and a lower cell density. A short foaming time led to a skin–core structure; this indicated that a decrease in the cell size was found from skin to core, but the skin–core structure gradually disappeared with increasing foaming time. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci., 2013     

Physical Blowing Agent Residence Conditions Stimulated Morphological Transformations in Extrusion Foaming

In this study, influence of blowing agent residence conditions on foam attributes has been investigated in extrusion foaming process. The blowing agent injection location in the extrusion barrel was found to affect the residence time inside the barrel, which in turn significantly transformed the foam microstructure. The injection location providing higher gas residence time resulted in foams with lower cell size, higher expansion ratio, and enhanced cell density. Further studies were performed to analyze the synergistic influence of residence time variation on foam attributes at different screw rotational speeds, die temperatures, and blowing agent contents.     

Structure and Properties of Radiation Cross-Linked Polypropylene Foam

Polypropylene (PP) sheets obtained through a two-step process (masterbatch method) were crosslinked by electron beam irradiation. The crosslinked PP sheets were foamed in an oven under different processing conditions. The effects of foaming temperature and time on the mechanical properties and cell structure of PP foams were studied. With the foaming temperature increasing and foaming time lengthening, both the compression modulus and compression strength dropped. Scanning electron microscope (SEM) was employed to study the morphology and cell structure of different samples and the related morphology parameters were acquired. The results showed there was an optimum temperature and time that produced the maximum expansion ratio or the minimum foam density. As foaming temperature or time increased, the cell size increased and the cell density decreased regularly. Excessively high foaming temperature and overly long foaming time caused the coalescence and even the collapse of the cells.     

超临界CO2制备NaCl/PS微孔泡沫复合材料

利用超临界流体发泡技术制备了氯化钠(NaCl)颗粒填充聚苯乙烯(PS)的微孔泡沫复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)观察了材料的断面形态,并分析了氯化钠的粒径、含量及超临界CO2的饱和温度对微孔泡沫复合材料的泡孔形态的影响。结果表明:含有NaCl颗粒的微孔PS泡沫与纯PS泡沫在泡孔的形状和泡孔的尺寸等方面有所不同,纯PS微孔泡沫材料的泡孔分布较均匀、形状呈椭圆形,而添加了NaCl的PS微孔泡沫出现了大、小泡孔并存的泡孔结构。     

聚乳酸形状记忆发泡材料制备与形状记忆性能研究

利用超临界CO;间歇性降压法,制备一系列不同微观结构的聚乳酸(PLA)发泡材料,并探究环境温度、保压压强对PLA发泡材料微观形貌、孔隙率、泡孔尺寸的影响,并分析PLA发泡材料的形状记忆性能。结果表明:制备的PLA发泡材料具有结构可调控、形状记忆性能良好等特点。当保压压强为17.24 MPa,环境温度为140℃,PLA发泡材料具有较大膨胀率,且泡孔形貌均匀,具有良好形状记忆性能。低于20℃的变形温度下,PLA发泡材料的形状记忆固定率与回复率较好,其形状记忆回复率达到90%以上。     

发泡母粒对ABS发泡材料泡孔结构及力学性能的影响

采用化学注塑发泡制备了丙烯腈–丁二烯–苯乙烯(ABS)发泡材料,研究发泡剂母粒载体分别为高抗冲聚苯乙烯(PS–HI),PS–HI+苯乙烯–丁二烯–苯乙烯塑料(SBS),SBS,ABS及聚烯烃弹性体(POE)时发泡剂母粒对ABS泡孔结构及力学性能的影响。结果表明,发泡母粒载体对ABS发泡试样的泡孔结构及力学性能具有较大的影响,以POE为发泡母粒载体所制得的ABS发泡样品的泡孔结构、力学性能较好。其泡孔平均直径为18.5μm,泡孔密度为4.183×107个／cm3,冲击强度为11.7 kJ／m2,拉伸强度为30.8 MPa。     

CO_2微孔发泡聚碳酸酯/聚苯乙烯

采用快速升温法,在相对较低的压力下制备聚碳酸酯(PC)/聚苯乙烯(PS)共混物的微孔发泡材料.获得的PC/PS共混物发泡材料的平均泡孔直径为4.3μm,泡孔密度为8.89 × 10~9个/cm~3,而在相同条件下制得的PC和PS发泡材料的平均泡孔直径分别为28.6μm和143.8 0μm,泡孔密度分别为2.23×10~7个/cm~3和3.6×10~5个/cm~3.并研究PC、PS和PC/PS共混物的CO_2吸附行为以及PC/PS共混物在不同温度下的泡孔形态,发现泡孔首先在PS相中成核并生长.     

本征特性对聚苯乙烯及聚丙烯发泡行为的影响

以化学发泡注塑成型技术为主线,在二次开模条件下制备微发泡聚苯乙烯（PS）及微发泡聚丙烯（PP）;通过流变性、加工性分析了树脂本征特性对PS及PP发泡行为的影响。结果表明：本征特性对气泡的长大和定型过程、气体扩散具有明显的影响;熔体强度越高的材料,阻碍泡孔长大的趋势越明显,所得到的泡孔越细小而均匀;PS具有合适的熔体强度和熔体流动速率（MFR）,发泡质量较理想,泡孔直径和泡孔密度分别为41.4μm、8.7×106个/cm3;PP（K9026）熔体强度较低,而熔体流动速率过大,发泡质量明显降低,泡孔直径和泡孔密度分别为65.94μm、5.82×105个/cm3。     

聚合物纳米复合材料微孔发泡及其影响因素的研究概况

结合聚合物异相成核的空穴模型,分析了含添加剂的聚合物异相成核理论。纳米级添加剂粒子比微米级添加剂粒子具有更小的尺寸和更大的表面积,与聚合物基体的接触更加紧密,因此其发泡制品具有更好的泡孔结构和性能。分析了聚合物/粘土纳米复合材料用超临界CO2发泡过程的影响因素。结果表明,剥离型纳米复合材料具有更小的泡孔尺寸和更大的泡孔密度。聚合物纳米复合材料与连续挤出发泡过程的结合为微孔发泡提供了一项新的技术。