聚合物黏弹性对微孔发泡材料发泡行为的影响

摘要

聚合物微孔发泡材料具有优异的性能和广阔的应用前景，而聚合物注塑微孔发泡成型相比于传统的注塑成型具有降低聚合物材料使用量、提高制品尺寸稳定性和低注塑压力等优点，使得聚合物注塑微孔发泡成型在工业界和学术界中引起了广泛的研究兴趣。众所周知，发泡材料的泡孔结构越优良，即泡孔平均孔径越小，泡孔密度越大，则发泡材料的力学性能越好。为获得泡孔结构优良的聚合物微孔发泡材料，发泡行为的研究至关重要。聚合物黏弹响应影响发泡过程中泡孔的生长、稳定，进而影响最终发泡材料泡孔结构。对这方面的研究还不够深入，特别是在注塑微孔发泡过程中，不同加工工艺条件下，聚合物熔体在不同外界作用条件下的黏弹响应对发泡行为、泡孔结构的影响有待进一步探究。
　　本文采用两种典型的发泡树脂改性方法，无机纳米粒子填充改性和扩链支化改性，改变聚合物流变特性，利用型腔体积可控注塑发泡装备，探究聚合物黏弹性的改变及不同外界作用条件下的黏弹响应对泡孔生长、泡孔结构变化的影响规律。主要研究内容为：(1)采用纳米有机蒙脱土、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙三种纳米无机粒子填充改性聚丙烯，筛选出对聚丙烯发泡行为改善较好的无机纳米填料；(2)考察不同熔体温度、不同模具温度和不同体积膨胀率下聚丙烯、聚丙烯/有机蒙脱土复合材料注塑微孔发泡行为，探究聚合物黏弹响应对发泡行为的影响；(3)通过官能团反应对聚乳酸进行扩链支化改性，获得长链支化结构聚乳酸，改变聚乳酸流变行为，在相同的注塑工艺条件下，考察聚乳酸、支化聚乳酸发泡行为。
　　结果表明:(1)纳米粒子的引入提高了聚丙烯黏弹性和结晶速率，改善了发泡材料泡孔结构，且纳米有机蒙脱土(OMMT)相比纳米二氧化硅、纳米碳酸钙，改善聚丙烯发泡材料泡孔结构更加明显，平均直径最小(35.8μm)，泡孔密度最大(8.56×105 cells/cm3)；(2)在较高的模具温度、射胶温度、体积膨胀率下聚丙烯微孔发泡材料泡孔结构趋于恶化，而OMMT的引入起到抑制泡孔结构恶化的作用；(3)支化改性聚乳酸相比未改性聚乳酸黏弹性显著提高，发泡材料泡孔结构明显改善，泡孔平均直径更小(54.8μm)，泡孔密度更大(5.31×105 cells/cm3)，支化结构的引入抑制了泡孔并泡、破裂的发生。
　　在泡孔生长动力学研究的基础上，将泡孔生长过程分为快速生长阶段和慢速生长应力松弛阶段，分析了聚合物黏弹性对泡孔生长过程的影响，纳米粒子和长链支化结构的引入提高了聚合物黏弹响应，有利于抑制泡孔生长、抑制泡孔结构恶化。同时，纳米粒子和链支化结构的引入提高了聚合物降温结晶速率，起到了促进泡孔结构稳定的作用。

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第一章 绪论

1.1课题来源

1.2课题研究目的与意义

1.3 微孔发泡聚合物的成型方法

1.4聚合物纳米复合材料微孔发泡行为研究

1.5聚乳酸发泡研究进展

1.6论文的主要研究内容

第二章 不同无机纳米粒子填充聚丙烯发泡行为

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3实验结果与讨论

2.4本章小结

第三章 加工工艺条件对聚丙烯/有机蒙脱土复合材料发泡行为影响

3.1 引言

3.2实验部分

3.3实验结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 聚乳酸扩链支化改性及其发泡行为

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 实验结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 全文总结

参考文献

致谢

附录