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改性聚丙烯的微孔发泡及泡孔形貌的控制研究
作 者: 李彩凤
导 师: 徐复铭
学 校: 南京理工大学
专 业: 材料学
关键词: 聚丙烯 nano-TiO2 竹纤维 超临界CO2 溶解量 扩散系数 微孔发泡 泡孔结构
分类号: TQ328
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
本课题选用nano-TiO2和竹纤维分别对聚丙烯(PP)进行改性,运用重量法研究了超临界C02 (SC-CO2)在改性PP中的溶解性。通过快速降压法制备了微孔改性聚丙烯发泡材料,研究了发泡工艺参数对其泡孔结构的影响。结果表明:1. nano-TiO2对PP进行填充改性后,可以增强PP的拉伸强度。改性PP的结晶度随nano-TiO2含量的增加,先增加后减小;借鉴打浆造纸技术对竹纤维和PP进行共混处理。运用傅立叶红外及SEM对竹纤维改性聚丙烯进行表征,并测试了其拉伸性能。结果表明,竹纤维在PP纤维中分散均匀,竹纤维在PP基体中存在一定的取向,加入竹纤维可以增强PP的拉伸性能。2. SC-CO2在改性PP中的吸附与解吸附过程遵循Fick定律。随nano-TiO2含量的增加,C02在nano-TiO2改性PP样品中溶解量先减小后增加;而在竹纤维改性PP中,CO2的溶解量随竹纤维含量的增加而增加。随着饱和时间的延长,CO2的溶解量先增加后趋平衡;降低饱和温度和增加饱和压力,都有利于C02在改性PP中的溶解。采用了C02/乙醇二元超临界流体,显著提高了SCF在竹纤维改性PP中的溶解量。3.加入nano-TiO2可以改善PP的发泡性能。随nano-TiO2含量的提高,泡孔密度增加,泡孔直径变小,泡孔分布更均匀;以nano-TiO2(3wt%)改性PP为研究对象,随饱和压力的升高,泡孔直径和泡孔密度都增加;随发泡温度的升高,泡孔直径变大,泡孔密度变小。对于竹纤维改性PP,加入适量的竹纤维,能改善PP的发泡性能,当竹纤维含量为50wt%时,则无法发泡;以竹纤维(30wt%)改性PP为研究对象,发现随饱和压力的升高,泡孔直径和泡孔密度都增加;在170℃时,发泡效果不明显,在175℃-190℃,随着发泡温度的升高,泡孔直径变大,泡孔密度变小,但190℃时,泡孔合并塌陷较严重;在SC-CO2/乙醇二元体系中制备的微孔竹纤维改性PP发泡材料,泡孔直径大、泡孔密度小、泡孔壁薄,存在少量泡孔合并现象。
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全文目录
摘要 3-4 Abstract 4-6 目录 6-8 1 绪论 8-22 1.1 课题的提出及意义 8-9 1.2 国内外研究现状 9-20 1.2.1 微孔发泡材料制备工艺的研究现状 9-11 1.2.2 微孔发泡理论研究现状 11-14 1.2.3 聚合物改性对微孔发泡的影响研究现状 14-16 1.2.4 超临界流体及其在微孔发泡技术中的应用 16-17 1.2.5 超临界CO_2在聚合物中溶解度测定方法的研究现状 17-20 1.3 本课题的研究内容 20-22 2 聚丙烯的改性及性能研究 22-31 2.1 nano-TiO_2改性聚丙烯的制备及性能研究 22-26 2.1.1 nano-TiO_2/聚丙烯共混改性 22-23 2.1.2 nano-TiO_2改性聚丙烯结晶性能测试 23-25 2.1.3 nano-TiO_2改性聚丙烯拉伸性能测试 25-26 2.2 竹纤维改性聚丙烯的制备及性能研究 26-30 2.2.1 聚丙烯/竹纤维共混改性 26-27 2.2.2 竹纤维改性聚丙烯的结构表征 27-28 2.2.3 竹纤维改性聚丙烯拉伸性能测试 28-30 2.3 本章小结 30-31 3 超临界CO_2在改性聚丙烯中溶解性能的研究 31-42 3.1 SC-CO_2在聚合物中扩散机理 31-32 3.2 SC-CO_2在nano-TiO_2改性聚丙烯中溶解性能的研究 32-36 3.2.1 SC-CO_2在nano-TiO_2改性聚丙烯中溶解量的测定 32-33 3.2.2 SC-CO_2在nano-TiO_2改性聚丙烯中的扩散 33-34 3.2.3 nano-TiO_2含量对CO_2溶解量的影响 34 3.2.4 饱和时间对CO_2溶解量的影响 34-35 3.2.5 饱和温度对CO_2溶解量的影响 35-36 3.2.6 饱和压力对CO_2溶解量的影响 36 3.3 SC-CO_2在竹纤维改性聚丙烯中溶解性能的研究 36-41 3.3.1 SC-CO_2在竹纤维改性聚丙烯中溶解量的测定 36-37 3.3.2 SC-CO_2在竹纤维改性聚丙烯中的扩散 37-38 3.3.3 竹纤维含量对CO_2溶解量的影响 38 3.3.4 饱和时间对CO_2溶解量的影响 38-39 3.3.5 饱和温度对CO_2溶解量的影响 39 3.3.6 饱和压力对CO_2溶解量的影响 39-40 3.3.7 CO_2/乙醇二元超临界流体对超临界流体溶解量的影响 40-41 3.4 本章小结 41-42 4 改性聚丙烯发泡工艺的研究 42-54 4.1 nano-TiO_2改性聚丙烯发泡工艺的研究 42-47 4.1.1 nano-TiO_2改性聚丙烯的微孔发泡 42-43 4.1.2 nano-TiO_2含量对泡孔形貌的影响 43-44 4.1.3 饱和压力对泡孔形貌的影响 44-46 4.1.4 发泡温度对泡孔形貌的影响 46-47 4.2 竹纤维改性聚丙烯发泡工艺的研究 47-53 4.2.1 竹纤维改性聚丙烯的微孔发泡 47 4.2.2 竹纤维含量对泡孔形貌的影响 47-49 4.2.3 饱和压力对泡孔形貌的影响 49-50 4.2.4 发泡温度对泡孔形貌的影响 50-52 4.2.5 CO_2/乙醇二元超临界流体对泡孔形貌的影响 52-53 4.3 本章小结 53-54 5 结论 54-56 致谢 56-57 参考文献 57-63 附录 63
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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 合成树脂与塑料工业 > 泡沫塑料
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