PP/CaCO挤出复合发泡塑料泡孔形态及其影响因素的研究

摘要

塑料作为工业四大材料（钢铁、水泥、塑料和木材）之一。其需求的增长速度在这四种工业材料中位居榜首。微孔发泡塑料与普通发泡的塑料相比，有着更加优秀的性能。近年来，聚合物复合塑料成为聚合物改性的研究热点之一。
　　 在发泡过程中，影响发泡制品质量及泡孔结构的因素有物性参数和加工工艺参数。研究发泡过程须考虑因素的综合影响及相互制约。前人对影响发泡制品泡孔性能的研究已经不少，但对制品纵截面上泡体的形态研究以及泡体形态的在线测量还不多。而纵截面上泡体的形变取向，对制品的性能，特别是物理性能有很大影响。基于以上原因，本文利用单螺杆挤出装置，以CO2为发泡剂，对纯PP和PP/CaCO3两种发泡体系进行挤出发泡，利用正交实验和统计软件相结合的方法，观察制品纵截面上泡体的形态变化，发现加工工艺参数对泡体形态的影响规律，提出在已有设备条件下最佳工艺参数范围段，为泡体形态的在线测和发泡的实际生产提供基础。本文主要完成了以下方面的工作：
　　 首先，对纯PP发泡体系进行挤出发泡，研究在纯PP条件下纵截面上泡体平均直径、面密度、圆度随机头温度、熔体温度、转速的变化，并利用先进的实验数据统计软件，对实验数据进行分析，得到了加工参数对制品泡体形态的影响程度大小，利用软件的回归功能得到了泡体形态表征量的模型，并用实验进行验证。
　　 其次，对PP/CaCO3发泡体系进行单因素轮换法实验，研究机头温度、熔体温度、转速、碳酸钙含量对纵截面泡体形态的影响，总结了加入碳酸钙填料后发泡制品泡体形态上的改变。运用正交实验法和实验统计软件相结合的方式，得到了PP/CaCO3发泡体系泡体形态表征量，如平均直径、面密度、形变程度、倾向角等的回归模型，并用实验对其进行验证，误差基本保持在12％以内。本文利用回归得到的模型，在已有设备条件下对发泡挤出进行优化，得到了最佳加工参数范围，用实验进行验证，发现其对实验具有很好的指导作用。
　　 本文对纯PP和PP/CaCO3两种发泡体系的研究，得到了加工工艺参数对泡体形态的影响规律及各个参数影响程度的大小，并利用回归的模型对最佳加工参数范围作出预测，为发泡产品的实际生产和发泡过程中泡孔形态的在线测量提供了重要的实验基础和理论基础。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号表

声明

第一章 绪论

1.1 选题依据

1.2 复合发泡塑料简述

1.3 聚丙烯发泡塑料简述

1.3.1 聚丙烯发泡塑料的应用领域

1.3.2 聚丙烯泡沫塑料的研究现状

1.4 影响发泡塑料性能及泡孔形态的因素

1.4.1 物性参数对发泡塑料及泡孔形态的影响

1.4.2 成型工艺条件对发泡塑料及微孔形态的影响

1.5 研究工作基础

1.6 本论文拟研究的内容

1.7 本文研究的意义

1.8 本章小结

第二章 理论分析

2.1 微孔发泡的机理

2.1.1 聚合物/气体均相体系形成

2.1.2 成核机理

2.1.3 气泡膨胀生长过程

2.1.4 气泡的固化和缺陷

2.2 本章小结

第三章 实验研究

3.1 研究目的

3.2 研究内容

3.3 实验设备及材料

3.3.1 实验设备

3.3.2 实验材料

3.4 实验过程

3.5 表征方法

3.5.1 螺杆转速、进料速度与电机压力的关系

3.5.2 泡孔形态的表征

3.6 本章小结

第四章 实验及统计结果分析与讨论

4.1 纯PP发泡纵截面泡体形态讨论

4.1.1 不同机头温度下的纵截面泡孔形态

4.1.2 不同熔体温度下的纵截面泡体形态

4.1.3 不同转速下纵截面的泡体形态

4.2 纯PP微孔发泡实验的统计处理

4.2.1 统计软件概述

4.2.2 纯PP实验数据的统计处理

4.3 PP/CaCO3复合材料发泡纵截面泡体形态讨论

4.3.1 不同机头温度下的泡体形态结果与计讨

4.3.2 不同熔体温度下的泡体形态结果与讨论

4.3.3 不同转速下的泡体形态结果与讨论

4.3.4 不同碳酸钙含量的泡体形态结果与讨论

4.3.5 纯PP与PP/CaCO3复合材料发泡纵截面泡体形态对比

4.4 PP/CaCO3复合塑料发泡正交实验的统计处理

4.4.1 PP/CaCO3发泡体系工艺参数影响程度分析

4.4.2 PP/CaCO3发泡体系模型的回归与验证

4.4.3 最佳加工范围段的预测与验证

4.5 本章小结

结论与展望

结论

展望与设想

参考文献

附录

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢