热塑性聚酯弹性体TPEE挤出发泡性能研究

论文摘要

本论文通过单螺杆熔融挤出法制备了热塑性聚酯弹性体（TPEE）发泡板材,该板材具有良好的减震阻尼性能,是一种新型的轨道材料,目前,主要用做高速铁路无砟轨道钢轨下的减震垫片。首先,以双螺杆挤出机为反应器,制备了TPEE复合发泡剂,当AC/NaHCO3/柠檬酸的质量配比为15/5/5、发泡剂包覆体选用丙烯酸酯时,TPEE发泡材料的表观密度可以达到0.6g/cm3,拉伸强度5.6Mpa,且直径40-120μm的泡孔约占恒定面积内总泡孔数量的75%。接着,分别对邵D40和邵D45两种不同硬度的TPEE进行了交联改性。在交联剂的作用下,TPEE发泡材料的凝胶含量呈增长趋势,当异氰酸酯交联剂含量为1份时,邵D45TPEE发泡材料的压缩永久形变量小于10%,泡孔直径小于100gm的泡孔数量约占总泡孔数量的90%以上。恒定频率下,阻尼因子tanδ大于0.25,阻尼温度范围130℃,对温度的敏感性较弱。再者,又分别对邵D40和邵D45两种不同硬度的TPEE进行了接枝改性。通过对其热分解温度以及熔融吸热峰的分析,结果显示,接枝物改变了TPEE链段的结构,热分解温度和熔融吸热峰所对应温度都向高温偏移,且其熔体质量流动速率随接枝物含量的增加而下降,邵D45TPEE发泡材料的熔体质量流动速率下降到了5g/10min。在6份接枝物的作用下,TPEE的压缩永久形变量最低,拉伸强度最高,邵D40TPEE发泡材料的损耗因子tanδ和阻尼温度范围分别为0.24和120℃,而邵D45TPEE发泡材料的损耗因子tanδ则只有0.21,阻尼温度范围却达到了160℃,增大了40℃。且邵D45TPEE发泡材料的闭孔率较高,泡孔结构较规整。最后,对不同口模厚度阻流块阻流挤出发泡模具制备的TPEE发泡板材进行了对比分析,结果显示,TPEE发泡板材的表面形貌和断面泡孔结构随口模厚度的增加而变差,口模厚度为10mm的阻流块阻流挤出发泡模具制备的TPEE发泡板材的表面最平整,泡孔直径最均匀,发泡效果最好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 高速铁路的发展现状
• 1.1.1 高速铁路的发展背景
• 1.1.2 我国高速铁路发展的现状
• 1.1.3 高分子材料在轨道系统中的应用
• 1.2 高铁轨下垫板的发展现状
• 1.2.1 橡胶垫片
• 1.2.2 橡胶金属复合垫片
• 1.2.3 橡胶发泡垫片
• 1.2.4 聚氨酯弹性体垫片
• 1.3 热塑性聚酯弹性体（TPEE）的研究进展
• 1.3.1 TPEE的结构
• 1.3.2 TPEE的性能
• 1.3.3 国内外TPEE的研究状况
• 1.4 发泡剂的种类
• 1.4.1 物理发泡剂
• 1.4.2 化学发泡剂
• 1.4.3 复合发泡剂
• 1.5 挤出发泡成型方法
• 1.5.1 挤出发泡法
• 1.5.2 聚丙烯挤出发泡
• 1.5.3 聚苯乙烯挤出发泡
• 1.5.4 聚氯乙烯挤出发泡
• 1.6 本论文的目的、意义以及研究内容
• 1.6.1 本论文的目的、意义
• 1.6.2 本论文的研究内容
• 第二章 复合发泡剂的制备
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验设备及测试仪器
• 2.3 TPEE复合发泡材料的制备
• 2.3.1 复合发泡剂的制备
• 2.3.2 TPEE发泡板材的制备
• 2.3.3 TPEE复合发泡材料工艺流程图
• 2.4 测试与分析
• 2.4.1 表观密度测试
• 2.4.2 拉伸强度测试
• 2.4.3 SEM表征
• 2.4.4 泡孔直径比例测试
• 2.4.5 熔体质量流动速率测试
• 2.5 结果与讨论
• 3/柠檬酸的配比对TPEE发泡材料性能的影响'>2.5.1 AC/NaHCO₃/柠檬酸的配比对TPEE发泡材料性能的影响
• 2.5.2 DCP含量对EVA交联发泡TPEE性能的影响
• 2.5.3 不同发泡剂包覆体对TPEE发泡材料性能的影响
• 2.5.4 不同发泡剂包覆体对TPEE泡孔结构的影响
• 2.6 本章小结
• 第三章 TPEE交联发泡体系
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验设备及测试设备
• 3.3 TPEE交联发泡材料的制备
• 3.4 测试与分析
• 3.4.1 表观密度测试
• 3.4.2 拉伸强度测试
• 3.4.3 熔体质量流动速率测试
• 3.4.4 压缩永久形变测试
• 3.4.5 SEM表征
• 3.4.6 动态热机械测试
• 3.4.7 凝胶率测试
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 交联剂含量对邵D40TPEE发泡材料性能的影响
• 3.5.2 交联剂含量对邵D45TPEE发泡材料性能的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 TPEE接枝发泡体系
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 实验设备及测试仪器
• 4.3 TPEE接枝发泡材料的制备
• 4.4 测试与分析
• 4.4.1 表观密度测试
• 4.4.2 拉伸强度测试
• 4.4.3 压缩永久形变测试
• 4.4.4 SEM表征
• 4.4.5 动态热机械测试
• 4.4.6 熔体质量流动速率测试
• 4.4.7 热失重（TGA）分析
• 4.4.8 差示扫描量热仪（DSC）
• 4.5 结果与讨论
• 4.5.1 接枝物含量对邵D40TPEE发泡材料性能的影响
• 4.5.2 接枝物含量对邵D45TPEE发泡材料性能的影响
• 4.5.3 TPEE接枝发泡体系综合性能分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 TPEE挤出发泡模具
• 5.1 引言
• 5.2 挤出发泡模具设计思路
• 5.2.1 挤出发泡模具假设条件
• 5.2.2 挤出发泡模具压力分析
• 5.3 TPEE挤出成型
• 5.3.1 阻流块阻流挤出发泡模具
• 5.3.2 TPEE挤出成型设备
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 TPEE发泡材料断面形貌分析
• 5.4.2 TPEE发泡材料表面形貌分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者及导师简介
• 附录