聚乙烯醇/淀粉挤出发泡材料的泡孔结构调控及压缩特性

采用挤出发泡的方法制备了聚乙烯醇(PVA)/淀粉(St)泡沫,研究了机头压力、淀粉含量和成核剂二氧化硅(SiO_(2))对泡孔结构的影响,探索了定应变和变应变下泡沫的压缩特能。结果表明,挤出发泡棒材泡孔尺寸从中心到边缘呈梯度递减的趋势,提高转速能有效增大模头熔体压力、减小泡孔尺寸、提高泡孔密度。通过控制淀粉和SiO_(2)含量可调控泡沫的泡孔结构,提高SiO_(2)含量可使泡沫具有更加均匀的泡孔结构、更小的泡孔直径,而提高淀粉含量可使PVA/St材料的熔体黏度下降、泡孔结构均匀性下降、泡孔壁增厚。循环压缩结果表明,增加淀粉和SiO_(2)含量可以增强泡沫的压缩强度,当淀粉质量分数为30%、SiO_(2)质量分数为3%时,泡沫压缩强度达到350 KPa、回弹率达到89.4%。泡沫的能量吸收量和吸能效率随淀粉含量的增加而上升,但在定应变模式下,随循环次数增加而下降,随应变的增加而上升。

不同种类发泡剂对植物纤维多孔材料泡孔结构及缓冲性能的影响

【目的】植物纤维多孔材料的制备通常采用热分解型化学发泡剂,研究碳酸氢铵(NH4HCO_(3))、碳酸氢钠(NaHCO_(3))、偶氮二甲酰胺/碳酸氢钠(AC/NaHCO_(3))以及AC/NaHCO_(3)不同复配比例对植物纤维多孔材料的泡孔结构及缓冲性能的影响。【方法】以漂白针叶木浆为主要原料,添加NH4HCO_(3)、NaHCO_(3)、AC/NaHCO_(3)3种不同的发泡剂,以及AC/NaHCO_(3)不同复配比例条件下,采用微波成型工艺制备植物纤维多孔材料。利用Image Pro Plus 6.0软件对植物纤维多孔材料泡孔的显微图像进行处理分析,得到孔隙率、孔径大小及泡孔分布等参数;通过静态压缩测试分析材料力学性能和单位体积变形能。【结果】对比3种发泡剂试样,AC/NaHCO_(3)复配发泡剂制备的植物纤维多孔材料具有较高的孔隙率且泡孔分布较均匀,得到最小缓冲系数为4.93,具有良好的缓冲特性;对比AC/NaHCO_(3)3种不同配比的试样,得出比例为2∶1及3∶1时发泡效果较好,泡孔分布较均匀,其中AC/NaHCO_(3)比例为2∶1时材料得到的最小缓冲系数最小,缓冲性能良好。【结论】AC/NaHCO_(3)复配发泡剂能在更大温度范围内持续产生气体,且AC/NaHCO_(3)比例为2∶1时,发泡剂发气均匀,制备的植物纤维多孔材料泡孔分布均匀性更好,材料缓冲性能优良,此结果可为研究发泡剂对植物纤维多孔材料的泡孔结构及缓冲性能的影响提供参考。

超临界流体微孔注塑发泡制品的泡孔形态优化研究现状

在节能减排背景下,超临界流体微孔注塑发泡制品的应用对实现交通载具轻量化具有重要意义。超临界流体微孔注塑发泡工艺中泡孔形态的调控对产品质量控制而言非常关键却不易实现。为此,首先针对超临界流体注塑发泡的工艺流程,剖析了导致泡孔形态不均的原因;其次综述了工艺参数、材料改性、工艺方法改进及辅助发泡技术的泡孔形态调控方法,并对相应的泡孔调控机理进行归纳总结;最后,对超临界流体微孔注塑发泡工艺的发展方向做出了展望。

聚己二酸对苯二甲酸丁二酯泡沫泡孔结构和性能研究

近年来,生物可降解材料一直是研究的热点,其也成为了运动鞋材可持续发展的选择之一。本文通过超临界物理发泡技术制备生物可降解聚合物聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)泡沫材料,探索了二氧化碳在材料中的溶解特性,筛选出最佳的发泡压力和温度,并研究了发泡材料的密度和回弹性能的关系。最终开发出了落球回弹率高于50%,密度为0.14 g/cm^(3)的PBAT泡沫材料,并制作成了生物可降解跑鞋中底及部件。

纳米纤维素/乙基纤维素超细泡孔柔性膜的制备

首先将异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和纳米纤维素(CNC)进行反应,制备表面含有异氰酸酯活性基团的CNC(I-CNC);后将反应体系一起添加到乙基纤维素(EC)中,并通过溶液浇铸和水引发发泡制备了I-CNC/EC超细泡孔柔性纳米复合材料。研究了改性前后CNC表面基团的变化情况,以及IPDI添加量对复合材料力学性能和泡孔孔径的影响,结果表明:添加4份CNC和12份IPDI,I-CNC/EC微孔膜表现出典型韧性材料的特征,拉伸强度和断裂伸长率分别为40.3MPa和52.2%,耐折叠次数可达到2193次。发泡制得的泡孔孔径只有0.74μm,不会对膜的结构造成影响。

MFT成核剂对聚氨酯硬泡泡孔结构及物理性能的影响

通过添加MFT成核剂,制备出泡孔均匀细腻的聚氨酯硬泡,降低泡沫固相导热系数和辐射导热系数,当MFT成核剂添加3份时,泡沫孔径可降低三分之一,导热系数下降5.5%,与LBA发泡体系保温效果相当。

泡孔尺寸对开孔泡沫铝合金力学性能的影响

在分离式霍普金森压杆(SHPB)和MTS810材料试验机上对多组孔径、多组密度的开孔泡沫铝合金(AA6101)材料进行了准静态与动态压缩实验研究。泡孔尺寸不仅影响着材料的屈服强度和塑性模量等,还影响着材料的应变率敏感性。另外,不同孔径的泡沫铝合金有不同的理想吸能效率。

泡孔结构参数对微孔发泡HIPS力学性能的影响

在不同工艺条件下用化学注射成型制备了微发泡高抗冲聚苯乙烯(HIPS),分析了泡孔结构参数对HIPS力学性能的影响。结果表明,小的泡孔尺寸、泡孔密度和一致的泡孔尺寸分散度都能增强微孔发泡HIPS材料的力学性能。

聚丙烯发泡体系中当量泡孔数对膨胀率的影响

以聚丙烯发泡体系为研究对象,引入当量泡孔数的概念,从当量泡孔数的角度解释膨胀率的变化。研究表明:利用当量泡孔数能比较好地对膨胀率变化作出解释,并发现膨胀率与泡孔面密度、平均直径等微观量存在着一定的关系,从而使通过控制膨胀率来最终控制泡孔形态的目的成为可能。

影响聚丙烯发泡倍率和泡孔结构的主要工艺参数研究

以自行研制的高熔体强度聚丙烯为原料,在同向双螺杆挤出机-熔体泵发泡系统上,采用超临界二氧化碳为发泡剂,分析研究了影响聚丙烯发泡倍率和泡孔结构的主要因素。结果表明:随发泡剂注入量增大,聚丙烯发泡倍率提高,但发泡剂注入量应控制在一定的范围内,小于气体在聚丙烯熔体中的溶解度,否则,泡孔容易破裂、合并,发泡倍率降低;熔体温度是影响聚丙烯发泡倍率的关键因素,随熔体温度降低,聚丙烯发泡倍率增大,控制熔体温度在聚丙烯树脂结晶温度以上5℃左右内,能够得到发泡倍率高,泡孔结构好的聚丙烯发泡体;聚丙烯泡孔结构参数与机头压力和熔体温度密切相关,提高机头压力有利于气泡成核,降低熔体温度有利于减少气泡合并和破裂,得到泡孔尺寸小且均匀、泡孔密度高的聚丙烯发泡制品。

聚氨酯软质泡沫的制备及其泡孔结构和吸油性能的研究

采用全水发泡工艺,通过对配方的调节,研制了一种具有一定耐压强度和较好吸油性能的聚氨酯软质泡沫塑料。研究了催化剂配比及用量、泡沫稳定剂用量、粗MDI指数对聚氨酯软质泡沫吸油性能的影响。采用聚醚(N-220),当催化剂辛酸亚锡的质量份为0.20、催化剂A33的质量份为0.55、泡沫稳定剂有机硅油的质量份为1.0、粗MDI指数0.85左右、发泡剂去离子水的质量份为4～8时,所制备的聚氨酯泡沫泡孔结构和吸油效果较好。

镁的添加对制备泡沫铝夹芯板泡孔稳定性的影响

通过粉末-铝板复合轧制方法制备出一种界面为冶金结合的泡沫铝夹芯板。分别采用对发泡剂的处理和添加Mg元素的方法来提高芯材泡沫的稳定性。研究发现只有同时对发泡剂处理以及添加Mg元素才能够提高泡沫的稳定性。研究了此种方法中重要的泡沫稳定机制,Mg元素的添加改善了铝硅合金粉末原料生产过程中产生的氧化物颗粒在孔壁上的润湿性,使氧化物颗粒嵌入孔壁中,阻碍了孔壁上金属排液现象的产生,有效的起到稳定泡孔的作用。

成孔方法对硅橡胶泡沫材料泡孔结构的影响

利用CT技术研究了通过溶析成孔法、化学发泡法和混合发泡法制得的硅橡胶泡沫材料的泡孔结构,并对影响泡孔结构的因素进行了分析。结果表明,成孔方法对硅橡胶泡沫材料的泡孔结构有重要影响,通过不同成孔方法可以获得不同泡孔结构的硅橡胶泡沫材料。

水对硬质聚氨酯-酰亚胺泡沫泡孔结构与性能的影响

采用PI预聚体法合成硬质聚氨酯-酰亚胺泡沫塑料,分析了发泡剂水对泡沫塑料密度、表面粉化程度以及力学性能的影响。运用幂次法则建立了力学性能与密度之间的关系,并利用体视显微镜和偏光显微镜对泡沫塑料的泡孔结构进行了研究。结果表明,硬质聚氨酯-酰亚胺泡沫塑料的密度、抗压强度与压缩模量、冲击强度以及泡孔棱厚随水用量的增加逐渐减小;孔径和表面粉化程度随水用量的增加而逐渐增大;密度与抗压强度、压缩模量、冲击强度之间的密度指数分别为1.78,1.55和0.72。

泡孔微结构对弹性泡沫材料宏观压缩力学性能的影响分析

弹性泡沫材料是一类典型的非均质多孔材料,其宏观力学特性取决于基体材料特性和细观组成。通过构造一系列泡孔规则分布、朝向随机的椭圆形泡孔模型,以及随机分布圆形泡孔模型,采用有限元方法分析了弹性泡沫材料细观变形机制,以及泡孔形状、泡孔分布以及孔隙率等因素对弹性泡沫材料宏观压缩力学性能的影响规律。细观力学模型计算结果表明,弹性泡沫材料的单向压缩应力—应变曲线表现出泡沫材料共有的三阶段变形特性;与椭圆形泡孔模型相比,圆形泡孔模型具有较长的压缩平台段和稳定的力学性能;制备规则分布的球形泡孔结构是弹性泡沫材料微结构设计的优选方案。研究结果可用于指导弹性泡沫微结构设计。

泡孔结构对硅橡胶泡沫材料性能的影响

使用不同形貌的成孔剂,采用溶析成孔方法制备了开孔型硅橡胶泡沫材料,研究了泡孔结构、孔径对开孔型硅橡胶泡沫材料性能的影响。结果表明:在密度和基胶相同的情况下,硅橡胶泡沫材料的应力松弛及力学性能主要受泡孔结构的影响;硅橡胶泡沫材料的拉伸强度、硬度、抗压能力及压缩应力松弛性能均随着泡孔结构规整度的增加而增大;球形泡孔结构硅橡胶泡沫材料具有较好的力学性能,在一定孔径范围内泡孔孔径对其压缩应力松弛性能及硬度影响较小,而拉伸强度随泡孔孔径的增大而减小。

硅橡胶泡沫泡孔结构与压缩应力松弛性能的相关性研究

研究了氧化锌晶须对硅橡胶泡沫泡孔疏密程度以及其对材料力学性能的影响，研究了泡沫密度和混合泡孔结构对材料的压缩应力松弛性能的影响。结果表明：随氧化锌晶须用量的增加，泡孔疏密程度在增大，硅橡胶泡沫材料拉伸强度和扯断伸长率也在变大。在硅泡沫密度0.56-0.58g/cm^3范围内，材料的压缩应力松弛性能最佳。在相对密度不变的情况下，具有混合泡孔结构的硅橡胶泡沫材料的压缩应力松弛性能更好。同时，对压缩应力松弛性能的历程进行了探索。

加工参数对微孔PC泡孔性能的影响

采用模压法成功制备了薄型微孔聚碳酸酯(PC)片材,研究了加工参数(发泡时间、发泡压力和发泡温度)对泡孔性能的影响,结果表明:泡孔尺寸随发泡时间的延长先减小后增大,随发泡压力的增加而减小,随发泡温度的增加而增大;泡孔密度的变化趋势随与泡孔尺寸的变化趋势相反;相对密度则随加工参数的增加而降低。通过比较各加工参数对泡孔性能的影响,可以发现发泡时间对微孔PC片材泡孔性能影响最大,且最佳的发泡时间约为8min。

聚合物间歇微发泡泡孔形态演化过程的数值分析

基于气泡成核和生长控制方程,采用龙格–库塔法耦合求解泡孔成核和泡孔生长过程,实现了微发泡过程的数值计算,并采用MATLAB开发了间歇微发泡过程模拟程序.数值算例模拟不同保压压力下的微发泡过程,将泡孔密度和平均泡孔半径数值模拟结果与实验结果对比,验证了数值算法和模拟程序的可靠性;数值算例分析保压压力对微发泡过程中泡孔形态演化和泡孔半径分布的影响,获得发泡工艺对泡孔演化和泡孔尺寸分布的影响规律.

变模温与型腔气体反压辅助微孔发泡注塑技术及其产品内外泡孔结构演变

建立了一种变模温和型腔气体反压协同控制的微孔发泡注塑技术,研制了相应的变模温控制系统与型腔气体反压控制系统,构建了变模温与型腔气体反压辅助微孔发泡注塑试验线,并对变模温与型腔气体反压作用下的产品内外泡孔结构演变进行了研究。结果表明,变模温与型腔气体反压辅助工艺单独施加于微孔发泡注塑技术时,对其产品内外泡孔结构均具有双重影响:变模温可以改善产品大部分的表面形貌,但其对填充过程中的熔体发泡影响不大;型腔气体反压可以基本抑制填充过程中的熔体发泡,但却对产品内部泡孔密度有比较明显的降低影响。通过变模温与型腔气体反压的协同控制,可以实现微孔发泡注塑产品表面气泡形貌和内部泡孔结构的良好调控。