模压法制备微孔发泡PET片材的机理研究

摘要

本研究以低密度聚乙烯(LDPE)和偶氮二甲酰胺(AC)混合物作为发泡剂基材,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片材作为发泡基材,采用模压法制备了微孔发泡PET片材。根据发泡基材的性质和工艺方法特点,探讨了模压法微孔发泡PET片材的发泡成型机理。在本论文的实施过程中,探讨了PET片材本身的性质(结晶性质)对泡孔形态结构和机理的影响,研究了微孔发泡机理的三个重要阶段的机理：气体/聚合物均相体系的形成、泡孔成核以及泡孔增长与固化定型,为模压法制备可控的微孔薄型片材提供理论指导。分别用场发射扫描电镜(FE-SEM)、广角X射线衍射(WAXD)等研究了微孔发泡PET片材的形态结构和结晶取向性能。结果表明,用模压法成功地制得了微孔形态特殊的发泡片材,并得出PET的结晶取向是形成此结构的主要原因。同时本论文用退火的方法对微孔发泡PET片材进行热处理,用示差扫描量热仪(DSC)检测退火前后PET片材的结晶性能发生的变化,研究了退火对PET片材微孔发泡的影响,发现经过退火处理后,PET发泡片材的结晶完善度增加,其微孔发泡难度也增加。选用LDPE和AC的混合物作为发泡剂基材,用热重分析(TGA)其热分解性能表明AC分解的气体为N2、CO、NH3等混合气体。研究了PET模压法微孔发泡气体浓度梯度、加工时的温度梯度、片材厚度等因素对混合气源在片材中的扩散而形成均相体系的影响。并且研究了气体在PET片材中的扩散方式。表明混合气体在垂直于半结晶片材平面方向上扩散,气体绕过片晶经过曲折的路径向上扩散,且水平方向由于片晶的阻碍无法形成长距离的扩散。结合液滴形变的理论模型和气泡剪切变形的模型,建立了结晶型的PET微孔发泡片材的成核模型。模型认为泡孔在双轴取向的片晶结构PET片材中受限生长而形成为沿片晶排列方向上变形的椭球形。成核方式为均相成核和界面非均相成核的混合成核方式。

目录

文摘

英文文摘

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第一部分绪论

1.1微孔发泡塑料的制备

1.2微孔塑料的发展和研究方向

1.2.1工艺技术革新

1.2.2原材料革新

1.2.3发泡塑料结构革新

1.2.4微孔聚合物聚集态革新

1.3微孔机理研究

1.3.1聚合物/气体均相体系的形成

1.3.2成核

1.3.3泡孔增长和定型

1.4展望

1.5本论文的构思及可行性

1.6论文研究的目的及意义

第二部分实验部分

2.1主要原料

2.2实验仪器及设备

2.3微孔发泡原材料的预处理及表征

2.3.1原材料的预处理

2.3.2预处理过的原材料性能表征

2.4微孔发泡PET片材的制备及表征

2.4.1微孔结构及形态表征

2.4.2表观密度测定及相对密度计算

2.4.3泡孔密度测定

2.4.4广角X射线衍射仪(WAXD)

第三部分结果与讨论

3.1 PET片材的结晶取向性能对发泡结构及机理的影响

3.1.1微孔PET片材的泡孔结构形态

3.1.2 PET片材的结晶取向性能

3.2气体/聚合物均相体系的形成

3.2.1气源的形成

3.2.2气体的扩散

3.3泡孔成核

3.3.1成核方式

3.3.2泡孔成核模型

3.4泡孔增长与固化定型

第四部分结论

参考文献

在读期间发表(待发表)的论文

致 谢