以空心玻璃微珠为气体载体制备微孔聚乙烯

论文摘要

本文提出了以低密度聚乙烯（LDPE）为基体,以充满N2的空心玻璃微珠为气体载体,采用物理发泡模压成型工艺制备微孔LDPE塑料的方法。研究了三元乙丙橡胶（EPDM）和溴系阻燃体系对微孔LDPE隔热保温性能、力学性能和阻燃性能的影响。 本文首先研究了加工工艺参数和各组分含量对微孔LDPE塑料性能的影响。扫描电镜（SEM）、力学性能测试和导热系数测试等结果表明:165℃的混合温度下空心玻璃微珠破裂较少,最佳模压温度、模压时间和模压压力分别为160℃、8分钟和12MPa,冷却方式采取卸压后骤冷;最佳的空心玻璃微珠和交联剂DCP的含量分别为25%和2.0%,此条件下微孔LDPE的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度分别为12.2MPa,218.6%和74.1KJ/m2,导热系数为0.050W/m·K。 以EPDM改善微孔LDPE的冲击性能。首先采用力学性能测试、动态力学性能分析（DMA）、X射线衍射（XRD）和SEM对LDPE/EPDM两相共混物的力学性能、结晶度和相容性进行分析,结果表明:EPDM与LDPE的相容性较好,共混物的拉伸强度随着EPDM含量的增加而增加,冲击不断裂,结晶度随EPDM含量的增加而降低;凝胶率测试表明:体系凝胶率随EPDM含量的增加而稍有增加;导热系数等测试表明:当EPDM含量为30%时,微孔LDPE的导热系数了降低至0.034W/m·K,样品冲击不断裂。 采用十溴二苯醚（DBDPO）、八溴二苯醚（OBDPO）和Sb2O3对微孔LDPE塑料进行阻燃改性。极限氧指数（LOI）和力学性能测试结果表明:DBDPO对LDPE的阻燃效果优于OBDPO,但OBDPO使LDPE力学性能降低的程度比DBDPO小,Sb2O3能够与DBDPO或OBDPO起协同作用,显著提高LDPE的阻燃性能,DBDPO/Sb2O3和OBDPO/Sb2O3的最佳配比分别为3:1和2.5:1。采用DBDPO/OBDPO/Sb2O3=35/15/17复合阻燃体系（阻燃体系C）对LDPE进行阻燃改性可兼顾样品的力学性能和阻燃性能。含8%阻燃体系C的微孔LDPE的LOI为27.4,达到阻燃材料的要求。再用30%的EPDM对其改性,可使样品的LOI提高到28.2,导热系数降低到0.044 W/m·K,拉伸强度和断裂伸长率分别提高到14.8MPa和220.4%,冲击不断裂。 用此法制备的微孔LDPE塑料,其泡孔直径在0.1～10μm,泡孔密度约为109～1011个/cm3,泡孔分布均匀,隔热保温性能、机械性能和阻燃性能良好。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 发泡塑料简介
• 1.2 微孔塑料简介
• 1.2.1 微孔材料的发展、特性及其应用
• 1.2.2 微孔塑料的成型原理及理论
• 1.3 微孔塑料的成型工艺
• 1.3.1 间歇成型
• 1.3.2 连续挤出成型
• 1.3.3 注射成型
• 1.3.4 微孔中空成型
• 1.4 本文研究的目的和意义
• 1.5 本文研究的内容
• 第2章 模压法制备微孔聚乙烯塑料的研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验设备及型号
• 2.1.3 样品制备
• 2.1.4 测试与表征
• 2.1.4.1 扫描电镜分析（SEM）
• 2.1.4.2 凝胶率的测试
• 2.1.4.3 导热系数测试
• 2.1.4.4 力学性能测试
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 空心玻璃微珠加入次序对体系的影响
• 2.2.2 混炼温度对结构的影响
• 2.2.3 模压温度与时间的影响
• 2.2.4 压力的影响
• 2.2.4.1 压力对微孔LDPE结构的影响
• 2.2.4.2 压力对微孔LDPE力学性能的影响
• 2.2.5 交联剂DCP的影响
• 2.2.5.1 萃取时间的确定
• 2.2.5.2 DCP含量对凝胶率的影响
• 2.2.5.3 DCP含量对体系结构的影响
• 2.2.5.4 DCP含量对微孔LDPE力学性能的影响
• 2.2.6 空心玻璃微珠种类的影响
• 2.2.7 空心玻璃微珠含量对微孔LDPE力学性能的影响
• 2.2.8 微孔LDPE的导热系数
• 2.2.9 相形态的研究
• 2.2.10 最佳工艺参数的确定
• 2.2.11 泡孔成型原理
• 2.3 本章小结
• 第3章 EPDM改性微孔LDPE塑料
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验原料与实验设备
• 3.1.2 样品制备
• 3.1.3 测试与表征
• 3.1.3.1 结晶度分析
• 3.1.3.2 动态力学分析（DMA）
• 3.1.3.3 断面形貌分析
• 3.1.3.4 凝胶率测试
• 3.1.3.5 导热系数测试
• 3.1.3.6 力学性能测试
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 LDPE／EPDM两相共混物的力学性能
• 3.2.2 EPDM对LPDE结晶度的影响
• 3.2.3 LDPE/EPDM共混物的动态力学性能
• 3.2.4 LDPE/EPDM两相形态结构
• 3.2.5 EPDM含量微孔LDPE对凝胶率的影响
• 3.2.6 EPDM对微孔LDPE体系力学性能的影响
• 3.2.7 LDPE/EPDM微孔塑料的导热系数
• 3.2.8 EPDM改性微孔LDPE塑料的形态结构
• 3.3 本章小结
• 第4章 阻燃微孔LDPE塑料的研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验原料
• 4.1.2 主要仪器与设备
• 4.1.3 样品制备
• 4.1.3.1 阻燃母粒的制备
• 4.1.3.2 阻燃LDPE样品的制备
• 4.1.3.3 阻燃微孔LDPE样品的制备
• 4.1.3.4 EPDM改性阻燃微孔LDPE样品的制备
• 4.1.4 测试与表征
• 4.1.4.1 极限氧指数（LOI）测试
• 4.1.4.2 差热分析（DSC）
• 4.1.4.3 力学性能测试
• 4.1.4.4 导热系数测试
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 十溴二苯醚与八溴二苯醚热性能比较
• 4.2.2 阻燃剂含量对材料阻燃性能的影响
• 2O₃复合阻燃体系对LDPE阻燃性能的影响'>4.2.3 含Sb₂O₃复合阻燃体系对LDPE阻燃性能的影响
• 2O₃和OBDPO／Sb₂O₃对LDPE力学性能的影响'>4.2.4 DBDPO／Sb₂O₃和OBDPO／Sb₂O₃对LDPE力学性能的影响
• 2O₃复合阻燃体系对LDPE的影响'>4.2.5 DBDPO／OBDPO／Sb₂O₃复合阻燃体系对LDPE的影响
• 4.2.6 阻燃体系C对微孔LDPE性能的影响
• 4.2.6.1 阻燃体系C对微孔LDPE阻燃性能的影响
• 4.2.6.2 阻燃体系C对微孔LDPE隔热保温性能的影响
• 4.2.6.3 阻燃体系C对微孔LDPE力学性能的影响
• 4.2.7 EPDM改性阻燃微孔LDPE的性能
• 4.2.7.1 EPDM改性阻燃微孔LDPE的阻燃性能
• 4.2.7.2 EPDM改性阻燃微孔LDPE的隔热保温性能
• 4.2.7.3 EPDM改性阻燃微孔LDPE的力学性能
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢