异氰酸酯官能团化聚丙烯及其与氧化石墨烯复合材料的微孔发泡

发布时间：2019-10-17 09:17

【摘要】：聚丙烯(PP)发泡材料具有优异的机械性能和热性能,在家居、包装、交通、建筑等方面具有广阔的应用前景和市场需求。然而,PP作为结晶型聚合物,在温度低于熔点时,由于结晶区的存在,相态为固态,难以发泡；而当温度一旦超过熔点时,熔体强度急剧下降,引起泡孔发生聚并和破裂,导致PP的可发泡温度窗口非常窄。因此,如何改善PP的发泡行为是目前研究PP微孔发泡的焦点。论文通过在PP分子链上引入异氰酸酯极性官能团(-NCO)和氧化石墨烯(GO)的方法来改善PP的结晶行为和熔体强度,以及引入聚二甲基硅氧烷(PDMS)来提高二氧化碳(C02)在PP中的溶解度,并考察这些因素对其超临界二氧化碳发泡行为的影响。(1)采用熔融接枝法将3-异丙烯基-α,α’二甲基异氰酸酯(TMI)引入到PP主链上制备了异氰酸官能团化的聚丙烯(PP-g-TMI)。TMI的引入提高了PP的结晶密度,减小了结晶尺寸,所形成的结晶不仅能有效的作为超临界二氧化碳发泡的异相成核点,而且能限制泡孔的增长,可在发泡温度为120℃和20 MPa的饱和压力下得到平均孔径为8.7μm,泡孔密度为7.6×109 cells/cm3的微孔发泡材料。再加上TMI与C02之间的相互作用,降低了C02在PP-g-TMI中的扩散系数,使可发泡的上限温度扩展到160℃。(2)利用GO上的羟基与PP-g-TMI中的异氰酸官能团的作用,通过溶液法将GO接枝到PP-g-TMI上,制备了PP-g-TMI/GO复合物。GO的引入进一步减小了结晶尺寸和提高了结晶密度,更有利于泡孔的成核。在发泡温度为120℃和20 MPa的饱和压力下,0.5% GO的加入可使平均孔径减小至5.6μm,并且泡孔尺寸随GO含量的增加会进一步减小。此外,GO的加入能提高PP-g-TMI的熔体增强,使PP-g-TMI/GO复合材料在170℃条件下也能得到较好的泡孔结构。(3)PP-g-TMI可以作为PDMS和PP的相容剂,减小分散相PDMS的相尺寸,使得二氧化碳在PP基体中分布更均匀,可获得泡孔尺寸小且均匀的微孔发泡材料。并且,由于二氧化碳在PDMS中的高溶解度,也可使得PP的发泡上限温度窗口扩展到170℃。并且,随着PDMS的用量增加到20%,PP的膨胀倍率可以高达22倍。
【图文】：

图２．２发泡设备逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．２邋Ｆｏａｍｉｎｇ邋ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ逡逑１８０邋ｊ—下邋２５逡逑１５０－［逦Ｖ逦ｋ－．ｐ｜＇，ｎ逡逑弓＇逦邋ｔｌ：逦－２°逦夏逡逑

逦４．１逡逑２．３．２邋ＰＰ及ＰＰ－ｇ－ＴＭｌ的流变分析逡逑ＰＰ及ＰＰ－ｇ－ＴＭＩ的复数黏度如图２．５所示。通常，聚丙痛在改性中，分子量逡逑会受到机械剪切及过氧化物的作用而下降，Ｈｕ尊Ｉ６９，

本文编号：2550491