聚碳酸亚丙酯共混体系发泡性能的研究

摘要

聚碳酸亚丙酯(PPC)是一种白色或透明的脂肪族聚酯，合成过程以CO2和环氧丙烷(PO)为原料，具有良好的生物相容性和生物降解性，PPC分子主链上具有醚键等柔性基团，使分子链柔性增大，造成玻璃化转变温度接近室温，初步探索试验发现室温下PPC发泡材料的收缩现象十分严重，即时发泡倍率约46倍，两周后减少至4倍，主要是PPC常温下模量较低，泡孔壁在常温下也具有较好可变形性，导致发泡剂逸出聚合物基体的速度高于空气进入泡孔的速度，造成泡孔内部压力小于外部环境压力，产生收缩，这极大限制了PPC发泡材料的应用。
　　本文从PPC/nano-SiO2、PPC/MDI、PPC/PBAT(MDI)三个共混体系出发改善PPC发泡材料的收缩现象，将收缩现象定量化成收缩率，研究不同体系对发泡制品流变性能、热性能、发泡性能和收缩率的的影响:
　　1、在PPC/nano-SiO2共混体系中，引入nano-SiO2增加了体系内的成核点，随着nano-SiO2添加量的增加，泡孔平均直径逐渐减小，泡孔密度逐渐增加，并且添加适量nano-SiO2可以与PPC之间形成逾渗网络，该网络可以改善高温下PPC的降解现象，并且可以提高聚合物熔体粘弹性，抑制泡孔合并及稳定泡孔结构，但添加nano-SiO2对PPC发泡后收缩率没有显著影响，室温下收缩率在90％以上;
　　2、在PPC/MDI共混体系中，MDI的扩链作用使得PPC的分子量、储能模量、损耗模量和复数黏度以及玻璃化转变温度都得到显著提高，熔体强度增大使得高温下PPC的发泡性能得到提高，拓宽了发泡温区上限，添加MDI后PPC发泡制品的收缩现象得到改善，但最终的收缩率依然较高，在60％以上。
　　3、在PPC/PBAT共混体系中，PPC和PBAT之间相容性较差，PPC/PBAT共混物的粘弹性处于两基体组分之间，PPC的粘弹性较大，PPC/PBAT共混物的粘弹性随着PPC含量的增加而增大，PPC和PBAT共混后对各自的热性能都有影响，随着PBAT的含量的增加，PPC的玻璃化温度上升，同时PBAT的熔点、结晶温度、结晶焓随PPC含量的增加而降低，PPC/PBAT共混体系呈双连续相时未发泡区域较多，发泡倍率较低。
　　4、在PPC/PBAT/MDI共混体系中，随着MDI含量的增加，PPC和PBAT的界面张力降低，泡孔逐渐形貌完整，PPC/PBAT共混体系界面相容性提高减少了气体逃逸，PBAT的晶区作用和MDI造成的分子链刚性增加减慢了发泡剂从PPC基体中的逸出速度，造成发泡样品的尺寸稳定性增加，收缩率在5％以内，并且发泡倍率保持在20倍以上。
　　为了探讨提高聚合物基体树脂模量和降低发泡剂从泡孔逸出速率对PPC发泡材料收缩现象的影响，分别分析三个共混体系模量和扩散系数对PPC收缩现象的影响，调控聚合物基体强度相比调控气体在PPC内的扩散速度对收缩现象的改善更为明显。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 聚碳酸亚丙酯材料简介

1．2 PPC改性研究进展

1．2．1 PPC的化学改性

1．2．2 PPC的物理改性

1．3 PPC发泡材料研究进展

1．3．1 用化学发泡法制备PPC发泡材料

1．3．2 PPC／纳米粒子复合发泡材料

1．3．3 PPC生物组织多孔支架

1．3．4 原位成纤增强PPC复合发泡材料

1．4 PPC发泡材料收缩现象分析

1．5 课题研究内容及意义

1．5．1 研究目的及意义

1．5．2 研究内容

1．5．3 研究难点及创新点

第二章 PPC／nano-SiO2共混体系研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．2 实验设备

2．2．3 实验流程

2．3 测试及表征方法

2．3．1 流变性能测试

2．3．2 差示扫描量热分析(DSC)

2．3．3 发泡倍率

2．3．4 泡孔直径及泡孔密度

2．3．5 收缩率

2．4 结果与讨论

2．4．2 nano-SiO2的添加对PPC玻璃化转变温度的影响

2．4．3 PPC／nano-SiO2共混体系流变性能分析

2．4．4 PPC／nano-SiO2共混体系发泡性能分析

2．5 本章小结

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验设备

3．2．3 实验过程

3．3 测试及表征方法

3．3．4 发泡性能的表征

3．4 结果与讨论

3．4．2 MDI的添加对PPC玻璃化转变温度的影响

3．4．3 PPC扩链体系流变性能分析

3．4．4 PPC扩链体系发泡性能分析

3．5 本章小结

第四章 PPC／PBAT共混体系研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料

4．2．2 实验设备

4．2．3 实验过程

4．3 测试及表征方法

4．3．1 流变性能澜试

4．4．1 PPC／PBAT共混体系热性能分析

4．4．2 不同配比PPC／PBAT共混体系相形态的变化

4．4．3 PPC／PBAT共混体系流变性能分析

4．4．4 PPC／PBAT共混体系发泡性能分析

4．5 本章小结

第五章 MDI扩链增容PPC／PBAT共混体系的研究

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 实验原料

5．2．2 实验设备

5．2．3 实验过程

5．3 测试及表征方法

5．4．1 MDI的引入对PPC／PBAT共混体系分子结构的影响

5．4．2 不同MDI含量引起PPC／PBAT共混体系相形态的变化

5．4．3 MDI对PPC／PBAT共混体系热性能造成的变化

5．4．4 MDI增容PPC／PBAT共混体系流变性能分析

5．4．5 MDI的添加对PPC／PBAT共混体系发泡性能的影响

5．6 本章小结

6．1 引言

6．2 实验部分

6．2．1 实验原料

6．2．2 实验设备

6．3 测试及表征方法

6．4 不同共混体系对PPC基体模量影响

6．5 不同共混体系对PPC扩散系数的影响

6．6 本章小结

第七章 全文总结

7．1 全文总结

7．2 研究展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介