聚丙烯超臨界二氧化碳發(fā)泡成型及其機(jī)理研究.pdf

1、聚丙烯(PP)發(fā)泡材料具有質(zhì)量輕、價(jià)格低廉、比強(qiáng)度高、隔熱隔音性能好等特點(diǎn)，且發(fā)泡材料中泡孔的存在使其內(nèi)部的裂紋尖端鈍化，有利于阻止裂紋的擴(kuò)展，從而提高材料的力學(xué)性能。因此，PP發(fā)泡材料在汽車、建筑及包裝等行業(yè)被廣泛應(yīng)用。
　　 但是，采用傳統(tǒng)超臨界CO2釜壓法(傳統(tǒng)發(fā)泡法)制備PP發(fā)泡材料具有發(fā)泡溫度區(qū)間窄、泡孔結(jié)構(gòu)不易控制等缺點(diǎn)。為了克服這些缺點(diǎn)，本文改進(jìn)了傳統(tǒng)發(fā)泡法，分別得到低溫浸漬和高溫浸漬發(fā)泡法，研究了兩種發(fā)泡法中發(fā)泡

2、材料的成型過程，并初步探討了它們的發(fā)泡機(jī)理。
　　 與傳統(tǒng)發(fā)泡法相比，采用低溫浸漬發(fā)泡法制備PP和PP/納米碳酸鈣(PP/n-CaCO3)發(fā)泡材料，發(fā)泡溫度區(qū)間擴(kuò)大了5倍。與PP/n-CaCO3發(fā)泡材料相比，PP發(fā)泡材料泡孔結(jié)構(gòu)更加不規(guī)整且對(duì)發(fā)泡溫度和飽和壓力的變化更加敏感。正交實(shí)驗(yàn)直觀分析法的結(jié)果表明影響PP和PP/5％n-CaCO3發(fā)泡材料發(fā)泡倍率的因素主次順序?yàn)?飽和壓力＞浸潤溫度＞發(fā)泡溫度＞發(fā)泡時(shí)間;影響發(fā)泡材料泡孔孔徑

3、的因素主次順序?yàn)?發(fā)泡溫度＞飽和壓力＞浸潤溫度＞發(fā)泡時(shí)間。此外，方差分析法的結(jié)果表明影響發(fā)泡的各因素之間沒有相互作用。
　　 在低溫浸漬發(fā)泡法中，低溫浸漬過程不僅能夠破壞PP的晶體結(jié)構(gòu)，使PP發(fā)泡材料中的泡孔結(jié)構(gòu)更加規(guī)整，還可以增加PP的儲(chǔ)能模量(G')和復(fù)數(shù)黏度(η+)，使PP發(fā)泡材料的泡孔結(jié)構(gòu)能夠在更高的發(fā)泡溫度下穩(wěn)定存在。此外，低溫浸漬過程能夠擴(kuò)大PP的發(fā)泡溫度區(qū)間。
　　 與傳統(tǒng)發(fā)泡法相比，采用高溫浸漬發(fā)泡法制備

4、PP和PP/n-CaCO3發(fā)泡材料，發(fā)泡溫度區(qū)間最多擴(kuò)大14倍，發(fā)泡過程所需的時(shí)間縮短為原來的1/3。n-CaCO3的加入不僅能夠減小PP發(fā)泡材料的泡孔孔徑，增加泡孔密度，還可以加快PP的等溫和非等溫結(jié)晶，提高結(jié)晶溫度，因此，在較低的發(fā)泡溫度下制得的PP/n-CaCO3發(fā)泡材料能夠觀察到明顯的結(jié)晶區(qū)域及圓形晶粒。
　　 根據(jù)質(zhì)量守恒定律改進(jìn)傳統(tǒng)的動(dòng)力模型，將改進(jìn)后的動(dòng)力模型與經(jīng)典成核理論及S-LEOS模型結(jié)合，能夠根據(jù)發(fā)泡的條件