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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。

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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