改性聚丙烯的微孔发泡及泡孔形貌的控制研究

摘要

本课题选用nano-TiO2和竹纤维分别对聚丙烯(PP)进行改性,运用重量法研究了超临界CO2(SC-CO2)在改性PP中的溶解性。通过快速降压法制备了微孔改性聚丙烯发泡材料,研究了发泡工艺参数对其泡孔结构的影响。结果表明:
　　 1.nano-TiO2对PP进行填充改性后,可以增强PP的拉伸强度。改性PP的结晶度随nano-TiO2含量的增加,先增加后减小;借鉴打浆造纸技术对竹纤维和PP进行共混处理。运用傅立叶红外及SEM对竹纤维改性聚丙烯进行表征,并测试了其拉伸性能。结果表明,竹纤维在PP纤维中分散均匀,竹纤维在PP基体中存在一定的取向,加入竹纤维可以增强PP的拉伸性能。
　　 2.SC-CO2在改性PP中的吸附与解吸附过程遵循Fick定律。随nano-TiO2含量的增加,CO2在nano-TiO2改性PP样品中溶解量先减小后增加;而在竹纤维改性PP中,CO2的溶解量随竹纤维含量的增加而增加。随着饱和时间的延长,CO2的溶解量先增加后趋平衡;降低饱和温度和增加饱和压力,都有利于CO2在改性PP中的溶解。采用了CO2/乙醇二元超临界流体,显著提高了SCF在竹纤维改性PP中的溶解量。
　　 3.加入nano-TiO2可以改善PP的发泡性能。随nano-TiO2含量的提高,泡孔密度增加,泡孔直径变小,泡孔分布更均匀;以nano-TiO2(3wt％)改性PP为研究对象,随饱和压力的升高,泡孔直径和泡孔密度都增加;随发泡温度的升高,泡孔直径变大,泡孔密度变小。
　　 对于竹纤维改性PP,加入适量的竹纤维,能改善PP的发泡性能,当竹纤维含量为50wt%时,则无法发泡;以竹纤维(30wt%)改性PP为研究对象,发现随饱和压力的升高,泡孔直径和泡孔密度都增加;在170℃时,发泡效果不明显,在175℃-190℃,随着发泡温度的升高,泡孔直径变大,泡孔密度变小,但190℃时,泡孔合并塌陷较严重;在SC-CO2/乙醇二元体系中制备的微孔竹纤维改性PP发泡材料,泡孔直径大、泡孔密度小、泡孔壁薄,存在少量泡孔合并现象。