超临界二氧化碳间歇发泡改性聚丙烯的机理及性能研究

发布时间：2021-07-05 12:51

　　在可持续发展的驱动下,高能耗和低效的生产加工方式面临淘汰,而绿色、高效的加工技术已成为当前发展的趋势。超临界二氧化碳（CO₂）作为一种无毒、无污染的环保型物理发泡剂,在聚合物发泡材料制备中的应用引起了科研工作者和工业界的广泛关注。在众多聚合物微孔材料中,聚丙烯（PP）微孔材料具有较高的热稳定性、良好的性价比、刚度以及可回收等特性,是理想的泡沫基材。其可用作包装材料、隔音材料、绝缘材料、运动器械、航天航空和汽车工业零部件、分子级过滤器、生物医学材料、吸附剂及催化剂载体等领域,成为目前材料领域的一个研究热点。而由于聚丙烯本身较低的熔体强度、成核位点少以及适宜发泡温度窄等缺点,造成发泡PP工艺难度大,发泡材料微孔结构差,力学强度不佳等问题,这限制了其在复合材料、工程领域的部分应用。目前,相关研究人员主要局限于改善PP发泡材料的单一性能的研究,对PP发泡材料综合性能的关注度不够。因此,本论文通过辐射交联、微-纳米粒子填充以及结晶调控三种简单易行的改性方法结合超临界CO₂发泡技术制备了微孔结构规整、性能良好的PP发泡材料,研究了PP泡沫的微孔结构,发泡... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市

【文章页数】：155 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

发泡材料（聚丙烯）微孔形貌SEM图

1.2.1 超临界二氧化碳随着人们对安全和环境的关注度日益增加，传统氟氯烃和碳氢化合物作为发泡剂的带来一些操作安全和环境方面的问题。氟氯烃类发泡剂的使用严重破坏了臭氧层，国外已经停止使用；碳烃类化合物易燃易爆，操作难度大，成本高。因此，人们在寻求开发环保型物理发泡剂做出努力，发现分子量较小的二氧化碳和氮气等作为发泡剂，以取代传统物理发泡剂。超临界 CO2是指温度超过 31.1℃，压力高于 7.38 MPa 状态下的 CO2，所以其到达超临界状态的条件相对容易，如图 1. 2 所示[34]。超临界 CO2与其他流体相比具有许多独特的优势[26, 31, 33, 35-37]：（1）CO2化学惰性不易燃，无腐蚀，操作简单安全，环境相容性好；（2）临界温度较低，临界压力低，反应设备简单，适宜工业化；（3）扩散率高，生产效率高；（4）溶解能力强；（5）在多数聚合物中有较高溶解度；（6）分子极性较弱，能溶解非极性或极性较弱的聚合物；（7）价格低廉，易分离，可循环使用物质，运行成本低。

超临界二氧化碳间歇发泡改性聚丙烯的机理及性能研究1.2.2 超临界 CO2制备微孔聚合物1.2.2.1 超临界 CO2作为物理发泡剂超临界CO2制备聚合物发泡材料的基本原理是在高压高温条件下使超临界CO2溶入聚合物中，形成聚合物/CO2均相饱和体系，然后通过释放压力，发生相分离，并引发气泡核产生与长大，最后定型得到发泡材料[4, 5, 7, 11, 38-48]。微孔泡沫塑料的成型过程主要经过成核、生长和冷却定型三个阶段[11, 49]，包括：(1)CO2在设定压力和温度下溶入聚合物中形成均相饱和体系。(2)通过降压或升温使聚合物中的CO2达到过饱和状态，扩散、发生相变形成微孔核。(3)泡孔的生长和定型。如图1. 3。

【参考文献】：
期刊论文
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[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)
[3]反应挤出法制备高熔体强度聚丙烯的研究[J]. 杨淑静,宋国君,谷正,杨超,崔永敏.  工程塑料应用. 2007(07)
[4]聚丙烯发泡材料的研究进展[J]. 陈佰全,戴文利,汤红霞.  塑料制造. 2006(12)
[5]不同聚丙烯发泡体系的挤出发泡行为研究[J]. 王向东,刘本刚,陈士宏,张玉霞,杜中杰,励杭泉.  中国塑料. 2006(11)
[6]聚合物微发泡材料制备技术理论研究进展[J]. 何亚东.  塑料. 2004(03)
[7]敏化辐照法制备高熔体强度聚丙烯的研究[J]. 王峰,张丽叶.  塑料工业. 2003(07)
[8]增感辐照改性聚丙烯及其表征[J]. 熊茂林,张丽叶.  塑料. 2003(01)

博士论文
[1]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
[2]聚丙烯挤出发泡过程的理论及实验研究[D]. 何继敏.北京化工大学 2002

硕士论文
[1]聚丙烯—超临界CO2板片材发泡特性[D]. 陈哲.湖北工业大学 2017



本文编号：3266103