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聚碳酸亚丙酯多孔材料的制备与性能研究

作　者: 刘宪
导　师: 彭响方
学　校: 华南理工大学
专　业: 机械工程
关键词: 聚碳酸亚丙酯 多孔材料 超临界二氧化碳 间歇发泡 纳米碳酸钙
分类号: TQ317
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


聚碳酸亚丙酯（PPC）可有环氧乙烷（PO）与二氧化碳（CO2）共聚合成，是一种生物可降解的绿色环保材料，同时具有良好的韧性与阻隔性能，目前PPC薄膜材料在工业与农业方面应用较广。多孔材料因其质量轻、缓冲性能好与低成本的优势，近年来成为国内外的研究热点。当前，对PPC多孔材料的研究较少，其内部泡孔结构与形态、力学强度及热稳定性较差等缺陷，导致其在包装填充与建筑隔音材料等领域的应用发展受到了严重阻碍。针对以上问题，本文首先制备了拉伸性能和热性能更好的PPC/nano-CaCO3复合材料，对其进行超临界CO2间歇发泡的研究，制备得到了具有一定连通率和泡孔尺寸更小、泡孔密度更大的PPC及PPC/nano-CaCO3微孔发泡材料。论文首先使用三螺杆挤出机制备了不同组分PPC/nano-CaCO3复合材料，研究了纳米CaCO3填充前后，材料的拉伸性能、热性能及熔体性能的变化。研究结果表明，纳米CaCO3的加入提高了材料的拉伸强度、热稳定性和熔体强度与黏度。拉伸强度在纳米CaCO3含量为3wt%时最好，比纯料PPC提高8.73%，同时断裂伸长率仍保持在较高水平；热稳定性先提高后趋于稳定，在纳米CaCO3含量为10wt%时最佳，玻璃化转变温度、外推起始热分解温度分别比基体提高了1.5℃与17.8℃；熔体强度与黏度均随纳米CaCO3添加量的增加而变大。论文随后研究了超临界CO2间歇发泡中不同工艺参数对纯料PPC泡孔结构与形态的影响，结果表明，浸泡温度与压力对PPC泡孔结构与形态的影响最大，通过调整工艺参数制备得到了泡孔平均直径为0.92um，泡孔密度为5.61×1010cell/cm3的PPC微孔发泡材料。在此基础上，着重研究了浸泡温度与纳米CaCO3填充量对PPC/nano-CaCO3体系的超临界CO2间歇发泡的影响，纳米CaCO3的加入，在适当工艺条件下改善了泡孔的连通性与形态结构。通过调整工艺条件，制备得到了泡孔平均尺寸为0.55um、泡孔密度达到1.73×1011cell/cm3的PPC/nano-CaCO3（10wt%）微孔发泡材料。实验研究制备的微孔间歇发泡材料主要为半闭泡孔（具有一定连通率）与闭合泡孔（泡孔尺寸小、密度高）两种结构，半闭泡孔的微孔发泡材料有较好的低频吸音性能，适合用作隔音材料，而闭合泡孔的微孔发泡材料的力学强度更好，可用于包装填充领域。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章 绪论  11-26
  1.1 引言  11-12
  1.2 聚碳酸亚丙酯研究进展  12-15
    1.2.1 聚碳酸亚丙酯复合材料研究现状  12-14
    1.2.2 聚碳酸亚丙酯多孔材料研究进展  14-15
  1.3 多孔材料研究现状  15-19
    1.3.1 多孔材料研究进展  15-17
    1.3.2 高分子微孔材料的研究进展  17-19
  1.4 超临界 CO_2发泡技术  19-24
    1.4.1 超临界 CO_2发泡原理  20-21
    1.4.2 超临界 CO_2发泡在泡沫塑料中的应用  21-24
      1.4.2.1 间歇成型  21-22
      1.4.2.2 挤出成型  22-23
      1.4.2.3 注射成型  23-24
  1.5 本文研究目的、意义、内容  24-25
    1.5.1 研究目的与意义  24
    1.5.2 研究内容  24-25
  1.6 本章小结  25-26
第二章 实验部分  26-32
  2.1 实验主要原料  26
  2.2 实验主要仪器与设备  26-27
  2.3 实验样品的制备、配方及加工工艺  27-28
    2.3.1 发泡试样的制备  27-28
    2.3.2 发泡工艺流程  28
  2.4 样品的性能测试与表征  28-30
    2.4.1 DSC 测试  28
    2.4.2 TG 测试  28-29
    2.4.3 拉伸性能测试  29
    2.4.4 SEM 测试  29
    2.4.5 熔体强度测试  29
    2.4.6 流变性能测试  29-30
  2.5 发泡样品的测试与表征  30-31
    2.5.1 泡孔形态结构的表征  30
    2.5.2 泡孔密度测试  30-31
  2.6 本章小结  31-32
第三章 PPC/nano-CaCO_3共混体系  32-42
  3.1 纳米 CaCO_3材料选择  32-33
  3.2 拉伸性能分析  33-35
  3.3 DSC 分析  35-36
  3.4 TG 分析  36-38
  3.5 熔体性能分析  38-40
    3.5.1 熔体强度分析  38-39
    3.5.2 流变性能分析  39-40
  3.6 本章小结  40-42
第四章 PPC 的超临界二氧化碳间歇发泡的研究  42-54
  4.1 浸泡时间对泡孔结构的影响  42-44
  4.2 浸泡温度对泡孔结构的影响  44-47
  4.3 浸泡压力对泡孔结构的影响  47-49
  4.4 均匀细小的泡孔结构的制备  49-52
  4.5 本章小结  52-54
第五章 PPC/nano-CaCO_3体系超临界二氧化碳间歇发泡的研究  54-64
  5.1 浸泡温度对 PPC/nano-CaCO_3（3wt%）泡孔结构的影响  54-57
  5.2 纳米 CaCO_3填充量对 PPC/nano-CaCO_3泡孔结构的影响  57-60
  5.3 高压浸泡下泡孔结构的研究  60-63
  5.4 本章小结  63-64
结论  64-66
参考文献  66-72
攻读硕士学位期间取得的研究成果  72-73
致谢  73-74
附件  74

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 高分子化合物工业（高聚物工业） > 高分子化合物产品
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