聚丙烯微孔材料的泡孔形貌调控及其性能的研究

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1、分类号：____________TQ311密级：______________公开ＵＤＣ：____________620单位代码：______________11646硕士专业学位论文论文题目：聚丙烯微孔材料的泡孔形貌调控及其性能的研究学号：_________________________1511086375姓名：_________________________闫海阔专业学位类别：________________________工程硕士专业学位领域：________________________材料工程学院：_________________________材料科学

2、与化学工程学院指导教师：_________________________包锦标副教授合作导师：_________________________周武舜高级工程师论文提交日期：2018年06月25日AThesisSubmittedtoNingboUniversityfortheMaster’sDegreeCellStructureControlandPropertyStudyonPolypropyleneFoamsCandidate：Hai-KuoYanSupervisors：Jin-BiaoBaoWu-ShunZhouFacultyofMaterialsScience

3、andChemicalEngineeringNingboUniversityNingbo315211，ZhejiangP.R.CHINADate：June25th2018聚丙烯微孔材料的泡孔形貌调控及其性能的研究摘要聚丙烯（PP）微孔发泡材料具有较高的比强度、保温隔热性和尺寸稳定性，在建筑、运输、交通、生物医药等领域具有一定的应用价值和可观的发展前景。作为半结晶型聚合物，它的熔体强度低且结晶速率慢，很慢满足发泡所需要求，相对于大多数无定型聚合物来说发泡困难。超临界二氧化碳（scCO2）环保来源于自然界且可循环使用，被誉为当代最清洁发泡剂。不同泡孔结构的微孔材料性能不同，

4、为了全面深入的研究聚丙烯发泡材料的性能，本文利用自制的超临界模压及釜压发泡机，采用快速降压的方法制备出了聚丙烯微孔发泡材料。首先研究了工艺条件对泡孔形貌的影响，在足够长的饱和时间内，通过调节温度、压力、饱和时间及降压时间等，制得平均泡孔尺寸在5-120μm内的微孔材料。压力恒定时，随饱和温度增加，泡孔尺寸开始先增大后下降，相对密度则先下降后升高。温度一定时，增加压力，泡孔尺寸亦呈现增加趋势。增加降压时间，孔径变得较大且分布不均匀。而后，分别以平均孔径和相对密度为影响因素，制备相似孔径不同相对密度以及相似密度不同孔径等两类微孔材料进行力学性能分析。结果表明，相似密度的聚丙

5、烯微孔发泡材料，断裂强度和模量随孔径的增大呈现减少的趋势。此外，当平均孔径在100μm以下时，较大的孔径具有较高的断裂伸长率。而当平均孔径大于100μm后，材料的断裂伸长率骤降，且孔径越大越容易断裂。本文最后研究了超临界CO2发泡过程对聚丙烯晶型结构、晶态形貌、结晶热性能和发泡性能的影响。从饱和温度，饱和压力，饱和时间和降压时间方面入手，分别探究发泡各过程中的结晶行为。结果表明：聚丙烯材料在选取的21MPa二氧化碳饱和压力下，当饱和温度高于145oC且低于PP塑化后的熔点时，发泡后将有β晶生成。而在相同条件下饱和一定时间再冷却取出样品，或者常压下不同温度退火，均无β晶生

6、成，这说明降压发泡过程是导致β晶生成的主要因素。我们进一步深入研究发现，若延长降压时间，未有β晶生成，因此较短的降压时间较高的饱和压力是形成β晶的关键。关键字：聚丙烯，超临界二氧化碳，泡孔形貌，力学性能，结晶行为ICellStructureControlandPropertyStudyonPolypropyleneFoamsAbstractMicrocellularPolypropylene(PP)foamhasoutstandingmechanicalproperties,thermalstabilityanddimensionalstability,andhasbr

7、oaddevelopmentprospectsandmarketdemandinhome,packaging,transportation,constructionandsoon.Comparingwithamorphouspolymers,lowmeltstrength,slowcrystallizationrateandnarrowfoamingrangeofPP,makeitdifficultforfoaming.Carbondioxide(CO2),itisNonflammableandhasrelativelyhighsolub