共混与纳米材料复合法改善聚丙烯微孔结构的研究

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与一般泡沫塑料相比,微孔塑料最显著的特点是气泡尺寸非常小,泡孔密度非常大。微孔塑料的性能主要取决于泡孔密度和气泡直径。与未发泡塑料相比,微孔塑料具有更好的力学性能、良好的热稳定性,并且采用超临界C02(sC-C02)作为发泡剂制取微孔塑料环境友好,被誉为“二十一世纪的新型材料”。 聚丙烯(PP)为通用塑料,其力学性能好、易加工、良好的化学稳定性,加之成本比较低,因而在汽车、家电、化工及包装等领域得到广泛的应用。因为发泡聚丙烯比发泡聚苯乙烯有更优异的性能,在包装领域有可能取代发泡聚苯乙烯来制备绿色包装材料。但因聚丙烯自身的特点导致发泡存在着技术难点。聚丙烯为结晶聚合物,在结晶熔点以下几乎不流动,结晶熔点以上其熔体强度急剧变小,很难包住发泡过程中产生的气体。此外,PP透气率高,发泡气体易逃逸,故适用于PP发泡的温度范围窄。 近年来,PP发泡技术取得很大的进展,主要表现在高熔体强度聚丙烯发泡技术的研究、交联聚丙烯发泡技术、发泡过程中成核剂的应用、聚丙烯共混/共聚发泡技术等等。一般采用交联或高熔体强度PP发泡可得到较好的泡孔结构,但成本高、工艺要求严格。 针对PP难发泡的特点,本文主要采用PP/HDPE共混和向PP/HDPE共混体系中加入纳米粒子的方法来制取微孔材料,并研究加工条件(稳定温度、饱和温度、压降速率)HDPE的含量(25wt[%]、50wt[%]、75wt[%])及纳米粒子的含量(1wt[%]、3wt[%]、5wt[%])对泡孔结构的影响。实验结果表明加工条件对泡孔结构的影响较大,通过调整加工条件,泡孔结构得到改善。稳定温度由179℃降到170℃时,在PP/HDPE共混物各质量比下,泡孔的平均直径减小,泡孔密度增加,并且泡孔分布均匀。尤其是PP/HDPE的质量比为75:25时,泡孔粘连、合并的现象大大减少,泡孔密度是在179℃下的十倍多。稳定压力由16MPa降到12MPa,尽管泡孔成核与长大的速率、动力减小,但泡孔结构却得到改善。 在PP/HDPE共混体系中加入纳米碳酸钙和纳米蒙脱土粒子,所制得的发泡制品的泡孔粒径明显小于PP/HDPE共混发泡试样的泡孔,并且泡孔分布均匀。纳米粒子起到了提供成核中心和增强泡孔的作用。纳米粒子的含量由1wt[%]、3wt[%]、5wt[%]依次增加时,泡孔密度并没有随着纳米粒子含量的增加而依次增大,泡孔平均直径也没有随着纳米粒子含量的增加而依次减小。这主要归因于当纳米粒子含量增加时,引起纳米粒子的团聚。
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