溴化丁基橡胶/聚乙烯超临界发泡材料的性能

以溴化丁基橡胶(BIIR)和聚乙烯(PE)为基体,用超临界氮气流体发泡技术制备了BIIR/PE共混泡沫材料,研究了BIIR用量对泡沫材料的密度、发泡倍率、硬度、回弹性、压缩永久变形性能、微观结构及导热性能的影响。结果表明,随着BIIR用量从0增加至40份(质量),泡沫材料的密度从0.075 g/cm^(3)小幅增大至0.092 g/cm^(3),发泡倍率稍有下降;冲击回弹性能明显增强,硬度及压缩永久变形性能下降;泡孔尺寸有所减小,规整均一性提高;热导率可降至0.04661 W/(m·K),泡沫材料的保温隔热性能得到提高。

纳米碳管对泡沫炭的超临界发泡行为及其力学性能的影响机制

采用超声波磁力搅拌的方法,实现了纳米碳管(CNTs)在中间相沥青(MP)中的均匀分散,并考察了CNTs对泡沫炭的超临界发泡行为及其压缩强度的影响.研究结果表明:在超临界发泡过程中,处于过饱和状态的甲苯将优先在CNTs/MP固液界面处成核,进而不断扩散、聚集、膨胀和发泡,导致泡沫炭孔结构的均一性得以提高;当在中间相沥青中均匀分散3.5wt%的CNTs后,所制泡沫炭的压缩强度由3.2MPa提高到4.7MPa,升高了46.9%;CNTs良好的导热性能降低了基体碳在石墨化过程中的热应力差异,使得微裂纹的数量减少,并且其一维纳米结构使得石墨化泡沫炭的孔壁和韧带结构得以增强.

交联和结晶的协同作用调控聚丙烯超临界发泡

聚丙烯(PP)中加入质量分数为2%的三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)后经电子束辐照交联改性,研究交联程度对PP结晶的影响及其共同作用下PP超临界发泡行为。结果表明,加入TAIC作为助交联剂可显著提高PP交联程度,在较高发泡温度下交联PP的高熔体强度仍能有效稳定泡孔结构;同时交联网状结构的加入抑制PP结晶,降低了PP的结晶完善程度并导致熔点降低,使得在较低发泡温度下晶区部分熔融,无定形区分子链的运动受限显著减弱,最终泡孔成核并生长从而获得微孔发泡PP。通过电子束辐照调控交联结构,借助交联结构与结晶结构的协同作用,最终实现PP发泡温度区间从4℃拓宽至15℃。

硅橡胶对EVA超临界发泡材料性能的影响

在乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中添加一定量硅橡胶(SiR)制备混炼胶,采用超临界N2发泡制备了EVA/SiR共混发泡材料,测定了不同比例EVA/SiR共混发泡材料的泡孔结构和机械性能,研究了不同SiR含量(0~50)对EVA/SiR共混发泡材料的影响。结果表明,SiR可以提升EVA/SiR共混发泡材料的交联程度,降低材料密度,减小泡孔尺寸和泡孔分布,提高材料回弹性能,降低压缩模量,提高了材料的亲肤性能。其中,m(EVA)/m(SiR)=80/20的共混发泡材料综合性能最佳,具有一定的应用前景。

超临界CO_(2)制备TPU/SiO_(2)复合泡沫及其性能研究

采用热塑性聚氨酯弹性体(TPU)作为基体,纳米二氧化硅(SiO_(2))充当填料,超临界二氧化碳(scCO_(2))为发泡剂,通过简单的物理共混的方式以及scCO_(2)发泡设备制备了TPU/SiO_(2)复合发泡材料;探究了不同SiO_(2)含量对复合发泡材料的影响.结果表明,纳米SiO_(2)粒子在TPU基体中有良好的分散性,所制备的TPU/SiO_(2)复合发泡材料混合均匀;纳米SiO_(2)粒子的添加调控了复合材料的发泡行为,使其泡孔尺寸稳定、分布范围从60~180μm下降至20~40μm.SiO_(2)粒子有效提高了TPU基体的结晶性,从而使得回弹从40上升至42,硬度从45.3 Shore C上升至54.38 Shore C;抗张强度从1.18 MPa上升至4.19 MPa,断裂伸长率从237.25%上升至460.03%.

基于改性竹粉/TPU复合发泡材料的制备及其发泡行为研究

以热塑性聚氨酯(TPU)为主基体,改性竹粉为填料,采用超临界发泡技术制备了鞋用TPU复合发泡材料。研究了不同改性竹粉含量对复合发泡材料形貌结构、热稳定性、熔体流动性、密度、发泡倍率的影响。结果表明,当添加改性竹粉后,复合发泡材料的微观泡孔形貌特征为闭孔结构;随着竹粉添加量的增加,并泡情况减少,孔径逐渐减小并逐渐趋于均一;在一定范围内,随着改性竹粉添加量的增加,复合材料的起始分解温度不变,熔点降低,熔融指数呈现上升趋势;当改性竹粉的添加量为5 phr时,复合发泡材料的密度最轻且达到0151 g/cm3,发泡倍率最大且达到855。

聚乳酸扩链及其超临界二氧化碳微孔发泡

采用环氧类扩链剂对聚乳酸进行反应挤出扩链,通过超临界CO2快速降压法对扩链聚乳酸进行发泡。采用凝胶渗透色谱仪、高级动态流变仪、差示扫描量热仪、动态热机械分析仪研究了扩链聚乳酸的动态流变行为、结晶性能及粘弹性;并采用密度仪及扫描电镜研究了发泡温度对聚乳酸泡沫发泡倍率及泡孔形态的影响。研究结果表明,扩链后聚乳酸的相对分子质量增大,熔体的复数黏度和储能模量增加。与聚乳酸相比,扩链聚乳酸的冷结晶现象比较显著,冷结晶温度明显下降,冷结晶热焓明显增大。冷结晶导致扩链聚乳酸在100~120℃温度区间内的储能模量较高,从而有利于泡孔的生长。通过对聚乳酸的扩链改性,采用超临界CO2发泡技术,成功制备出了聚乳酸微孔泡沫材料,发泡倍率可达20倍,泡孔规整,平均孔径43μm,孔径分布较窄。

超临界流体发泡技术制备BMP-2-PLLAms/FGF-2-nHA/PLGA复合支架及体外成骨诱导效应研究

本研究将左旋聚乳酸微球(PLLAms)与纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙醇酸(nHA/PLGA)多孔支架复合,构建可次第释放不同生长因子的骨组织工程支架.首先,制备载骨形态发生蛋白2的左旋聚乳酸微球(BMP-2-PLLAms),然后将微球与nHA/PLGA及碱性成纤维细胞生长因子2(FGF-2)按照一定的比例混合,通过超临界流体发泡制备BMP-2-PLLAms/FGF-2-nHA/PLGA复合支架.制备的BMP-2-PLLA载药微球呈规则球形,粒径分布在6~10μm之间,BMP-2载药量为1.45×10-3%,包封率为61.9%,制备的BMP-2-PLLAms/FGF-2-nHA/PLGA复合支架孔径为100~200μm,孔隙率为75.8%,抗压强度为6.8 MPa,8周降解率为19.9%.7天时,FGF-2和BMP-2的累计释放率分别为77.1%和44.2%;14天时,FGF-2和BMP-2的累计释放率分别为84.9%和61.5%.大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)的成骨诱导实验证明复合支架中释放的BMP-2和FGF-2能够持续有效地刺激BMSCs的增殖和分化,具有良好的生物活性.BMP-2-PLLAms/FGF-2-nHA/PLGA复合支架有效实现了FGF-2和BMP-2的次第释放,且能够显著地促进BMSCs的成骨分化.

超临界微发泡模内反压成型对PP复合材料力学性能的影响

研究了不同模内反压和持续时间下对超临界微发泡注塑成型产品力学性能的影响。以反压压力、反压持续时间、纳米黏土含量为因素,拉伸强度为评价指标,采用L_(9)(3^(3))进行正交试验。通过扫描电子显微镜观察模内反压对聚丙烯(PP)复合材料断面微孔形态的影响,分析微孔形态对PP复合材料力学性能的影响。结果表明:模内反压和持续时间的变化改变了PP复合材料的微孔形态,从而对微发泡产品的力学性能产生显著影响。

伽马射线辐照对聚丙烯超临界二氧化碳发泡的影响

系统研究了γ射线辐照改性聚丙烯(PP)的超临界二氧化碳(scCO_2)发泡行为。聚丙烯样品的制备采用两种辐照方法:(Ⅰ)PP粒子热压成型后γ射线辐照(Sequence Ⅰ,SⅠ);(Ⅱ)PP粒子γ射线辐照后热压成型(Sequence Ⅱ,SⅡ)。利用scCO_2作为物理发泡剂对两类样品进行间歇发泡。结果表明:γ射线辐照改性PP的熔点和结晶度随吸收剂量的增加而降低,其结晶度从51%下降到40%;在低频区,辐照后PP黏度轻微下降,而PP(SⅡ)样品下降更为明显;PP(SⅠ)发泡片材微孔尺寸变均匀,发泡率得到大幅提高,在40和50 kGy,不存在未发泡区域,并且拉伸性能从3.9 MPa增加到7.1 MPa;在最佳吸收剂量30 kGy时,发泡温度下降约5℃,发泡温度窗口从4℃增加到6~8℃。SⅠ方式可以降低发泡温度,扩大发泡温度窗口,更有利于PP的scCO_2发泡。

聚四氟乙烯微粉对超临界CO2发泡聚丙烯泡孔结构及性能的改善

通过挤出制备了三种不同聚四氟乙烯微粉(PTFE)含量(1.0%、5.0%、10.0%,质量分数)的聚丙烯/聚四氟乙烯(PP/PTFE)共混物样品,采用超临界二氧化碳(scCO 2)作为物理发泡剂对样品进行间歇发泡,研究了发泡样品的微观泡孔结构,并分析其形成机理。结果表明:挤出剪切作用下由分散PTFE为原料制造的微粉可以变成具有一定长径比的纤维状,并相互缠结形成网状结构,进而显著增加PP的熔体强度。流变性能测试结果表明,在低频区PP/PTFE复数黏度增强更加明显;制备的PP/PTFE发泡材料具有良好的微孔结构,泡孔均匀性明显改善,且随着PTFE添加量的增加,发泡材料孔径变小(平均值约31 μm),孔密度增加10倍,达到7.4×10^8 cells/cm^3 ,这归因于在发泡过程中PTFE颗粒增强PP异相成核且较高的熔体强度保证了完整泡孔的形成。相比于纯PP泡沫材料,PP/PTFE(1.0%)泡沫具有较大的发泡倍率,发泡倍率可达8倍,拉伸应力从原来6 MPa增加到11 MPa,断裂伸长率从107%增加到230%。

超临界二氧化碳发泡软质聚氯乙烯材料的性能研究

采用超临界二氧化碳作为物理发泡剂,进行软质聚氯乙烯(PVC)的发泡试验研究。探讨了实验过程中主要助剂用量对发泡材料的宏观性能和微观泡孔结构的影响。结果表明,当PVC用量为100份,交联剂为0.5份,泡孔调节剂为6份时,发泡材料各项性能较为优异。添加了成核剂纳米Ca CO3后,相比于纯PVC发泡体系,发泡材料的表观密度都有所减小,当成核剂含量为5份时,发泡材料的表观密度最小,为0.294 g/cm3,发泡倍率最大为3.873倍。材料微观的泡孔分布更为均匀,泡孔密度提高到原来的近3倍,泡孔的平均直径较没有添加成核剂的体系缩小了近一半,平均孔径为35.7μm。

辐射交联共聚聚丙烯的超临界二氧化碳发泡行为及其性能研究

用三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)作为交联剂与无规共聚聚丙烯(PPR)共混制备片材,用γ射线在空气环境下对片材样品进行辐照,并利用超临界二氧化碳对片材进行间歇发泡.通过对样品结晶行为、凝胶含量和泡孔形貌进行分析,研究了交联剂TAIC和不同吸收剂量对PPR的结构和发泡性能的影响.结果表明:交联剂TAIC的添加在熔融共混时能促进PPR产生轻微交联,辐照后PPR/TAIC(质量分数2%)的交联程度增加,同时也发生氧化裂解,并且氧化裂解程度随吸收剂量增加而增大;PPR中主要存在α晶型和γ晶型,发生交联后能形成更多的γ晶型,γ晶型的存在能触发产生更多的成核位点,形成良好的微孔结构.对于本研究中的PPR/TAIC(质量分数2%)片材,最佳吸收剂量为25 kGy,此时泡孔孔径达到最小约41 μm,泡孔密度达到1.5×10^10 cm^-3,发泡样品断裂伸长率达到230%.该聚丙烯样品在释压为20 MPa条件下的scCO2适宜发泡温度窗口可达10℃左右.

介孔二氧化硅粒子表面改性及其在聚甲基丙烯酸甲酯超临界二氧化碳发泡中的应用

采用水热法合成纤维状的SBA-15型介孔二氧化硅粒子,并对其表面和孔道改性用于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的超临界二氧化碳发泡,研究了其在聚合物发泡中的异相成核作用。结果表明,该介孔粒子在PMMA发泡过程能够起到一定的异相成核作用,有助于提高泡孔密度,降低泡孔尺寸。该异相成核作用在发泡温度和压力较低时更加明显。同时介孔粒子的表面特性对成核作用有很大的影响,与KH550改性的粒子相比,含氟硅烷改性的粒子具有较高的成核效率。考察发泡复合材料的力学性能发现其拉伸模量较纯聚合物发泡材料有所提高,但提高幅度与未发泡比相差不大。

超临界流体制备PLA/SEBS-g-MAH发泡材料

采用熔融共混法制备了聚乳酸/SEBS-g-MAH共混材料,将其在超临界二氧化碳流体下进行发泡,研究了SEBS-g-MAH含量对聚乳酸/SEBS-g-MAH体系的力学性能、动态机械性能、热稳定性能和发泡性能的影响。研究结果表明:随着SEBS-g-MAH含量的增加,共混物的拉伸强度减小、断裂伸长率显著增加;加入SEBS-g-MAH后,聚乳酸的储能模量增加,损耗因子减小;共混材料的初始分解温度较纯聚乳酸的初始分解温度增加;SEBS-g-MAH含量越高,SEBS-g-MAH在聚乳酸相中的分布越均匀,共混体系发泡后泡孔尺寸变化明显,发泡材料的密度越来越大,SEBS-g-MAH的加入改善了聚乳酸的发泡性能。

聚苯乙烯/热塑性聚氨酯共混材料制备及超临界二氧化碳发泡

利用熔融共混方法制备了不相容体系聚苯乙烯(PS)与热塑性聚氨酯(TPU)的共混物,采用超临界流体发泡方法制备了不同PS/TPU配比的发泡试样。研究了不同配比时共混试样的拉伸性能,用扫描电子显微镜(SEM)观察了发泡试样的泡孔结构。拉伸性能研究结果表明:随TPU含量增加,试样拉伸强度呈先降低后增加的趋势,两种组分各占一半时拉伸强度最低。当TPU质量分数为20%时,得到了细密均匀的发泡材料,泡孔尺寸小且泡孔分布均匀。

聚乳酸/反式-1,4-聚异戊二烯材料超临界CO_2发泡性能的研究

采用熔融共混方法制备了聚乳酸(PLA)/反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)和交联PLA/TPI共混体系,并采用超临界CO_2发泡方法对其进行发泡。通过拉伸测试、差示扫描量热分析(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对比了PLA/TPI配比、交联剂的加入等因素对材料性能的影响。研究表明,TPI的加入提高了PLA的韧性,但对结晶和熔融影响不大。PLA/TPI和交联PLA/TPI均可形成闭孔泡沫材料,且交联体系的发泡倍率和发泡尺寸均大于非交联体系。随着TPI含量的增加,材料的泡孔尺寸变小,泡孔壁变厚,发泡倍率降低。

SiO_2接枝聚酰胺胺树枝状大分子在PS超临界CO_2发泡中的作用研究

在纳米SiO2表面引入聚酰胺胺树枝状大分子(PAMAM),再通过原子转移自由基聚合(A-TRP)合成了一种核-壳结构的SiO2-PAMAM-PS,将改性的纳米SiO2添加到PS基体中作为超临界CO2发泡的成核剂。红外光谱(IR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重(TG)等结果表明,SiO2表面成功引入了PAMAM,并且接枝上了PS链段。透射电镜(TEM)显示该成核剂具有核-壳结构及其在PS基体中可以较均匀分散。将添加了改性SiO2的PS进行了超临界CO2发泡,利用扫描电镜(SEM)对泡孔结构进行了表征,结果表明:相比于纯发泡PS,成核剂的加入,改善了PS的泡孔结构,使泡孔尺寸显著减小,泡孔密度明显增加。

SiO_2表面接枝聚离子液体及其在聚苯乙烯超临界二氧化碳发泡中的应用

采用原子转移自由基聚合法(ATRP)在二氧化硅(SiO2)表面接枝具有二氧化碳(CO2)强吸收能力的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基四氟硼酸铵(P[MATMA][BF4]),再以聚丙烯酸与聚苯乙烯(PS)的嵌段共聚物(PAA-b-PS)为相容剂,将SiO2-P[MATMA][BF4]添加到PS基体中进行超临界CO2发泡,以提高CO2在PS基体中的溶解度及异相成核效率。将氨基改性的SiO2(SiO2-NH2)与PS的复合物作对比。红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)分析结果表明,SiO2表面能够接枝聚离子液体,且SiO2-P[MATMA][BF4]与SiO2-NH2在PS基体中均有良好的分散效果;相比于纯发泡PS,PS/SiO2-NH2复合发泡材料的泡孔结构变化不大,而SiO2-P[MATMA][BF4]的引入,使得发泡PS的泡孔密度显著提高,平均泡孔尺寸明显降低,泡孔尺寸分布变窄。说明SiO2-P[MATMA][BF4]具有更高的异相成核效率。

剪切速率对聚苯乙烯/超临界CO_2发泡体系的影响

在挤出发泡过程中聚合物 /超临界CO2 发泡体系的形成是气体在剪切混合作用下 ,通过对流扩散 ,完全溶解进聚合物形成物理性质均一的均相体系的过程。剪切作用对均相体系的形成具有重要的影响 ,为了研究剪切对均相体系形成的影响 ,成功设计了微孔发泡模拟实验机 ,研究了不同剪切速率作用下均相体系的形成。研究结果表明 ,随着剪切速率的增加 ,聚合物和气体的混合程度明显增强 ,泡孔分布变得均匀 ,泡孔密度增大。