动态条件对微孔塑料用超临界CO发泡成核的影响

摘要

该文采用超临界CO<,2>流体作为发泡剂用于微孔塑料的连续挤出成型,对超临界CO<,2>流体在聚合物熔体中的分散性能、溶解性能及其所表成的均相溶液的流变性能进行了研究;对挤出发泡成型过程中的剪切和拉伸等挤出流场动态条件对气泡成核动力学及成核机理的影响进行了研究.超临界CO<,2>流体由于能迅速地溶解在聚合物熔体之中,对聚合物熔体有很好的增塑作用,能大大降低聚合物熔体的粘度,提高聚合物熔体的流动性,降低聚合物熔体的挤出温度,因此成为该文研究的重点之一.气泡的成核阶段是采用超临界CO<,2>流体挤出微孔发泡塑料的关键成型环节.为了实现微孔塑料的挤出成型,必须首先在挤出过程中形成聚合物熔体/气体的均相体系,而均相体系的形成涉及到超临界CO<,2>流体在聚合物熔体中的分散和溶解.该文对超临界CO<,2>流体发泡剂在聚合物熔体中的扩散性能和溶解性能等进行了详细研究,并给出了相应的计算方法.超临界CO<,2>流体在聚合物熔体中的存在使得聚合物熔体和超临界CO<,2>流体所形成的均相体系的流变性能发生了很大的变化,加工成型条件也随之发生较大变化.这些条件的变化直接影响到气泡核的形成和生长,对最终发泡制品的性能和形态产生重要影响,该文从聚合物/CO<,2>溶液的自由体积分数的角度对溶有超临界CO<,2>流体的聚合物均相溶液的相关流变性能进行了分析,对超临界CO<,2>流体和聚合物熔体之间的相互作用机理及其对秃孔发泡成型机理的影响进行了研究.该文详细研究了采用超临界CO<,2>流体进行微孔塑料挤出发泡的成型过程和气泡的成核动力学,从聚合物/气体之间的气—液界面张力的角度计算了气泡成核所需临界Gibbs自由能变化量,在气泡碰撞模型的基础上给出了气泡成核速率的计算方法.

目录

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第一章绪论

1.1本课题的研究背景和研究意义

1.2 微孔泡沫塑料成型的研究现状

1.2.1微孔泡沫塑料的成型方法研究

1.2.2微孔泡沫塑料的成核理论研究

1.2.3超临界CO2微孔发泡成型研究

1.2.4微孔发泡成型中的动态成核研究

1.3本课题的来源

1.4本课题的主要研究内容和研究目标

1.5本章小结

第二章聚合物/超临界CO2均相体系研究

2.1超临界CO2发泡成型微孔塑料的过程

2.2 CO2在聚合物中的分散性

2.3 CO2在聚合物中的溶解性

2.4聚合物/CO2均相溶液的粘度

2.5本章小结

第三章动态成核机理研究

3.1微孔发泡成核动力学及成核速率

3.1.1气泡成核过程

3.1.2气泡成核动力学

3.1.3气泡成核速率

3.2动态加工条件对气泡成核的影响

3.2.1剪切对气泡成核的影响

3.2.2拉伸对气泡成核的影响

3.3本章小结

第四章实验研究

4.1实验目的

4.2实验设备

4.2.1挤出发泡成型机

4.2.2超临界CO2制备与输送系统

4.2.3实验仪器

4.2.4实验材料

4.3实验方法与实验内容

4.3.1实验方法

4.3.2实验内容

4.4试样的制备与分析

4.4.1试样的制备

4.4.2试样气泡密度的确定

4.4.3试样气泡直径的确定

4.5实验结果与分析

4.5.1发泡剂注入量对气泡成核的影响

4.5.2剪切对气泡成核的影响

4.5.3拉伸对气泡成核的影响

4.6本章小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文

致谢