【摘 要】
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交联聚氯乙烯（Crosslinked polyvinyl chloride,c-PVC）泡沫是一种质量轻、强度高的热固性材料。c-PVC泡沫在生活中应用广泛,是一种非常理想的泡沫芯材。c-PVC泡沫常用于轨道交通、航空航天、房屋建筑、医疗卫生、运动器材等多个领域,并且具有十分重要的应用价值。然而随着社会的发展,人们对c-PVC泡沫的性能要求越来越高,同时在c-PVC泡沫应用过程中出现泡沫抗冲击性能
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交联聚氯乙烯（Crosslinked polyvinyl chloride,c-PVC）泡沫是一种质量轻、强度高的热固性材料。c-PVC泡沫在生活中应用广泛,是一种非常理想的泡沫芯材。c-PVC泡沫常用于轨道交通、航空航天、房屋建筑、医疗卫生、运动器材等多个领域,并且具有十分重要的应用价值。然而随着社会的发展,人们对c-PVC泡沫的性能要求越来越高,同时在c-PVC泡沫应用过程中出现泡沫抗冲击性能差,泡沫加工周期长,加工效率低等问题。为此,需要对c-PVC泡沫进行改性以解决上述问题。对c-PVC泡沫改性有两种方式,一种是对c-PVC泡沫基础配方进行改性,另一种是对c-PVC泡沫制备工艺进行改性。其中c-PVC泡沫的制备工艺复杂、影响因素多,在实际生产过程中较难把控,因此对c-PVC泡沫基础配方进行改性是更重要的一种改性方式。c-PVC泡沫基础配方主要包括PVC树脂、异氰酸酯、发泡剂、加工助剂等,本文将主要从改变发泡剂和改变异氰酸酯两部分入手来对c-PVC泡沫进行改性。本文研究了偶氮二异丁腈（Azodiisobutyronitrile,AIBN）/碳酸氢钠（Na HCO3）复合发泡剂对c-PVC泡沫泡孔结构以及泡沫膨胀倍率的影响,提出Na HCO3的加入会对泡孔成核起到促进作用并会增大共混体系粘度,随着Na HCO3含量的增加,c-PVC泡沫泡孔逐渐变小。在c-PVC泡沫的制备过程中,Na HCO3在成型阶段与一部分异氰酸酯提前发生反应,改变了c-PVC泡沫的反应过程。另外,不添加Na HCO3的c-PVC泡沫泡孔壁表面有很多异氰酸酯析出,加入Na HCO3后的c-PVC泡沫泡孔壁表面干净光滑。通过对混合阶段、成型阶段的样品进行傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析提出Na HCO3在c-PVC泡沫制备过程中可能发生的反应,进一步提出Na HCO3抑制c-PVC泡沫泡孔壁表面半球状凸起的作用及反应机理。通过FTIR动态跟踪c-PVC泡沫的固化时间,发现Na HCO3的加入可以将c-PVC泡沫固化时间缩短至未添加Na HCO3的1/6。利用万能试验机对c-PVC泡沫的力学性能进行了一系列的测试,并线性拟合得出泡沫压缩应力与泡沫密度的变化关系。研究发现加入Na HCO3前后c-PVC泡沫的力学性能变化不大。采用甲苯二异氰酸酯（Toluene diisocyanate,TDI）和萘1,5-二异氰酸酯（1,5-Naphthalene diisocyanate,NDI）混合制备c-PVC泡沫,探究异氰酸酯总物质的量相同的条件下不同比例异氰酸酯对c-PVC泡沫泡孔结构以及膨胀倍率的影响。随着NDI占比的增加,c-PVC泡沫泡孔直径和泡沫膨胀倍率均逐渐变小。同时当NDI占比增加时,c-PVC泡沫泡孔逐渐转变为均匀状态。利用万能试验机对c-PVC泡沫压缩性能进行测试,得出不同比例异氰酸酯制备的c-PVC泡沫压缩性能的变化。同时分别将泡沫压缩应力和泡沫密度、泡沫压缩模量和泡沫密度进行线性拟合,发现加入适量的NDI可以提升泡沫的压缩强度和压缩模量。具体压缩强度的大小关系为:NDI:TDI=3:7＞NDI:TDI=4:6＞NDI:TDI=0:10＞NDI:TDI=5:5。压缩模量的大小关系为:NDI:TDI=4:6＞NDI:TDI=5:5＞NDI:TDI=3:7＞NDI:TDI=0:10。NDI的加入使得c-PVC泡沫力学性能得到了提升。这与NDI的化学结构有关,NDI是两个苯环相连接的化学结构,其刚性更大,决定了制备的泡沫有着更高的硬度。
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