超臨界二氧化碳輔助受限發(fā)泡調(diào)控薄層聚丙烯孔洞結(jié)構(gòu)及其在壓電材料中的應用.pdf

1、聚丙烯(PP)發(fā)泡材料具有優(yōu)異的性能，但是作為半結(jié)晶聚合物，由于聚合物基體內(nèi)結(jié)晶區(qū)域的限制，導致發(fā)泡過程中溫度操作窗口窄，所以制備具有理想泡孔的發(fā)泡材料非常困難。發(fā)泡材料的性能與泡孔形態(tài)密切相關(guān)，取向的泡孔結(jié)構(gòu)可以豐富發(fā)泡材料的性能，所以改善PP的發(fā)泡性能以及控制PP的泡孔形態(tài)是拓寬PP發(fā)泡材料應用領(lǐng)域的必要條件。
　　本文立足于制備具有取向孔洞的PP發(fā)泡材料，根據(jù)PP在二氧化碳(CO2)氣氛下的結(jié)晶特征，設計了一種新型的發(fā)泡策略

2、。在CO2氣氛下，利用非等溫結(jié)晶方式誘導生成具有高熔點的完善結(jié)晶，高熔點的結(jié)晶可以支持PP的熔體強度，改善PP的發(fā)泡性能，再利用受限發(fā)泡的方法使得PP發(fā)泡材料取得高度取向的泡孔結(jié)構(gòu)。將具有取向孔洞的PP發(fā)泡材料制備成壓電駐極體，并探討了PP壓電駐極體的壓電性能和電荷穩(wěn)定性的影響因素。
　　通過調(diào)控發(fā)泡條件比較線性聚丙烯(iPP)與長支鏈聚丙烯(LCBPP)的受限發(fā)泡行為，對于LCBPP，小厚度樣品(h=0.1 mm，0.3 mm)

3、中的氣體擴散至外界速度快，難以形成泡孔質(zhì)量優(yōu)異的發(fā)泡材料，厚度較大的樣品(h=0.5 mm，1.0mm)可通過控制條件得到均勻分布的取向泡孔結(jié)構(gòu)。但是iPP未能像LCBPP一樣得到分布均勻的取向泡孔結(jié)構(gòu)。在受限發(fā)泡過程中，取向孔洞的形成與樣品的發(fā)泡倍率以及熔體強度相關(guān)。當體系粘度高時，不利于氣泡生長，樣品發(fā)泡倍率低，氣泡長不大也難以變形;體系粘度降低，利于氣泡生長，樣品發(fā)泡倍率高，表面張力與熔體強度具有正相關(guān)關(guān)系，LCBPP更高的粘彈性

4、使得表面張力更高，更能支持氣泡的變形，所以LCBPP比iPP容易形成取向的泡孔結(jié)構(gòu)。
　　利用新型發(fā)泡策略，成功制備了具有均勻取向泡孔結(jié)構(gòu)的發(fā)泡材料。在CO2氣氛下，非等溫結(jié)晶誘導分子鏈堆砌成緊密的晶體，增強iPP體系的熔體強度，可以將泡孔的取向程度提高至6.6。初始的穩(wěn)定溫度很重要，經(jīng)過一段時間穩(wěn)定后，若有部分殘留結(jié)晶，可以成為再次結(jié)晶的成核點，大大促進完善結(jié)晶的生成。同樣地，新的發(fā)泡策略也有效地改善了LCBPP的發(fā)泡性能，使得

5、LCBPP更容易得到高度取向的泡孔結(jié)構(gòu)。
　　選擇新型發(fā)泡策略下具有取向孔洞的iPP與LCBPP受限發(fā)泡樣品，iPP與LCBPP發(fā)泡樣品的泡孔形態(tài)相似，泡孔具有取向結(jié)構(gòu)，泡孔長約100-200μm，高約20-30μm，iPP和LCBPP的壓電性能(d33)可達300-400 pC/N。通過熱壓工藝調(diào)節(jié)樣品高度，能夠改善PP壓電駐極體的壓電性能。比較iPP和LCBPP的電荷穩(wěn)定性，結(jié)果表明LCBPP具有更好的電荷穩(wěn)定性。LCBPP具