LDPE/EVA共混物的辐射改性及其超临界二氧化碳发泡行为的研究

论文摘要

微孔聚合物泡沫被誉为“21世纪的新型材料”,与传统的发泡材料和未发泡材料相比,具有质量轻、热稳定好、机械性能好、抗疲劳寿命长等优点,广泛应用于各个领域。目前,工业上生产低密度聚乙烯（LDPE）/乙烯醋酸乙烯酯共聚物（EVA）共混物泡沫一般采用化学发泡剂和化学交联剂,存在发泡不均匀、发泡剂残留以及环境不友好等问题。本文结合绿色的超临界CO2发泡技术,采用60Coγ辐照改性LDPE/EVA共混物,探讨了辐照对于LDPE/EVA共混物的结构和性能以及其发泡行为的影响,同时也探讨了超临界CO2发泡工艺因素对于LDPE/EVA共混物发泡行为的影响。具体的研究结果概述如下:研究了γ射线辐照改性对于LDPE/EVA共混物结构和性能的影响,并利用差示扫描量热仪（DSC）、高级流变扩展系统（ARES）、热重分析仪（TG）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）等分析手段对共混物结构和性能进行了表征。结果表明:辐照处理以后,共混物的凝胶含量增加,且EVA的添加强化了LDPE的交联,随着EVA含量增加,共混物的交联程度提高;同时,辐照以后,LDPE/EVA共混物的熔点和结晶度略有降低,粘度特性得到改善,粘度提高,热稳定性能提高,但是辐照交联对于共混物的化学主链结构影响较小。研究了γ射线辐照对于LDPE/EVA共混物发泡行为的影响,并利用扫描电子显微镜（SEM）等手段对交联LDPE/EVA共混物泡沫的微观形貌和体积膨胀率进行了表征。结果表明:与未辐照交联LDPE/EVA共混物泡沫相比,辐照交联的LDPE/EVA共混物的泡孔形貌较好,孔径较均一,而且发泡温度的范围变宽,样品在130oC仍能保持较好的泡孔形貌。适度的交联能够缩小泡孔的孔径,提高孔密度,过度的交联,泡孔的孔径出现双分布现象。同时,EVA的含量为10 %时,泡孔的孔径最小,孔密度最大。EVA的添加量为30 %时,共混物泡沫能达到最大的体积膨胀率。研究了超临界CO2发泡工艺因素对交联LDPE/EVA共混物的发泡行为的影响。结果表明:发泡温度和发泡压力对共混物的微孔形貌影响显著,降低发泡温度和提高发泡压力均能降低泡孔的孔径和提高泡孔的孔密度。通过优化工艺参数,可以制备出不同孔径的微孔材料,发泡温度为105 oC、发泡压力为26 MPa,可以制得泡孔的孔密度大于108cm-3的微孔材料。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 微孔发泡材料
• 1.2 LDPE/EVA 复合材料
• 1.2.1 聚乙烯的结构、性能及应用
• 1.2.2 乙烯－醋酸乙烯共聚物的结构、性能及应用
• 1.2.3 LDPE/EVA 共混物
• 1.3 LDPE/EVA 共混物泡沫的制备方法
• 1.3.1 微孔发泡材料原理
• 1.3.2 LDPE/EVA 共混物泡沫的制备方法
• 1.4 LDPE/EVA 共混物发泡材料的国内外研究动态
• 1.5 本课题的研究目的、意义及内容
• 第2章 辐射改性LDPE/EVA 共混物
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要原料和药品
• 2.2.2 实验设备及仪器
• 2.2.3 辐照交联LDPE/EVA 共混物样品的制备
• 2.2.4 测试与表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 辐照对LDPE/EVA 共混物凝胶含量的影响
• 2.3.2 辐照对LDPE/EVA 共混物熔融与结晶行为的影响
• 2.3.3 辐照对LDPE/EVA 共混物流变特性的影响
• 2.3.4 辐照对LDPE/EVA 共混物热稳定性的影响
• 2.3.5 辐照对LDPE/EVA 共混物结构的影响
• 2.4 小结
• 第3章 辐照交联LDPE/EVA 共混物泡沫样品
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要原料及设备
• 3.2.2 试样的发泡处理
• 3.2.3 发泡样品的微观形貌表征
• 3.2.4 发泡样品的体积膨胀率测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 辐照剂量对LDPE/EVA 共混物微孔形貌的影响
• 3.3.2 EVA 的含量对交联LDPE/EVA 共混物微孔形貌的影响
• 3.3.3 EVA 含量对交联LDPE/EVA 共混物体积膨胀率的影响
• 3.4 小结
• 第4章 各参数对辐照交联LDPE/EVA 共混物泡沫微孔形貌的影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要材料及设备
• 4.2.2 发泡处理及表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 发泡温度对交联 90/10 LDPE/EVA 共混物泡沫样品的微孔形貌的影响
• 4.3.2. 发泡压力对交联 90/10 LDPE/EVA 共混物泡沫样品的微孔形貌的影响
• 4.4 小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录：攻读学位期间的研究成果