微孔发泡聚合物泡孔形貌控制的研究进展

使用超临界流体技术制备微孔发泡聚合物,泡孔形貌是影响微孔聚合物性能的关键因素。针对微孔发泡聚合物泡孔形貌控制,即增加泡孔密度、减小泡孔直径、均化泡孔尺寸分布,从工艺条件、基体性质、共混改性、纳米添加剂、外加力场等影响因素出发,综述了近年来微孔发泡聚合物泡孔形貌控制的研究进展;最后展望了微孔发泡聚合物的前景。     

超临界流体技术制备聚合物开孔发泡材料的研究进展

开孔发泡材料以其独特三维骨架形态广泛应用于吸音材料、生物医药材料、光学材料和过滤薄膜材料等领域。超临界流体(scCO2、scN2)具有溶解度大、无毒环保、价格低廉和临界点易于达到等诸多优点,作为一种绿色物理发泡剂在制备开孔发泡材料领域有巨大的潜力,利用超临界流体微孔发泡制备开孔发泡材料也成为当前的研究热点。综述了利用超临界流体技术制备开孔发泡材料的最新国内外研究进展,阐述了开孔发泡的机理、制备方法以及其应用领域,最后对目前利用超临界流体微孔发泡制备开孔材料存在的问题进行分析和展望。     

聚丙烯/纳米二氧化钛复合材料的超临界流体微孔发泡

以聚丙烯(PP)/nano-TiO2复合材料为研究对象,采用快速降压超临界微孔发泡技术,制备了泡孔密度、泡孔直径分别为2.8×107cell/cm3~3.15×109cell/cm3,46.36μm~6.08μm的PP/nano-TiO2微孔复合材料。研究了复合材料中nano-TiO2的质量分数、饱和压力及发泡温度对PP/nano-TiO2复合材料发泡行为的影响,通过扫描电镜(SEM)对微孔形貌进行表征。结果表明,加入nano-TiO2可以改善PP的发泡性能,并得到泡孔分布均匀的闭孔发泡材料;随复合材料中nano-TiO2质量分数由1%提高到5%,泡孔密度增加,泡孔直径减小。对于nano-TiO2质量分数为3%的PP/nano-TiO2复合材料,随着饱和压力的增加,泡孔直径和泡孔密度都增加;随着发泡温度的升高,泡孔密度减小,泡孔直径变大。     

聚丙烯微孔发泡材料泡孔结构控制的研究进展

聚丙烯微孔发泡材料具有较好的性能和较高的比强度,泡孔结构是影响聚丙烯微孔发泡材料性能的关键因素,其主要由聚丙烯基体性质、共混改性、添加纳米粒子、控制工艺条件等因素控制。从这些影响因素出发,综述了近年来聚丙烯微孔发泡材料泡孔结构控制的研究进展,并展望了其应用前景。     

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。     

变模温与型腔气体反压辅助微孔发泡注塑技术及其产品内外泡孔结构演变

建立了一种变模温和型腔气体反压协同控制的微孔发泡注塑技术,研制了相应的变模温控制系统与型腔气体反压控制系统,构建了变模温与型腔气体反压辅助微孔发泡注塑试验线,并对变模温与型腔气体反压作用下的产品内外泡孔结构演变进行了研究。结果表明,变模温与型腔气体反压辅助工艺单独施加于微孔发泡注塑技术时,对其产品内外泡孔结构均具有双重影响:变模温可以改善产品大部分的表面形貌,但其对填充过程中的熔体发泡影响不大;型腔气体反压可以基本抑制填充过程中的熔体发泡,但却对产品内部泡孔密度有比较明显的降低影响。通过变模温与型腔气体反压的协同控制,可以实现微孔发泡注塑产品表面气泡形貌和内部泡孔结构的良好调控。     

基于超临界流体发泡技术制备开孔型微孔塑料的研究进展

开孔型微孔塑料因其独特的三维互通结构而具有优异的吸收和穿透能力,作为功能高分子材料被广泛应用在吸音降噪、吸附过滤、催化载体、电磁屏蔽、组织工程等领域。超临界流体(sc-CO₂,sc-N₂)作为物理发泡剂在塑料基体中溶解度大,同时具有无毒环保、价廉易得等优势,使得超临界流体发泡技术在制备开孔型微孔塑料方面有巨大的应用前景,并成为当前研究热点。文中首先总结了基于超临界流体发泡技术制备开孔型微孔塑料的几种开孔机理,然后综述了开孔型微孔塑料制备方法及其应用领域的最新研究进展,最后对目前基于超临界流体发泡技术制备开孔型微孔塑料面临的问题进行分析和展望。     

PET结晶形态对其微孔发泡材料泡孔结构的影响

以CO2为发泡剂,针对三种具有不同初始结晶形态的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)原料进行间歇固态发泡的研究.结果表明,CO2的溶胀作用会导致PET晶片的显著增厚,而显著增厚的晶片会使微孔发泡材料的泡孔分布不均匀.但是对孔径和孔密度影响不大.调控PET的发泡条件制备泡孔.结构好的PIT微孔发泡材料方法之一是缩短溶胀时间,在...     

淀粉基复合发泡材料的加工流变特性及其泡孔形态

以玉米淀粉为基体,辅以相应的增塑剂和发泡剂,利用挤出发泡法制备了淀粉基复合发泡材料。运用双料筒毛细管流变仪研究了甘油增塑剂、NaHCO3发泡剂含量对淀粉基复合发泡材料流变行为的影响。采用扫描电镜（SEM）研究了不同熔体黏度对泡孔形态的影响。结果表明：淀粉基复合发泡材料的熔体流动特性表现为假塑性;随着甘油含量的增加,熔体黏度逐渐下降;随着NaHCO3含量的增加,熔体黏度先下降后提升;随着熔体黏度的降低,熔体内泡孔数量减少,孔径增大,当熔体黏度为1 200 Pa·s时,泡孔大小适中且分布均匀。     

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。     

聚丙烯挤出发泡材料的泡孔结构

利用旋转流变仪、单螺杆挤机、扫描电镜等考察了高熔体强度聚丙烯(HMSPP)流变性能,研究了温度及机头压力对泡孔形态的影响。结果表明,通过接枝交联可以制备HMSPP;在冷却过程中,梯度温度分布导致泡孔尺寸沿棒材中心到边缘呈梯度分布;机头压力对泡孔形态影响较大,当机头压力从9.6 MPa上升到13.6 MPa时,泡孔密度从9.46×105cm-3上升到1.11×108 cm-3,泡孔直径从91μm下降到29μm,当机头压力从11.9 MPa下降到7.1 MPa时,泡孔密度从2.35×107 cm-3降低到5.15×106 cm-3,泡孔直径从51μm升高到123μm。此外,较低的机头压力导致泡孔呈双峰分布。     

加工参数对微孔注塑聚醚砜力学性能的影响

通过正交实验,考察了微孔注塑成型过程中各重要加工参数对微孔聚醚砜(PES)制品拉伸强度和冲击强度的影响,利用扫描电镜(SEM)观测了制品的泡孔结构.结果表明,受冷却和剪切的影响,制品表层到芯层的泡孔形态不同.较高的熔胶量和超临界流体(SCF)含量,适中的射胶压力和射胶速率以及较低的熔体温度和模具温度有利于提高制品的拉伸...     

改性PET的微孔注塑成型

采用均苯四甲酸二酐(PMDA)扩链增粘改性后的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)(M-PET)进行Mucell微孔注塑成型实验。扫描电镜(SEM)结果表明,M-PET具备了维持良好泡孔形态所需的熔体强度,其微孔注塑制品分为皮层、中间层与芯层三部分。通过正交实验和信噪比(S/N)分析法,考察了M-PET在微孔注塑成型过程中各重要操作参数对制品拉伸强度的影响。研究结果表明,高的熔胶量,适中的发泡剂含量和熔体温度,以及较低的射胶速率和模具温度有利于提高制品的拉伸强度,在各操作参数中,熔胶量对制品拉伸强度影响最大。获得了发泡样条力学性能与减质量之间的关系。     

超临界二氧化碳发泡热硫化硅橡胶的研究

对超临界二氧化碳制备硅橡胶泡沫材料的可行性进行了研究.采用“预硫化—发泡—完全硫化”工艺,研究了发泡温度、压力、溶胀时间、卸压时间等对硅橡胶泡沫的密度和泡孔结构的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)对泡孔结构进行了分析.结果表明:利用超临界二氧化碳发泡热硫化硅橡胶,得到了泡孔孔径小(＜ 100μm)、泡孔均匀、泡孔结构可...     

发泡废纸板纤维/LDPE复合材料的加工流变性及泡孔形态

以废弃瓦楞纸板纤维和低密度聚乙烯(LDPE)为基体辅以相应的相容剂、润滑剂和发泡剂,利用挤出发泡法制备了发泡废纸板纤维/LDPE木塑复合材料.通过熔融指数仪研究了废纸板纤维含量、相容剂马来酸酐接枝聚乙烯(MAH-g-PE)的用量、润滑剂的种类与用量以及发泡剂偶氮二甲酰胺(AC)的用量对该复合材料加工流变特性的影响;并利用SEM观察不同熔融指数的复合材料对泡孔形态的影响.结果表明:随着废纸板纤维含量的增加,复合材料的熔融指数(MFI)迅速下降;MAH-g-PE增加了纤维填料与树脂基体之间的相互作用,复合材料的熔融指数随着相容剂用量的增加先降低后升高,其含量的转变点为15％;PE蜡对复合材料的综合润滑作用最明显,复合材料的熔融指数随着PE蜡的含量呈近线性变化;AC发泡剂的加入降低了复合材料的熔融指数,AC发泡剂的含量超过5％将使复合材料产生明显的壁滑移;随着熔融指数的增加,复合发泡材料的泡孔逐渐变大,当熔融指数为1.5时,泡孔大小适中且分布均匀.     

超临界二氧化碳发泡制备可控形貌的聚乳酸微孔材料

应用超临界CO2制备微孔聚乳酸,研究发泡条件和结晶度对微孔形貌的影响。结果表明,固定饱和压力与降压速率,升高温度有利于泡孔的生成;超过聚乳酸(PLA)完全熔融温度,无法生成泡孔;固定发泡温度与降压速率,提高压力有与温度类似的作用;由于PLA较低的熔体强度,降压速率的提高增大了生成泡孔之间的竞争,可形成孔道连通的微孔形貌;而PLA本身的结晶度很大程度上影响了PLA可发泡的区间,结晶不利于发泡。     

废纸板纤维/淀粉发泡复合材料加工流变特性及泡孔形态

将废旧瓦楞纸板粉碎制取废纸板纤维,与玉米淀粉、聚乙烯醇共混辅以发泡剂偶氮二甲酰胺-氧化锌(AC-ZnO),利用注塑发泡法制备废纸板纤维/淀粉发泡复合材料。采用双料筒毛细管流变仪,研究了甘油-邻苯二甲酸二辛酯(G-DOP)混合塑化剂含量、废纸板纤维含量、相容剂聚丙烯酸(EAA)含量、AC-ZnO含量以及温度对废纸板纤维/淀粉发泡复合材料的流变行为的影响,采用SEM研究了不同熔体黏度对泡孔形态的影响。结果表明: 废纸板纤维/淀粉发泡复合材料熔体流动特征表现为假塑性。随着混合塑化剂含量的增加,熔体黏度下降;随着废纸板纤维含量的增加,熔体黏度增加; 随着EAA含量的增加,熔体黏度增加; 随着AC-ZnO含量的增加,熔体黏度下降;随着温度的升高,熔体黏度先降低后升高。随着熔体黏度的降低,泡孔数量减小,孔径增大,当熔体黏度为900 Pa·s时,泡孔合并现象严重。     

发泡废纸板纤维/LDPE复合材料的加工流变性及泡孔形态

以废弃瓦楞纸板纤维和低密度聚乙烯(LDPE)为基体辅以相应的相容剂、 润滑剂和发泡剂, 利用挤出发泡法制备了发泡废纸板纤维/LDPE木塑复合材料。通过熔融指数仪研究了废纸板纤维含量、 相容剂马来酸酐接枝聚乙烯(MAH-g-PE)的用量、 润滑剂的种类与用量以及发泡剂偶氮二甲酰胺(AC)的用量对该复合材料加工流变特性的影响; 并利用SEM观察不同熔融指数的复合材料对泡孔形态的影响。结果表明: 随着废纸板纤维含量的增加, 复合材料的熔融指数(MFI)迅速下降; MAH-g-PE增加了纤维填料与树脂基体之间的相互作用, 复合材料的熔融指数随着相容剂用量的增加先降低后升高, 其含量的转变点为15%; PE蜡对复合材料的综合润滑作用最明显, 复合材料的熔融指数随着PE蜡的含量呈近线性变化; AC发泡剂的加入降低了复合材料的熔融指数, AC发泡剂的含量超过5%将使复合材料产生明显的壁滑移; 随着熔融指数的增加, 复合发泡材料的泡孔逐渐变大, 当熔融指数为1.5时, 泡孔大小适中且分布均匀。     

基于相形态结构的PLA/PBS共混物微孔发泡行为

将不同组分的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)添加到聚乳酸(PLA)基体中形成非相容共混体系,利用超临界二氧化碳发泡方法制备出孔间高度连通的微孔发泡材料。将PBS添加到PLA基体中降低了共混体系的熔体粘度,异相成核作用致使泡孔密度增加、泡孔尺寸和泡孔壁厚度减小,这都将有利于增大泡孔连通的概率。泡孔结构数据表明,当PBS含量为20%(质量分数)、发泡温度为100℃时,得到的泡孔尺寸最小(9. 51μm),泡孔密度最大(18. 6×10~8cells/cm3~),开孔率最大(98. 2%)。基于PLA/PBS相态结构提出了共混物发泡样品的开孔机理,熔体粘度较低的PBS分散相随着泡孔长大而被拉伸变形直至破裂,熔体粘度较高的基体相PLA可作为泡孔的支撑骨架而不至于塌陷。     

聚丙烯挤出发泡材料的泡孔结构EI北大核心CSCD

利用旋转流变仪、单螺杆挤机、扫描电镜等考察了高熔体强度聚丙烯(HMSPP)流变性能,研究了温度及机头压力对泡孔形态的影响。结果表明,通过接枝交联可以制备HMSPP;在冷却过程中,梯度温度分布导致泡孔尺寸沿棒材中心到边缘呈梯度分布;机头压力对泡孔形态影响较大,当机头压力从9.6 MPa上升到13.6 MPa时,泡孔密度从9.46×105cm-3上升到1.11×108 cm-3,泡孔直径从91μm下降到29μm,当机头压力从11.9 MPa下降到7.1 MPa时,泡孔密度从2.35×107 cm-3降低到5.15×106 cm-3,泡孔直径从51μm升高到123μm。此外,较低的机头压力导致泡孔呈双峰分布。