微孔发泡聚乳酸/木粉复合材料的制备及泡孔结构调控
发布时间：2020-12-10 23:39
聚乳酸（Polylactide,PLA）环境友好、生物相容性良好、可降解、可再生、强度高、模量高,被誉为传统石油基塑料的理想替代品。通过超临界流体微孔发泡技术在PLA内部产生微孔结构,可以提高韧性,实现轻量化,降低成本。木粉作为天然生物质材料,与PLA复合再进行发泡加工能够得到一种全降解微孔发泡复合材料,并且木粉能够减小泡孔尺寸、提高泡孔密度、同时对发泡材料具有一定的增强作用。但是,PLA基体属于半结晶性聚合物、结晶速率慢、熔体强度低,高的木粉填充量也会破坏基体的连续相结构,这些因素都不利于制备具有良好泡孔结构的微孔发泡PLA/木粉复合材料。本文设计“高温保压,低温发泡”发泡工艺,并优化了 PLA发泡的工艺参数;确定了木粉能有效促进泡孔异相成核的添加量,研究了木粉周围的泡孔生长方式;最后分别通过扩链改性以改善基体的熔体强度以及通过和柔性聚合物共混改善基体黏弹性,制备了具有良好泡孔结构的微孔发泡PLA/木粉复合材料。论文主要研究结果如下:在PLA熔融温度以上（180 ℃）饱和20 min能够促进超临界C02在PLA基体中的扩散和溶解,在PLA结晶温度范围内（90-120 ℃）饱和20 m...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超临界流体微孔发泡原理示意图fuel
１．２．２．１高压釜间歇发泡法??高压釜间歇发泡法是聚合物微孔发泡加工最早采用方法。１９８１年麻省理工学院的??Ｍａｒｔｉｎｉ最先采用间歇法制备微孔塑料，随后Ｃｏｌｔｏｎ等对间歇发泡进一步的改进，图１－２??为Ｎｏｆａｒ课题组设计的可视化间歇高压釜发泡装置示意图［２７］。其成型过程主要包括两个??步骤：一是超临界流体均匀地溶解扩散至聚合物基体中，形成均相体系：二是通过快速??升温或者快速卸压的方式，诱导泡孔成核、长大及定型。按照诱发热力学不稳定状态的??方法又可分为快速升温法发泡以及快速卸压法发泡。快速升温发泡是指在低温高压下饱??和一段时间，然后缓慢卸压，使聚合物中充满大量的气体分子；然后置于高温油浴使体??系温度快速升高，聚舍物中气体溶解度的降低和膨胀促进泡孔成核及长大；最后置于水??中使得泡孔定型。快速卸压发泡是指在高温高压下形成两相均匀体系；然后快速卸压
１－２．２．３连续挤出发泡??上世纪九十年代初，Ｐａｒｋ等成功开发了连续挤出发泡设备，大大提高了生产效??率，实现了聚合物微孔发泡材料的工业化量产。图１－４所示的是挤出发泡成型装置示意??图［２８］，聚合物从加料斗加入挤出机后，经过挤出螺杆压缩，熔融塑化之后，与注气口注??入的气体相混合，在螺杆剪切混合作用下形成聚合物熔体／气体均相体系，然后通过挤??出机头口模的快速卸压得到微孔发泡制品。挤出发泡过程可以划分为三个阶段：聚合物??熔融塑化、聚合物熔体／气体均相体系形成、离模微孔发泡。通常需要在机头与口模之??间添加静态混合器单元提高混合效果。此外，由于超临界流体具有液体的密度，气体的??流动性，在注入发泡剂时采用超临界流体能进一步提高熔体对气体的溶解速率，并且能??在更短的时间内形成聚合物熔体／气体均相体系。挤出发泡成型通常也是通过气熔体系??快速卸压过程产生气泡核进而产生微孔，因此需要在挤出机头部位安装快速卸压成核装??置。??ｃｌ??Ｉ?ｊ?ｆｉｒｓｔ??ｓｙｒｉｎｇｅ?ｎ?￣３—：丨?ｅｘｔｒｕｄｅｒ??ｇａｓＩ?ｄｉｅ??ＰｕｍＰ?＾ｆｆｉ＿ｇｅａｒ?ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ?．??—＿ｐｕｍｐ??￣［＊Ｖ／?／／?／／?／／??ｓ
【参考文献】：
期刊论文
[1]超临界CO2对发泡PP/木粉复合材料性能的影响[J]. 张桂新,崔中纹,任佳伟,刘涛,郭卫红. 华东理工大学学报(自然科学版). 2016(01)
[2]超临界流体制备微发泡聚合物材料的研究进展[J]. 翟文涛,余坚,何嘉松. 高分子通报. 2009(03)
博士论文
[1]长链支化聚乳酸体系结晶动力学研究[D]. 白静.中国科学技术大学 2016
[2]超临界二氧化碳在聚烯烃共混物发泡及加工中的应用研究[D]. 王坤.中国科学院宁波材料技术与工程研究所 2016
[3]压力诱导流动加工增强增韧结晶聚合物及其微孔发泡研究[D]. 付大炯.华南理工大学 2016
[4]微孔发泡聚乳酸泡孔结构调控及性能研究[D]. 余鹏.华南理工大学 2015
[5]聚乳酸多孔支架制备及泡孔结构与形态的研究[D]. 陈斌艺.华南理工大学 2014
[6]低熔体强度结晶型聚合物CO2发泡过程设计和控制[D]. 李大超.华东理工大学 2012
硕士论文
[1]聚乳酸超临界二氧化碳发泡研究[D]. 肖千珍.华南理工大学 2012
[2]超临界CO2制备聚乳酸发泡材料成型技术研究[D]. 晏梦雪.华南理工大学 2011
本文编号：2909491
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超临界流体微孔发泡原理示意图fuel
１．２．２．１高压釜间歇发泡法??高压釜间歇发泡法是聚合物微孔发泡加工最早采用方法。１９８１年麻省理工学院的??Ｍａｒｔｉｎｉ最先采用间歇法制备微孔塑料，随后Ｃｏｌｔｏｎ等对间歇发泡进一步的改进，图１－２??为Ｎｏｆａｒ课题组设计的可视化间歇高压釜发泡装置示意图［２７］。其成型过程主要包括两个??步骤：一是超临界流体均匀地溶解扩散至聚合物基体中，形成均相体系：二是通过快速??升温或者快速卸压的方式，诱导泡孔成核、长大及定型。按照诱发热力学不稳定状态的??方法又可分为快速升温法发泡以及快速卸压法发泡。快速升温发泡是指在低温高压下饱??和一段时间，然后缓慢卸压，使聚合物中充满大量的气体分子；然后置于高温油浴使体??系温度快速升高，聚舍物中气体溶解度的降低和膨胀促进泡孔成核及长大；最后置于水??中使得泡孔定型。快速卸压发泡是指在高温高压下形成两相均匀体系；然后快速卸压
１－２．２．３连续挤出发泡??上世纪九十年代初，Ｐａｒｋ等成功开发了连续挤出发泡设备，大大提高了生产效??率，实现了聚合物微孔发泡材料的工业化量产。图１－４所示的是挤出发泡成型装置示意??图［２８］，聚合物从加料斗加入挤出机后，经过挤出螺杆压缩，熔融塑化之后，与注气口注??入的气体相混合，在螺杆剪切混合作用下形成聚合物熔体／气体均相体系，然后通过挤??出机头口模的快速卸压得到微孔发泡制品。挤出发泡过程可以划分为三个阶段：聚合物??熔融塑化、聚合物熔体／气体均相体系形成、离模微孔发泡。通常需要在机头与口模之??间添加静态混合器单元提高混合效果。此外，由于超临界流体具有液体的密度，气体的??流动性，在注入发泡剂时采用超临界流体能进一步提高熔体对气体的溶解速率，并且能??在更短的时间内形成聚合物熔体／气体均相体系。挤出发泡成型通常也是通过气熔体系??快速卸压过程产生气泡核进而产生微孔，因此需要在挤出机头部位安装快速卸压成核装??置。??ｃｌ??Ｉ?ｊ?ｆｉｒｓｔ??ｓｙｒｉｎｇｅ?ｎ?￣３—：丨?ｅｘｔｒｕｄｅｒ??ｇａｓＩ?ｄｉｅ??ＰｕｍＰ?＾ｆｆｉ＿ｇｅａｒ?ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ?．??—＿ｐｕｍｐ??￣［＊Ｖ／?／／?／／?／／??ｓ
【参考文献】：
期刊论文
[1]超临界CO2对发泡PP/木粉复合材料性能的影响[J]. 张桂新,崔中纹,任佳伟,刘涛,郭卫红. 华东理工大学学报(自然科学版). 2016(01)
[2]超临界流体制备微发泡聚合物材料的研究进展[J]. 翟文涛,余坚,何嘉松. 高分子通报. 2009(03)
博士论文
[1]长链支化聚乳酸体系结晶动力学研究[D]. 白静.中国科学技术大学 2016
[2]超临界二氧化碳在聚烯烃共混物发泡及加工中的应用研究[D]. 王坤.中国科学院宁波材料技术与工程研究所 2016
[3]压力诱导流动加工增强增韧结晶聚合物及其微孔发泡研究[D]. 付大炯.华南理工大学 2016
[4]微孔发泡聚乳酸泡孔结构调控及性能研究[D]. 余鹏.华南理工大学 2015
[5]聚乳酸多孔支架制备及泡孔结构与形态的研究[D]. 陈斌艺.华南理工大学 2014
[6]低熔体强度结晶型聚合物CO2发泡过程设计和控制[D]. 李大超.华东理工大学 2012
硕士论文
[1]聚乳酸超临界二氧化碳发泡研究[D]. 肖千珍.华南理工大学 2012
[2]超临界CO2制备聚乳酸发泡材料成型技术研究[D]. 晏梦雪.华南理工大学 2011
本文编号：2909491
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