PPC_PLA_PTFE三相共混材料的制备及其微孔发泡行为的研究

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1、工程硕士学位论文PPC/PLA/PTFE三相共混材料的制备及其微孔发泡行为的研究作者姓名李哲星工程领域材料工程校内指导教师彭响方教授校外指导教师覃孟然总经理所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年01月PreparationofPolytetrafluoroethyleneFiberReinforcedPoly(propylenecarbonate)/PolylacticAcidBlendsandTheirMicrocellularFoamingBehaviorADissertationSubmittedfor

2、theDegreeofMasterCandidate：LiZhexingSupervisor：Prof.PengXiangfangQinMengranSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TQ32学校代号：10561学号：201521002805华南理工大学硕士学位论文PPC/PLA/PTFE共混材料的制备及其微孔发泡行为的研究作者姓名：李哲星指导教师姓名、职称：彭响方教授校外指导教师、职称：覃孟然总经理申请学位级别：工程硕士工程领域名称：材料工程论文形式

3、：□产品研发□工程设计□√应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：论文提交日期：2018年01月03日论文答辩日期：2018年03月17日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：陈玉坤研究员委员：彭响方教授、张水洞教授、牟文杰副教授、杨波高级工程师摘要聚碳酸亚丙酯(PPC)是一种脂肪族聚碳酸酯，由二氧化碳和环氧丙烷在催化剂作用下共聚制备，是一种发展迅速，前景看好的完全可降解生物塑料，其来源广泛，具有非常广阔的工业价值。聚乳酸(PLA)又名聚丙交酯，也是一种聚酯，同样可以完全生物降解。PL

4、A的生产过程环境友好，有助于实现聚合物材料在自然界中的循环，但存在结晶不完善、脆性大、韧性不佳的缺陷，大大制约了其工业应用的范围。聚四氟乙烯(PTFE)在工业界有“塑料王”的美誉，主要用于制作性能要求极高的塑料制品，是一种国内外广泛使用的特种工程塑料。本工作的目的在于使用常见的加工手段，利用PTFE剪切应力下成纤的特点，通过微观的结构设计，在PPC/PLA两相共混材料的研究的基础上，引入PTFE原纤维制备PPC/PLA/PTFE三相共混材料，进一步提高PPC基体材料的强度、刚度、热性能，为PPC材料寻找更多可能的应用方

5、向。随后通过实验室自制的超临界CO2间歇发泡釜，利用超临界流体间歇发泡技术，制备了PPC/PLA和PPC/PLA/PTFE共混材料发泡制品。通过共混材料微观结构的变化，实现材料发泡倍率，泡孔结构的控制，发泡制品压缩强度的显著提高，为PPC材料在发泡材料的应用方向上提供了更多的思路。实验结果表明：1.PPC/PLA共混材料具有部分相容性，其界面显示共混材料随着PLA含量的变化发生了从分散相“海岛结构”到双连续相的变化，熔融共混制备的两相共混材料随PLA组分的增加而实现了拉伸强度的显著提高，当聚乳酸（PLA）含量为50wt

6、%时，共混材料的拉伸强度达到实验设计配方中的最高值31MPa，断裂伸长率为62%，其强度优于部分传统石油基的如低密度聚乙烯（PE）的材料。2.通过引入PTFE纤维作为PPC/PLA两相之间的增强结构，实现PPC/PLA/PTFE三相共混材料的制备，其30wt%PLA含量的拉伸强度在0.5wt%的PTFE作用下从21MPa增加了40%，达到约30MPa，与50wt%PLA时的两相共混材料拉伸强度相当，此时的断裂伸长率大于80%，优于50wt%PLA时的两相共混材料。而50wt%的PLA组分在0.5wt%的PTFE作用下强

7、度达到近43MPa，断裂伸长率在24%左右，已经与纯的PLA材料拉伸性能相当。3.超临界CO2发泡的实验结果表明，少量的PLA与PPC共混发泡具有协同作用，I10wt%含量的PLA作用下的共混材料在对应工艺下获得了比纯PPC和PLA更大的发泡倍率和更大的泡孔尺寸。随着PLA含量的增加，泡孔结构随相态结构的改变发生了复杂的变化，其中50wt%PLA组分获得了与纯PPC材料发泡倍率相当的，特殊的通孔结构的双峰泡孔的PPC/PLA共混发泡材料。在PLA的作用下共混材料发泡制品的比压缩强度显著增强，最高达到纯PPC材料比压缩强

8、度2(MPa·cm3)/g的22倍以上，有效地拓展了PPC基共混材料的应用范围。4.PTFE可以有效限制泡孔的成长，共混材料的泡孔尺寸在PTFE的作用下减小到1μm左右。与此同时，三相共混材料发泡制品的比压缩强度获得了进一步的提升。关键词：聚碳酸亚丙酯；聚乳酸；聚四氟乙烯；共混材料；超临界CO2发泡IIABSTRACTPolypr