纳米碳酸钙改性及其与PP/AC挤出复合发泡塑料泡孔形态的研究

论文摘要

本文分别从纳米碳酸钙（nano-CaCO3）表面改性和对改性nano-CaCO3/偶氮二甲酰胺（AC发泡剂）/聚丙烯（PP）复合挤出发泡体系泡孔形态的研究两方面进行了一个纵向的研究。在对纳米碳酸钙进行表面改性的研究环节,从理论上分析了纳米粒子改性机理和碳酸钙分子的结构模型及粒子的特性。利用干法升温活化工艺,采用硬脂酸、钛酸酯偶联剂、聚丙烯蜡（PPW）的复合改性剂对非活性纳米碳酸钙进行了表面改性;采用活化度和吸油值两种指标对改性正交实验结果进行综合评价,提出了该复合改性配方的最佳水平组合,同时深入讨论了实验中用到的表面改性剂对碳酸钙分子的化学吸附机理,从而为改性纳米碳酸钙的工业生产提供指导。在改性nano-CaCO3/PP/AC复合挤出发泡体系泡孔形态的研究中,从理论上分析了微孔发泡的机理及挤出发泡过程中对泡孔形态的影响因素。采用单因素轮换法,从机头温度、螺杆转速、AC发泡剂含量、改性和未改性纳米碳酸钙含量四个影响因素的研究入手,对制品纵截面泡体平均直径、泡孔面积比、泡体形变程度、泡体倾向角四个指标进行了评价和分析;将改性前后纳米碳酸钙在体系中对泡体形态所起的作用进行了对比,研究并总结了填料改性前后对体系泡孔形态影响的差异,为生产实践和相关领域研究提供了一些参考。最后,采用正交试验法对复合挤出发泡体系的泡孔形态进行了研究。利用极差分析法对实验结果进行分析和处理,得到了各影响因素对发泡体系综合评价指标影响的主次顺序和最佳水平组合;利用先进的实验数据统计软件,对实验数据进行分析,得到了发泡体系泡体形态的两个主要表征量,即泡体平均直径、泡孔面积比的回归模型,残差分析对各个回归模型的验证结果表明,对于两个模型来说,残余平方和基本在一条直线上,符合正态分布规律,说明模型可以用于实验的指导和预测;利用回归得到的模型,在现有设备条件下对挤出发泡工艺进行优化,得到了最佳加工参数范围,并利用实验进行验证,发现其对实验和实际生产具有很好的指导作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题依据
• 1.2 研究目标、研究内容及拟解决的关键问题
• 1.3 相关领域研究现状
• 1.3.1 纳米碳酸钙改性现状
• 1.3.2 聚丙烯泡沫塑料的研究现状
• 1.4 拟采取的研究方法及技术路线
• 1.5 研究工作基础
• 1.6 本章小结
• 第二章 理论基础
• 2.1 纳米碳酸钙改性理论基础
• 2.1.1 纳米碳酸钙粒子的特征
• 2.1.2 纳米碳酸钙的表面改性
• 2.1.3 碳酸钙分子的结构模型
• 2.1.4 碳酸钙微粒的结构特点
• 2.2 微孔发泡的机理及其影响因素的分析
• 2.2.1 微孔发泡的机理
• 2.2.2 挤出发泡过程中对泡孔形态的影响因素
• 2.3 本章小结
• 第三章 实验研究
• 3.1 实验设计
• 3.1.1 纳米碳酸钙改性实验设计
• 3/AC/PP三元复合体系的发泡实验设计'>3.1.2 Nano-CaCO₃/AC/PP三元复合体系的发泡实验设计
• 3.1.3 对实验数据作统计分析
• 3.2 主要实验设备及材料
• 3.2.1 实验设备
• 3.2.2 实验材料
• 3.3 实验过程
• 3.3.1 纳米碳酸钙表面改性实验
• 3.3.2 共混发泡实验
• 3.4 表征方法
• 3.4.1 活化度的表征
• 3.4.2 吸油值的表征
• 3.4.3 泡孔形态的表征
• 3.5 本章小结
• 第四章 实验及统计结果分析与讨论
• 3 的改性效果及改性机理分析'>4.1 改性nano-CaCO₃的改性效果及改性机理分析
• 4.1.1 活化度和吸油值测试
• 3 的结构模型图.'>4.1.2 改性nano-CaCO₃的结构模型图.
• 3 的改性机理的探讨'>4.1.3 表面改性剂对nano-CaCO₃的改性机理的探讨
• 3/AC/PP复合发泡塑料泡孔形态分析'>4.2 未改性nano-CaCO₃/AC/PP复合发泡塑料泡孔形态分析
• 4.2.1 不同螺杆转速下的泡体形态结果与讨论
• 4.2.2 不同机头温度下的泡体形态结果与讨论
• 4.2.3 不同碳酸钙含量下的泡体形态结果与讨论
• 3/AC/PP复合发泡塑料泡孔形态分析'>4.3 改性nano-CaCO₃/AC/PP复合发泡塑料泡孔形态分析
• 4.3.1 不同螺杆转速下的泡体形态结果与讨论
• 4.3.2 不同机头温度下的泡体形态结果与讨论
• 4.3.3 不同AC含量下的泡体形态结果与讨论
• 4.3.4 不同改性碳酸钙含量的泡体形态结果与讨论
• 3 改性前后对复合材料泡体形态的影响'>4.3.5 Nano-CaCO₃改性前后对复合材料泡体形态的影响
• 3/AC/ PP复合塑料发泡正交实验的统计处理'>4.4 改性nano-CaCO₃/AC/ PP复合塑料发泡正交实验的统计处理
• 4.4.1 正交实验结果的极差分析
• 4.4.2 回归模型的建立
• 4.5 本章小结
• 结论与展望
• 一、结论
• 二、展望与设想
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢