聚丙烯改性及其发泡行为的研究

论文摘要

聚丙烯发泡材料具有优异的机械性能、突出的耐高温稳定性及耐环境应力开裂性、良好的降解性能,因此其正逐渐取代其他发泡材料而被广泛应用。但是由于聚丙烯自身结构特点,使其发泡过程很难控制,从而影响了工业化的进程。本文诣在确定可行的聚丙烯发泡材料制备工艺并对聚丙烯进行共混改性以提高其发泡性能,为工业化生产聚丙烯发泡材料作理论上和实验上的研究探索,全文分为三部分。首先,对市售产品EPP珠粒进行表征分析。采用反光显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、浸渍法、红外光谱仪（FT-IR）以及二甲苯抽提等方法对其泡孔形貌、密度、成分以及交联度等进行测定。结果表明,EPP珠粒为非交联闭孔泡沫材料,密度0.010.04g/cm3,发泡剂为惰性气体CO2。其次,探索发泡工艺。三种发泡方法:直接挤出化学发泡法、两步化学发泡法、scCO2釜压法。利用扫描电子显微镜（SEM）、浸渍法对产品泡孔形貌、泡孔尺寸、泡孔密度以及材料密度、发泡倍率进行测定。结果表明,只有scCO2釜压法实现了普通PP的发泡,不添加任何添加剂,且材料外观规整,力学性能优异,泡孔密度高,发泡后材料最低密度达到0.1g/cm3以下,可控发泡倍率稳定在110倍,最高发泡倍率1216倍,使用该方法对HMSPP进行发泡,最高发泡倍率可达31倍。并探讨了处理时间、温度、压力、卸压速度、冷却方式等因素对发泡倍率和泡孔结构的影响。确定了最佳发泡温度及其对应的压力为187195℃、18.319.0MPa。最后,对聚丙烯进行共混改性并探讨其改性后的发泡性能。采用单螺杆挤出机、开炼机、造粒机使用LDPE、HDPE对PP进行共混改性,改性后粒料通过RLS型熔体流动速率测定仪、DSC测试其熔体流动速率（MFR）、熔点;采用scCO2釜压法进行发泡实验,通过扫描电子显微镜（SEM）、浸渍法对产品泡孔形貌、泡孔尺寸、泡孔密度以及材料密度、发泡倍率进行测定。结果表明,随着LDPE、HDPE的加入,PP的MFR先降低后升高,熔点先升高后降低,在含量为30%时,MFR出现极小值、熔点出现极大值;泡孔密度更高,未出现泡孔合并、坍塌现象,说明加入PE树脂对PP进行共混改性可实现其发泡能力的优化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题目的和意义
• 1.2 泡沫塑料分类
• 1.3 聚丙烯发泡材料优点
• 1.4 发泡级聚丙烯树脂改性方法
• 1.5 聚丙烯发泡珠粒（EPP）加工成型方法
• 1.5.1 釜压间歇式生产方法
• 1.5.2 挤出连续生产方法
• 1.5.3 聚丙烯发泡珠粒（EPP）模塑成型
• 1.6 聚丙烯发泡材料国内外发展现状
• 1.6.1 国外研究现状
• 1.6.2 国内研究现状
• 1.7 本文的主要研究内容
• 第2章 实验内容与方法
• 2.1 实验材料及设备
• 2.2 聚丙烯发泡材料加工方法
• 2.2.1 直接挤出化学发泡法
• 2.2.2 化学发泡剂两步发泡法
• 2.2.3 超临界二氧化碳釜压发泡法
• 2.3 表征与分析
• 2.3.1 EPP 珠粒交联度测定
• 2.3.2 EPP 珠粒红外分析
• 2.3.3 熔体流动速率
• 2.3.4 样品平均密度
• 2.3.5 发泡倍率
• 2.3.6 泡孔结构
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 聚丙烯发泡珠粒的剖析
• 3.1.1 泡孔结构
• 3.1.2 二甲苯抽提实验
• 3.1.3 EPP 珠粒熔体流动速率测试
• 3.1.4 EPP 珠粒成分鉴定
• 3.1.5 EPP 珠粒密度测定
• 3.2 聚丙烯发泡工艺的研究
• 3.2.1 直接挤出化学发泡法
• 3.2.2 化学发泡剂两步发泡法
• 3.2.3 超临界二氧化碳釜压发泡法
• 3.3 PP 与HMSPP 性能比较
• 3.4 共混改性料发泡性能研究
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢