以超临界CO_2为介质的LDPE泡沫塑料挤出成型研究

【摘要】：支链型结构的低密度聚乙烯(LDPE)因具有良好的机械性能、化学稳定性优秀和加工性能优良等特点,广泛应用于缓冲材料、医疗器具、管材和电缆等领域。LDPE泡沫塑料应用广泛,但是工业化生产的LDPE泡沫塑料是以丁烷为发泡剂居多,丁烷极易燃易爆,且LDPE的极限氧指数仅为17.4,加上产品生产过程存在静电,贮存时易释放出丁烷气体,如果没有良好的通风仓库,容易发生火灾危险,给LDPE泡沫塑料的生产、运输、贮存和应用埋下安全隐患。 CO_2具有价廉易得、无毒、环保、不燃等优点,是一种理想的物理发泡剂。本文用CO_2取代丁烷作为LDPE发泡剂,解决了丁烷存在易燃易爆的危险。本文通过以LDPE与其他材料共混的方法,以超临界CO_2为发泡剂,在连续挤出发泡过程中研究了各种配方对LDPE发泡性能的改善效果。实验中以乙烯-醋酸乙烯(EVA)与LDPE共混连续挤出发泡,试图改善LDPE泡沫塑料的力学性能和泡孔结构,研究了EVA的加入与加工工艺条件对LDPE发泡效果的影响,并对比了混合物发泡样品与纯LDPE发泡样品的力学性能与泡孔结构。结果显示加入30%EVA的混合物发泡样品能较好地提高LDPE的发泡性能并保持良好的力学性能。 众所周知,CO_2在LDPE中的渗透率非常高,在发泡成型中容易出现严重的气体逸出现象,导致已成型的发泡样品出现泡孔塌陷现象,从而失去了发泡的意义。为了解决CO_2渗透性高的问题,本文引入了阻隔性材料,解决CO_2作为LDPE发泡剂的缺点,使环保的CO_2发泡剂广泛应用于LDPE制品中。文中研究了LDPE及其共混物发泡样品在成型后气体逸出的现象,并引入LDPE-g-MAH作为相容剂,以纳米蒙脱土作为阻隔气体逃逸的填料,希望减小CO_2在聚合物中的渗透率。结果表明,加入纳米蒙脱土在相容剂的存在情况下在聚合物中成功插层,形成的插层结构有效地阻隔了CO_2气体的逸出,使原来样品密度变化量由20%降低到5%以内,同时提高了聚合物的熔体强度,并得到了较好的泡孔形态,保持了良好的力学性能。