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超临界二氧化碳中聚丙烯釜式发泡行为的研究

张壮  
【摘要】:以自制的高熔体强度聚丙烯为原料,利用超临界流体技术制备了聚丙烯发泡材料。重点考察了发泡温度对所得聚丙烯泡孔结构的影响。结果表明:155℃-170℃为适宜发泡的温度区间,随着温度的降低,泡孔密度增加,平均泡孔直径减小;当发泡温度为160℃时,泡孔密度、平均泡孔直径和表观密度依次分别为1.03×107cell/cm3、73.86μm和0.016g/cm3;此时发泡倍率最大,达到55倍;温度通过影响聚丙烯的结晶速率、熔体的黏弹性以及发泡剂在聚丙烯熔体中的溶解度和扩散系数等来控制泡孔结构和发泡倍率;考察压力因素的两种不同的实验方案(两步法和一步法)得出了相同的结论,即存在一个最佳的压力区间使得发泡效果最佳,对于方案一,最佳发泡压力区间为19-25MPa;对于方案二,发泡温度不同,区间范围不同,当发泡温度为175℃时,最佳发泡压力区间为12.5-15.5 MPa;温度与压力之间存在一个协同效应,且高温低压下的发泡效果好于高压低温。 同时,本文探索了长支链聚丙烯/线性聚丙烯(Dapoly/T36F)合金的釜式发泡行为。通过对得到的泡孔形貌进行评估得出结论,当Dapoly的含量达到50%时,合金的发泡性能得到了加强,平均泡孔直径基本不变,但泡孔密度呈现增大的趋势,这与串孔现象的改善和初始成核数的减少有关;合金发泡后的泡孔密度在Dapoly的含量为50%时达到最大,约为4.48×107cell/cm3。结果同时表明,随着Dapoly含量的进一步增加,平均泡孔直径的增长很明显,而泡孔密度沿着相反的方向变化。发泡行为的不同与熔体的流变性能息息相关,当Dapoly的含量介于50%和60%之间时,剪切流变测试结果出现一个转变点,G’曲线和Cole-Cole图表现地非常明显。同样,拉伸流变结果有一个类似的转变,应变硬化行为在Dapoly的含量达到60%以上时得到了加强。 第三,本文以自制的高熔体强度聚丙烯为基体,探索了聚丙烯基木塑复合材料的相容性和发泡性能,得出结论,当木粉的含量很低时(10%),发泡前后二者的相容性很好,并且发泡倍率很大;当木粉的含量达到30%,发泡前二者的宏观相容性较好,但发泡后木粉明显受到排挤向表面迁移,尽管发泡倍率很高,但完全靠的是基体的发泡性能;木粉经过NaOH溶液处理后,基体与木粉的相容性得到了很大的改善,并且当木粉的含量为30%时,发泡后二者相容性依然很好,但此时发泡性能降低了,发泡倍率下降。


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