多相聚合物相结构对超临界二氧化碳发泡行为的影响
发布时间：2021-06-10 18:22
聚合物泡沫是以聚合物为基体,气体为分散相（闭孔结构）或共连续相结构（开孔结构）的聚合物复合材料。聚合物泡沫材料的发明和发展背后的基本驱动力是其能够在不影响性能的前提下利用仿生多孔结构降低材料的密度,从而达到轻量化的目的。这类性能优异的聚合物材料在我们的生活中具有广泛的应用领域,如:阻尼材料、隔音材料、风车叶片、飞行器填充材料、汽车减震材料以及产品包装等等。在实际的应用中,不同的应用领域对于泡沫材料的泡孔结构有不同的要求,因为聚合物泡沫的泡孔结构对泡沫材料的性能有很大的影响。随着近些年来,社会对于低能源消耗、绿色化学的要求越来越高,使得绿色无污染的超临界CO2（sc-CO2）作为物理发泡剂的发泡工艺备受关注。所以如何通过sc-CO2发泡工艺制备出具有可控泡孔结构的泡沫材料进而实现材料性能的可控化是当前研究的热点问题。通用聚合物,如:聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）,大量用于实际生活、生产中,探索制备这类发泡材料的新途径实现高性能化就显示十分有必要。本文以研究含有PE、PS两种组分的多相聚合物体系的发泡行为为起点,探索了聚合物相结构（微相、宏观相）对其sc-CO2发泡行为的影响,尝试从分子...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１自然界和合成材料中存在的多孔材料：（ａ）竹子；（ｂ）蜂窝；（ｃ）小鼠肺中肺泡组??
剂随后必须被去除。??一种有望克服这些缺点的技术是聚合物－发泡剂溶解发泡的工艺，特别是??使用高压ｃ〇２气体或超临界ｃ〇２作为物理发泡剂的溶解发泡工艺？＿３３］。这种气??体是这类过程的最佳选择之一，因为它在超临界状态下具有良好的扩散特性，??并且达到这种状态的条件相对温和。此外，二氧化碳是一种绿色溶剂，去除后??不会有残留物也不会产生任何污染化合物％３５］。??１．３聚合物超临界Ｃ０２发泡??１．３．１超临界流体??超临界流体（ＳＣＦ）可以被定义为温度和压力都高于临界值的物质（图１．３）。然??而，这个定义的用途有限，因为它没有提供关于物质密度的信息。Ｄａｒｒ和??Ｐｏｌｉａｋｏｆｆ提供了一个更实际的定义［３６］，即超临界流体被描述为“任何物质，其温??度和压力高于其临界值，其密度接近或高于其临界密度”。在接近临界密度时，??ＳＣＦｓ显示的特性在某种程度上介于液体和气体之间［３７，３８］。例如，ＳＣＦ可以相对??致密并且可以溶解某些固体，同时与气体混溶，并表现出高扩散率和低粘度。??此外，超临界流体具有很高的可压缩性，通过改变压力，可以在很大范围内“调??节”其密度（以及溶剂性质）（图１．４）。对于我们所使用的最常用的超临界Ｃ０２??其临界条件为：３１?°Ｃ，７．３８?ＭＰａ，临界密度为０．４６８?ｇ／ｃｍ３。??＿?；??．?■??？?ｏＣｒ??２?Ｌｉｑｕｉｄ??ｗ?Ｐｃ￣?ＰＣ??ｃｆｌ?ｃ?／??Ｅ?／??〇Ｌ?Ｓｏｌｉｄ?／??ｙ??Ｇａｓ??ｔ??＜?ｊ??Ｔ〇??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??图１．３显示超临界流体（ＳＣＦ）区域的纯组分的压力－温度相图。三相点（Ｔ）
?第一章绪论???１．０－??０．８－??Ｉ?＿??〇?０．６＇??〇＞?■??ｆ?０．４－?＝?３５°ｃ??Ｓ?：??０．２－??■？？？?Ｐ??０．〇■）?１?＾?１?１?＇??０?５０?１００?１５０?２００??Ｐｒｅｓｓｕｒｅ／ｂａｒ??图１．４?３５?°Ｃ下二氧化碳密度的变化图。在这个温度下（即接近Ｔｃ），临界压力（Ｐｃ）附近，??ｃｏ２密度迅速但持续地增加［６（）］。??１．３．２超临界Ｃ０２发泡??近些年来，社会对于绿色化学的要求越来越高，所以利用绿色无污染的超??临界Ｃ〇２发泡工艺来自制备聚合物多孔材料备受关注。微孔发泡工艺最初用于??降低塑料材料的重量和成本，出现在２０世纪８０年代的美国［３９１。这一发展的目??的是制造微孔材料，保持聚合物的初始机械和热性能。许多聚合物，如聚氯乙??烯，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯和聚酯可以通过这一过程发泡。生产的泡沫??被称为微孔材料，其孔的直径从１?ｐｍ至数百微米［３９］。然而，这种发泡过程可??以被优化并适用于更复杂的聚合物系统，以获得平均泡孔尺寸约为１〇〇?ｎｍ的纳??米泡孔材料。二氧化碳发泡工艺有利于聚合物泡沫的生产，无需使用（额外的）??溶剂，适用于间歇或连续工艺的工业生产［４（），４１］。??首先，将聚合物板或膜置于压力容器中，用二氧化碳加压，直到气体达到??饱和。在此阶段，注入的二氧化碳应处于气态或超临界状态，后者很容易达到，??临界点为３１．６?°Ｃ，压力为７．３８?ＭＰａｔ４２］。然后应用快速压力或温度变化来改变气??体在材料中的溶解度，导致气体过饱和并实现泡孔形成。在第一种情况下，泡??沫在压力快速
【参考文献】：
期刊论文
[1]长链支化聚丙烯结晶行为及发泡性能研究[J]. 张振江,唐涛,祝丽荔,魏凯,乔磊. 高分子学报. 2016(04)
本文编号：3222890
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１自然界和合成材料中存在的多孔材料：（ａ）竹子；（ｂ）蜂窝；（ｃ）小鼠肺中肺泡组??
剂随后必须被去除。??一种有望克服这些缺点的技术是聚合物－发泡剂溶解发泡的工艺，特别是??使用高压ｃ〇２气体或超临界ｃ〇２作为物理发泡剂的溶解发泡工艺？＿３３］。这种气??体是这类过程的最佳选择之一，因为它在超临界状态下具有良好的扩散特性，??并且达到这种状态的条件相对温和。此外，二氧化碳是一种绿色溶剂，去除后??不会有残留物也不会产生任何污染化合物％３５］。??１．３聚合物超临界Ｃ０２发泡??１．３．１超临界流体??超临界流体（ＳＣＦ）可以被定义为温度和压力都高于临界值的物质（图１．３）。然??而，这个定义的用途有限，因为它没有提供关于物质密度的信息。Ｄａｒｒ和??Ｐｏｌｉａｋｏｆｆ提供了一个更实际的定义［３６］，即超临界流体被描述为“任何物质，其温??度和压力高于其临界值，其密度接近或高于其临界密度”。在接近临界密度时，??ＳＣＦｓ显示的特性在某种程度上介于液体和气体之间［３７，３８］。例如，ＳＣＦ可以相对??致密并且可以溶解某些固体，同时与气体混溶，并表现出高扩散率和低粘度。??此外，超临界流体具有很高的可压缩性，通过改变压力，可以在很大范围内“调??节”其密度（以及溶剂性质）（图１．４）。对于我们所使用的最常用的超临界Ｃ０２??其临界条件为：３１?°Ｃ，７．３８?ＭＰａ，临界密度为０．４６８?ｇ／ｃｍ３。??＿?；??．?■??？?ｏＣｒ??２?Ｌｉｑｕｉｄ??ｗ?Ｐｃ￣?ＰＣ??ｃｆｌ?ｃ?／??Ｅ?／??〇Ｌ?Ｓｏｌｉｄ?／??ｙ??Ｇａｓ??ｔ??＜?ｊ??Ｔ〇??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??图１．３显示超临界流体（ＳＣＦ）区域的纯组分的压力－温度相图。三相点（Ｔ）
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【参考文献】：
期刊论文
[1]长链支化聚丙烯结晶行为及发泡性能研究[J]. 张振江,唐涛,祝丽荔,魏凯,乔磊. 高分子学报. 2016(04)
本文编号：3222890
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