在可持續(xù)發(fā)展的驅(qū)動下,高能耗和低效的生產(chǎn)加工方式面臨淘汰,而綠色、高效的加工技術(shù)已成為當前發(fā)展的趨勢。超臨界二氧化碳（CO₂）作為一種無毒、無污染的環(huán)保型物理發(fā)泡劑,在聚合物發(fā)泡材料制備中的應(yīng)用引起了科研工作者和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。在眾多聚合物微孔材料中,聚丙烯（PP）微孔材料具有較高的熱穩(wěn)定性、良好的性價比、剛度以及可回收等特性,是理想的泡沫基材。其可用作包裝材料、隔音材料、絕緣材料、運動器械、航天航空和汽車工業(yè)零部件、分子級過濾器、生物醫(yī)學材料、吸附劑及催化劑載體等領(lǐng)域,成為目前材料領(lǐng)域的一個研究熱點。而由于聚丙烯本身較低的熔體強度、成核位點少以及適宜發(fā)泡溫度窄等缺點,造成發(fā)泡PP工藝難度大,發(fā)泡材料微孔結(jié)構(gòu)差,力學強度不佳等問題,這限制了其在復(fù)合材料、工程領(lǐng)域的部分應(yīng)用。目前,相關(guān)研究人員主要局限于改善PP發(fā)泡材料的單一性能的研究,對PP發(fā)泡材料綜合性能的關(guān)注度不夠。因此,本論文通過輻射交聯(lián)、微-納米粒子填充以及結(jié)晶調(diào)控三種簡單易行的改性方法結(jié)合超臨界CO₂發(fā)泡技術(shù)制備了微孔結(jié)構(gòu)規(guī)整、性能良好的PP發(fā)泡材料,研究了PP泡沫的微孔結(jié)構(gòu),發(fā)泡... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院上海應(yīng)用物理研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

發(fā)泡材料（聚丙烯）微孔形貌SEM圖

1.2.1 超臨界二氧化碳隨著人們對安全和環(huán)境的關(guān)注度日益增加，傳統(tǒng)氟氯烴和碳氫化合物作為發(fā)泡劑的帶來一些操作安全和環(huán)境方面的問題。氟氯烴類發(fā)泡劑的使用嚴重破壞了臭氧層，國外已經(jīng)停止使用；碳烴類化合物易燃易爆，操作難度大，成本高。因此，人們在尋求開發(fā)環(huán)保型物理發(fā)泡劑做出努力，發(fā)現(xiàn)分子量較小的二氧化碳和氮氣等作為發(fā)泡劑，以取代傳統(tǒng)物理發(fā)泡劑。超臨界 CO2是指溫度超過 31.1℃，壓力高于 7.38 MPa 狀態(tài)下的 CO2，所以其到達超臨界狀態(tài)的條件相對容易，如圖 1. 2 所示[34]。超臨界 CO2與其他流體相比具有許多獨特的優(yōu)勢[26, 31, 33, 35-37]：（1）CO2化學惰性不易燃，無腐蝕，操作簡單安全，環(huán)境相容性好；（2）臨界溫度較低，臨界壓力低，反應(yīng)設(shè)備簡單，適宜工業(yè)化；（3）擴散率高，生產(chǎn)效率高；（4）溶解能力強；（5）在多數(shù)聚合物中有較高溶解度；（6）分子極性較弱，能溶解非極性或極性較弱的聚合物；（7）價格低廉，易分離，可循環(huán)使用物質(zhì)，運行成本低。

超臨界二氧化碳間歇發(fā)泡改性聚丙烯的機理及性能研究1.2.2 超臨界 CO2制備微孔聚合物1.2.2.1 超臨界 CO2作為物理發(fā)泡劑超臨界CO2制備聚合物發(fā)泡材料的基本原理是在高壓高溫條件下使超臨界CO2溶入聚合物中，形成聚合物/CO2均相飽和體系，然后通過釋放壓力，發(fā)生相分離，并引發(fā)氣泡核產(chǎn)生與長大，最后定型得到發(fā)泡材料[4, 5, 7, 11, 38-48]。微孔泡沫塑料的成型過程主要經(jīng)過成核、生長和冷卻定型三個階段[11, 49]，包括：(1)CO2在設(shè)定壓力和溫度下溶入聚合物中形成均相飽和體系。(2)通過降壓或升溫使聚合物中的CO2達到過飽和狀態(tài)，擴散、發(fā)生相變形成微孔核。(3)泡孔的生長和定型。如圖1. 3。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]超臨界CO2下聚丙烯/乙烯-辛烯共聚物共混物微孔發(fā)泡材料的制備[J]. 王朝,李姜,郭少云.  高分子材料科學與工程. 2017(10)
[2]超臨界流體制備微發(fā)泡聚合物材料的研究進展[J]. 翟文濤,余堅,何嘉松.  高分子通報. 2009(03)
[3]反應(yīng)擠出法制備高熔體強度聚丙烯的研究[J]. 楊淑靜,宋國君,谷正,楊超,崔永敏.  工程塑料應(yīng)用. 2007(07)
[4]聚丙烯發(fā)泡材料的研究進展[J]. 陳佰全,戴文利,湯紅霞.  塑料制造. 2006(12)
[5]不同聚丙烯發(fā)泡體系的擠出發(fā)泡行為研究[J]. 王向東,劉本剛,陳士宏,張玉霞,杜中杰,勵杭泉.  中國塑料. 2006(11)
[6]聚合物微發(fā)泡材料制備技術(shù)理論研究進展[J]. 何亞東.  塑料. 2004(03)
[7]敏化輻照法制備高熔體強度聚丙烯的研究[J]. 王峰,張麗葉.  塑料工業(yè). 2003(07)
[8]增感輻照改性聚丙烯及其表征[J]. 熊茂林,張麗葉.  塑料. 2003(01)

博士論文
[1]超臨界二氧化碳在聚烯烴共混物發(fā)泡及加工中的應(yīng)用研究[D]. 王坤.中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所 2016
[2]聚丙烯擠出發(fā)泡過程的理論及實驗研究[D]. 何繼敏.北京化工大學 2002

碩士論文
[1]聚丙烯—超臨界CO2板片材發(fā)泡特性[D]. 陳哲.湖北工業(yè)大學 2017



本文編號：3266103