超临界CO_(2)辅助热塑性聚氨酯/热塑性聚酯弹性体的发泡及其回弹特性

为克服热塑性聚氨酯(TPU)发泡后,其发泡材料回弹性不足、压缩强度低及收缩率大等问题,采用热塑性聚酯弹性体(TPEE)改性TPU,并以超临界CO_(2)为发泡剂,制备了TPU/TPEE发泡材料。研究了TPU/TPEE共混物的熔融及结晶行为、流变性能以及TPEE含量对TPU/TPEE发泡材料循环压缩性能、回弹性能、压缩永久变形及发泡性能的影响。差示扫描量热仪与落球回弹、压缩永久形变结果表明,TPEE的加入能使TPU分子链排列的有序性降低,回弹性提高;旋转流变仪结果表明,TPEE的引入可以有效改善共混物熔体的黏弹性,使得弹性作为主导,并显著改善发泡性能;循环压缩结果表明,加入TPEE可以进一步改善泡沫的压缩性能。当添加TPEE的质量分数为7%时,TPU/TPEE发泡体相对于纯TPU泡沫,发泡体落球回弹性提高了7.25%、压缩永久变形值降低了2.84%、压缩强度提高了326%。

超临界CO_(2)发泡技术精制TPU泡沫材料:泡孔结构、硬段结构对力学性能的影响研究

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是热塑性弹性体(TPE)的代表,具有优异的回弹性、可熔融再加工、耐久性、耐磨性、柔韧性和拉伸性能等优点。TPU可根据化学结构差异分为芳香族、脂肪族和脂环族三类。物理发泡技术制备的轻质TPU泡沫,具有吸能减震、隔热等特性,在3C电子、运动防护、汽车制造、生物医学等领域应用广泛。然而,现有报道缺乏对其泡孔结构、硬段化学结构与弹性性能之间系统性关联的研究,制约了高性能TPU泡沫的开发和实际应用。利用超临界CO_(2)物理发泡技术,制备了2种不同泡孔结构的TPU泡沫材料。采用红外光谱、核磁共振氢谱和扫描电镜技术表征了其微观泡孔与化学结构,采用差示扫描量热法分析了其热行为差异,利用万能试验机、回弹仪评估了其循环压缩性能和回弹率。结果表明,TPU泡孔尺寸及密度主要受饱和压力的调控,而其膨胀倍率主要依赖于饱和温度。随着饱和压力的增加,泡孔尺寸显著降低。TPU泡沫的压缩强度与泡孔尺寸成反比,压缩回弹性随泡孔尺寸的减小而增大。泡沫的压缩强度随膨胀倍率的增大而显著降低,而其压缩回弹性则随膨胀倍率的增大先上升后降低。TPU硬段分子结构的对称性对力学性能影响显著,使得脂肪族TPU泡沫的压缩强度和回弹性相较于芳香族TPU泡沫均有提高,最高提高了160%和82%。本研究深化理解了TPU微孔发泡材料的泡孔结构与硬段化学结构对其力学性能及回弹性的影响,为工业领域制备性能优异、成本效益高、功能更为复杂的TPU泡沫材料提供了理论基础。

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。

LDPE/PS/PE⁃g⁃MAH复合材料超临界CO_(2)发泡行为

采用熔融共混法制备低密度聚乙烯/聚苯乙烯/马来酸酐接枝聚乙烯(LDPE/PS/PE⁃g⁃MAH)复合材料,并采用超临界CO_(2)釜式发泡法制备了发泡材料,研究了超临界CO_(2)浸润时间、发泡压力、发泡温度对复合材料发泡行为的影响。利用DSC、流变仪、SEM等仪器对复合材料及其发泡材料进行表征。研究结果表明,LDPE/PS的熔点为112.7℃,LDPE/PS/PE⁃g⁃MAH的熔点为110.8℃,PE⁃g⁃MAH和PS破坏了LDPE的结晶规整度,降低了其熔点;同时,PE⁃g⁃MAH改善了LDPE/PS的相容性,提高了复合材料的复数黏度以及储能模量,促进了泡孔的生成与生长。当超临界CO_(2)浸润时间为40 min、发泡压力为3 MPa、发泡温度为113℃时,LDPE/PS/PE⁃g⁃MAH复合材料泡孔均匀分布、泡孔形态完好、发泡倍率较适宜。

超临界CO_(2)制备丁腈橡胶微孔泡沫

采用超临界CO_(2)作为物理发泡剂和间歇发泡的方法,制备了丁腈橡胶微孔泡沫材料。利用SEM等测试方法对发泡材料进行表征,研究了不同预硫化时间(4、6、8 min)、不同饱和压力(10、15、20 MPa)及不同饱和温度(60、70、80℃)对丁腈橡胶泡孔形态的影响。结果表明,预硫化时间、饱和压力和饱和温度对丁腈橡胶发泡过程均具有显著影响。预硫化时间存在最佳值,太长或太短均不利于制备优良的泡孔;增大饱和压力有利于降低泡孔平均直径,提升泡孔均匀性及泡孔密度;降低饱和温度有利于制备直径更小的泡孔。当预硫化时间为6 min、饱和温度为70℃、发泡压力为15和20 MPa下获得的发泡产品泡孔分布均匀,直径分别为3.84μm和1.994μm,密度分别为5.673×10^(9)、1.807×10^(10)个/cm^(3)。

超轻微孔片材的间歇发泡工艺

对静压条件下超临界CO2制备微孔片材的工艺进行了探讨。重点考察间歇发泡工艺参数对微孔片材质量的影响。试验结果表明:采用间歇式发泡法,聚合物在高压釜体内的保压压力、保压温度、保压时间对其发泡质量的影响有很大不同。当保压压力、保压温度、保压时间相同时,卸压口的位置和卸压时间对高压釜体内聚合物发泡均匀性和发泡率有很大影响。

交联对PP／TPI超临界二氧化碳发泡性能的影响

采用熔融共混的方法制备聚丙烯(PP)/反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)共混材料,并加入过氧化二异丙苯(DCP)使其形成一定程度的交联结构,然后用超临界CO2方法对其进行发泡。通过差示扫描量热分析(DSC)对共混材料发泡前后的热性能进行了研究;通过扫描电子显微镜(SEM)等测试手段观测了发泡材料的泡孔结构。研究表明:交联PP/TPI发泡材料的发泡倍率、泡孔尺寸降低,泡孔密度增大。

超临界CO_(2)流体制备发泡聚氯乙烯塑料的研究进展

主要阐述了超临界CO_(2)流体制备发泡聚氯乙烯塑料的原理及发泡过程。根据生产工艺的不同,超临界CO_(2)发泡工艺可分为间歇成型、注塑成型和挤出成型等。同时探讨了影响发泡聚氯乙烯材料的泡孔结构因素,展望了超临界CO_(2)流体制备发泡材料的发展前景。

超高分子量聚乙烯超临界CO2间歇发泡研究

应用超临界CO2间歇发泡方法研究了温度、压力以及不同发泡工艺对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)发泡的影响。结果表明:合适的饱和温度可以提高发泡倍率,减小泡孔尺寸,增加泡孔密度;发泡倍率和泡孔密度与饱和压力成正相关;对比不同工艺条件下的发泡结构与尺寸,得出正向发泡的泡孔尺寸小、泡孔密度高,而逆向发泡的泡孔尺寸大,但发泡倍率高。DSC结果表明:正向发泡的结晶度较高,发泡时异相成核数量增加,从而使泡孔尺寸减小、泡孔数量增加。比较正向和逆向发泡相同发泡倍率下的泡沫压缩性能,发现逆向发泡泡沫的弹性模量大于正向发泡泡沫。

发泡工艺对PLA/PBAT复合材料发泡结构的影响

聚乳酸(PLA)是可生物降解高分子材料,具有良好的物理性能和耐热性,是目前最有可能替代传统石油基聚合物的生物降解材料,其物理发泡材料在降解、缓冲、隔音、隔热等方面均具有巨大的应用潜力。传统PLA发泡塑料存在原料结晶速率慢、熔体强度较低等问题,因此,制备具有良好泡孔结构的发泡材料对于PLA的推广应用具有重要意义。文章采用超临界CO_(2)发泡技术,对PLA与聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)共混材料进行发泡,通过发泡温度、发泡压力和发泡时间等工艺参数对共混体系的泡孔形态进行调控。研究发现,当发泡温度为114℃、发泡压力为15 MPa的条件下,发泡30 min后得到的泡孔尺寸较大、泡孔均匀稳定、发泡密度较大的发泡珠粒。

发泡工艺对PBAT泡沫结构和压缩性能的影响

采用超临界CO_(2)发泡技术制备聚已二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)发泡珠粒,通过调整温度、饱和压力等工艺参数对泡孔形态进行调控,并测试了发泡制品的压缩性能。实验发现,在发泡温度95℃,发泡压力15 MPa的条件下得到泡孔尺寸大、泡孔均匀稳定及柔性较好的发泡珠粒。

PVC薄膜配方和发泡工艺对增塑剂析出的影响

间歇发泡法制备PVC薄膜发泡材料的过程中,超临界二氧化碳(CO_2)会将PVC薄膜中的增塑剂萃取出来。通过正交试验把PVC配方和发泡工艺对增塑剂析出的影响进行了对比分析,得出釜体压力对增塑剂析出的影响最大,热塑性聚氨酯(TPU)含量的影响次之,影响程度最小的是丁晴橡胶(NBR)的含量,和阻燃剂含量的影响相近。得出实验范围内最佳配方是TPU 20份,NBR 20份和阻燃剂0份,釜体压力为10 MPa。根据实验结果提出了改善方法并进行试验验证,确定了4种减少增塑剂析出的方法,分别是选用耐析出的增塑剂,配方中加入固体增塑剂,与TPU等材料共混和采用较低的釜体压力,综合利用4种方法效果更佳。

星型支化改性聚乳酸的超临界CO_(2)发泡行为研究

采用NDZ-201钛酸酯偶联剂改性的纳米氧化锌(g-ZnO)为促进剂,使聚乳酸(PLA)与多官能团酯类单体(PET4A)发生酯交换反应,制备星型支化PLA。通过超临界CO_(2)发泡工艺,研究g-ZnO添加量对星型支化PLA发泡行为的影响,并对其结构与性能进行表征。结果表明:当g-ZnO质量分数为0.5%时,星型支化PLA的泡孔密度为1.44×10^(9)个/cm^(3),比线型纯PLA的泡孔密度高,发泡倍率也提高至10倍,远高于线型纯PLA。星型支化改性后PLA的热稳定性和结晶度显著提高,最大热分解温度由362.05℃提高至368.16℃,结晶度由6.380%提升至26.580%。交联网状结构的存在使得星型支化PLA的储能模量(G')和损耗模量(G")增大,复数黏度的平台区向低频区迁移,剪切变稀现象更明显,损耗因子更接近于1,故而星型支化体系更有利于PLA发泡。

γ射线对聚丙烯发泡材料亲油疏水性能的影响

系统研究了γ射线辐照对两种聚丙烯(PP)泡沫材料亲油疏水性能的影响规律。等规聚丙烯(iPP)和高熔体强度聚丙烯(HMSPP)颗粒分别经热压制备成厚度为1 mm的片材,然后通过超临界CO_(2)釜压发泡制备PP泡沫材料,利用γ射线对发泡样品进行辐照处理。结果表明:辐照后,两种泡沫的熔点和结晶温度均下降,泡孔孔壁出现裂纹,泡沫断面粗糙度明显增加,出现亲水性缺陷,泡沫断面的抗液滴黏着性增加;iPP泡沫水接触角增加26.4%,HMSPP泡沫接触角从135.2°增长至141.8°,几乎达到超疏水水平;泡孔孔壁裂纹的出现,增加了泡孔之间的连通性,泡沫吸油渗透率变大,吸油量明显增加。这为制备亲油疏水泡沫材料提供了方法。

PMMA纳米孔泡沫的制备及发泡性能研究

选用对于超临界CO_(2)具有高吸附能力的聚甲基丙烯酸酯(PMMA)作为基体材料,通过超临界CO_(2)间歇式发泡法,探究饱和阶段、发泡阶段参数以及CO_(2)吸附率对PMMA泡沫结构参数的影响。结果表明,在一定范围内,当其他条件相同时,降低温度或增大压力均能增加CO_(2)吸附率,在0℃、15 MPa条件下饱和48 h,PMMA中的CO_(2)吸附率达到最大值35.72%。将CO_(2)吸附率为35.72%的PMMA在40℃油浴中发泡30 s,可以获得泡孔密度为1.57×10^(15)个/cm^(3)、泡孔平均尺寸为35.9 nm且分布均匀的PMMA纳米孔泡沫。

PBAT/PGA共混材料制备及其发泡行为研究

采用熔融共混法得到聚己二酸对苯二甲酸丁二酯/聚乙醇酸(PBAT/PGA)共混材料,以超临界CO_(2)为发泡剂,通过间歇釜式发泡法得到发泡材料。研究PGA含量对共混体系结晶性能、流变性能和发泡行为的影响。结果表明:PGA和PBAT的相容性较差,随着PGA含量的升高,PBAT的结晶温度和熔融温度下降,体系的黏度升高。当PGA添加量为30.0%时,PBAT/PGA体系出现熔体拉伸断裂。随着PGA含量提高,泡体收缩率从66.9%降低到15.6%,得到明显改善。当PGA含量从0增至30.0%,泡孔尺寸由78μm降低至38μm,泡孔密度由1.9×10^(15)个/cm^(3)增加至1.1×10^(16)个/cm^(3)。