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微孔发泡聚合物泡孔形貌控制的研究进展

材料导报 2012年第11期26卷 69-74页

作者：曹晓苗杭祖圣应三九南京理工大学化工学院南京210094 南京工程学院材料工程学院南京211167

使用超临界流体技术制备微孔发泡聚合物,泡孔形貌是影响微孔聚合物性能的关键因素。针对微孔发泡聚合物泡孔形貌控制,即增加泡孔密度、减小泡孔直径、均化泡孔尺寸分布,从工艺条件、基体性质、共混改性、纳米添加剂、外加力场等影响因... 详细信息

使用超临界流体技术制备微孔发泡聚合物,泡孔形貌是影响微孔聚合物性能的关键因素。针对微孔发泡聚合物泡孔形貌控制,即增加泡孔密度、减小泡孔直径、均化泡孔尺寸分布,从工艺条件、基体性质、共混改性、纳米添加剂、外加力场等影响因素出发,综述了近年来微孔发泡聚合物泡孔形貌控制的研究进展;最后展望了微孔发泡聚合物的前景。

关键词：发泡泡孔形貌微孔聚合物超临界

聚丙烯微孔材料的泡孔形貌调控及其性能的研究

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聚丙烯微孔材料的泡孔形貌调控及其性能的研究

作者：闫海阔宁波大学

学位级别：硕士

聚丙烯(PP)微孔发泡材料具有较高的比强度、保温隔热性和尺寸稳定性,在建筑、运输、交通、生物医药等领域具有一定的应用价值和可观的发展前景。作为半结晶型聚合物,它的熔体强度低且结晶速率慢,很慢满足发泡所需要求,相对于大多数无定... 详细信息

聚丙烯(PP)微孔发泡材料具有较高的比强度、保温隔热性和尺寸稳定性,在建筑、运输、交通、生物医药等领域具有一定的应用价值和可观的发展前景。作为半结晶型聚合物,它的熔体强度低且结晶速率慢,很慢满足发泡所需要求,相对于大多数无定型聚合物来说发泡困难。超临界二氧化碳(scCO)环保来源于自然界且可循环使用,被誉为当代最清洁发泡剂。不同泡孔结构的微孔材料性能不同,为了全面深入的研究聚丙烯发泡材料的性能,本文利用自制的超临界模压及釜压发泡机,采用快速降压的方法制备出了聚丙烯微孔发泡材料。首先研究了工艺条件对泡孔形貌的影响,在足够长的饱和时间内,通过调节温度、压力、饱和时间及降压时间等,制得平均泡孔尺寸在5-120μm内的微孔材料。压力恒定时,随饱和温度增加,泡孔尺寸开始先增大后下降,相对密度则先下降后升高。温度一定时,增加压力,泡孔尺寸亦呈现增加趋势。增加降压时间,孔径变得较大且分布不均匀。而后,分别以平均孔径和相对密度为影响因素,制备相似孔径不同相对密度以及相似密度不同孔径等两类微孔材料进行力学性能分析。结果表明,相似密度的聚丙烯微孔发泡材料,断裂强度和模量随孔径的增大呈现减少的趋势。此外,当平均孔径在100μm以下时,较大的孔径具有较高的断裂伸长率。而当平均孔径大于100μm后,材料的断裂伸长率骤降,且孔径越大越容易断裂。本文最后研究了超临界CO发泡过程对聚丙烯晶型结构、晶态形貌、结晶热性能和发泡性能的影响。从饱和温度,饱和压力,饱和时间和降压时间方面入手,分别探究发泡各过程中的结晶行为。结果表明:聚丙烯材料在选取的21MPa二氧化碳饱和压力下,当饱和温度高于145℃且低于PP塑化后的熔点时,发泡后将有β晶生成。而在相同条件下饱和一定时间再冷却取出样品,或者常压下不同温度退火,均无β晶生成,这说明降压发泡过程是导致β晶生成的主要因素。我们进一步深入研究发现,若延长降压时间,未有β晶生成,因此较短的降压时间较高的饱和压力是形成β晶的关键。

关键词：聚丙烯超临界二氧化碳泡孔形貌力学性能结晶行为

发泡温度对泡沫铝复合板泡孔形貌及组织性能的影响

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轻合金加工技术 2022年第9期50卷 18-25页

作者：谷宁杰毛晓东李利王眉眉董学光中铝材料应用研究院有限公司北京102209

对采用包套轧制一粉末冶金法制备的泡沫铝复合板预制坏进行发泡,研究不同温度下预制坏芯层的发泡行为,并通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、力学试验机等对泡沫铝复合板的泡孔形貌、芯层组织、物相分布以及三点弯曲性能进行观测... 详细信息

对采用包套轧制一粉末冶金法制备的泡沫铝复合板预制坏进行发泡,研究不同温度下预制坏芯层的发泡行为,并通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、力学试验机等对泡沫铝复合板的泡孔形貌、芯层组织、物相分布以及三点弯曲性能进行观测。结果表明:复合板预制坏界面结合良好,芯层颗粒致密紧实,粉末实现了较高的合金化。当发泡温度为620℃时,芯层泡孔形貌最佳,孔壁组织均匀,气孔、夹杂缺陷较少,复合板具有最大的弯曲刚度和较高的极限破坏载荷,力学性能优异。

关键词：泡沫铝复合板发泡温度泡孔形貌力学性能

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解吸附时间对聚乳酸共混体系泡孔形貌的影响

价值工程 2015年第33期34卷 107-109页

作者：王雷西北工业大学理学院应用化学系西安710129

研究了在超临界CO2发泡过程中解吸附时间对聚乳酸与丁二醇-己二酸-对苯二甲酸共聚酯(PBAT)的二元体系以及添加LAK粒子(硫酸盐)的三元体系泡孔形貌的影响。结果表明,随解吸附时间的延长,各材料平均泡孔尺寸均不同程度地增大,泡孔密度减小... 详细信息

研究了在超临界CO2发泡过程中解吸附时间对聚乳酸与丁二醇-己二酸-对苯二甲酸共聚酯(PBAT)的二元体系以及添加LAK粒子(硫酸盐)的三元体系泡孔形貌的影响。结果表明,随解吸附时间的延长,各材料平均泡孔尺寸均不同程度地增大,泡孔密度减小;PBAT引起了非均相成核,降低了Gibbs自由能,减小了PLA泡孔尺寸,增大了泡孔密度;LAK粒子引起了空穴非均相成核,效果则更为明显,尺寸最小,但刚泄压时CO2浓度最高,未能发泡。

关键词：聚乳酸共混解吸附时间泡孔形貌

泡孔结构形貌对环氧树脂发泡材料抗压性能的影响

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高分子材料科学与工程 2018年第7期34卷 60-65页

作者：胡冬冬吕佳逊刘涛许志美郎美东赵玲华东理工大学化学工程联合国家重点实验室上海200237 华东理工大学材料科学与工程学院上海200237

采用超临界CO_2发泡制备了不同泡孔结构和形貌的环氧树脂发泡材料,通过万能材料实验机研究了其抗压性能。采用差示扫描量热分析考察了环氧树脂的固化程度;利用扫描电镜结合排水法密度测试,表征了泡孔形貌、泡孔尺寸、发泡密度及泡孔分布... 详细信息

采用超临界CO_2发泡制备了不同泡孔结构和形貌的环氧树脂发泡材料,通过万能材料实验机研究了其抗压性能。采用差示扫描量热分析考察了环氧树脂的固化程度;利用扫描电镜结合排水法密度测试,表征了泡孔形貌、泡孔尺寸、发泡密度及泡孔分布;研究了上述因素对发泡材料抗压性能的影响。结果表明,环氧树脂发泡样品的抗压性能随固化度的增大而增强;当样品完全固化时,闭孔环氧树脂发泡材料的抗压性能较开孔结构和破裂结构强,这与作为支撑结构的泡孔壁的形貌相关。对于闭孔结构的发泡材料,其抗压性能受泡孔尺寸的影响显著,泡孔尺寸越小,材料密度越大,其抗压性能越好。具有双峰泡孔分布的发泡材料,其抗压性能得以改善,较小的泡孔为发泡材料提供了更为致密的支撑骨架结构,比具有同样密度的大尺寸泡孔发泡材料的压缩性能更高。

关键词：环氧树脂发泡材料泡孔形貌抗压性能

微孔NC/TEGN/RDX复合材料的制备及力学性能

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含能材料 2019年第3期27卷 210-215,I0003页

作者：张硕丁亚军应三九南京理工大学化工学院江苏南京210094

以硝化纤维素(NC)、太根(TEGN)、黑索今(RDX)为含能基体,热塑性弹性体?甲基丙烯酸甲酯(MMA)为粘结剂,通过溶剂法挤压成型工艺,利用超临界二氧化碳(SC?CO_2)发泡技术制备了微孔NC/TEGN/RDX复合材料,通过扫描电子显微镜和简支梁冲击仪分... 详细信息

以硝化纤维素(NC)、太根(TEGN)、黑索今(RDX)为含能基体,热塑性弹性体?甲基丙烯酸甲酯(MMA)为粘结剂,通过溶剂法挤压成型工艺,利用超临界二氧化碳(SC?CO_2)发泡技术制备了微孔NC/TEGN/RDX复合材料,通过扫描电子显微镜和简支梁冲击仪分别研究了该复合材料的泡孔形貌和力学性能。结果表明,提高饱和压力有利于减小泡孔尺寸提高泡孔密度;随着发泡温度的增加,泡孔尺寸逐渐增大,泡孔密度呈现出先增大后减小的趋势;热塑性弹性体的含量由5%提高到15%时,冲击强度可提高37.74%;饱和压力为10～25 MPa时,微孔NC/TEGN/RDX复合材料的冲击强度由3.21 kJ·m^(-2)提高到4.31 kJ·m^(-2),但是随着发泡温度的增加,冲击强度却逐渐下降;泡孔尺寸、泡孔密度皆是影响微孔NC/TEGN/RDX复合材料力学性能的重要因素,致密均匀的泡孔结构可有效改善力学性能。

关键词：可燃复合材料超临界二氧化碳(SC-CO2) 微孔发泡泡孔形貌冲击强度

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碳纤维增强微孔可燃壳体的制备及性能研究

火炸药学报 2021年第1期44卷 96-100页

作者：刘慧娜应三九丁亚军顾晗南京理工大学化工学院江苏南京210094 南京理工大学特种能源材料教育部重点实验室江苏南京210094

为改善以黑索金(RDX)为含能组分、二醋酸纤维素(CA)为黏结剂的可燃壳体的力学性能,在此基础配方上添加适量碳纤维(CF),然后通过超临界二氧化碳(SC-CO2)发泡技术制备了微孔可燃壳体;采用扫描电子显微镜和落锤冲击试验机,分别研究了发泡... 详细信息

为改善以黑索金(RDX)为含能组分、二醋酸纤维素(CA)为黏结剂的可燃壳体的力学性能,在此基础配方上添加适量碳纤维(CF),然后通过超临界二氧化碳(SC-CO2)发泡技术制备了微孔可燃壳体;采用扫描电子显微镜和落锤冲击试验机,分别研究了发泡前后可燃壳体的断面形貌和力学性能。结果表明,添加适量的CF,可提高可燃壳体的冲击强度,且冲击强度随着CF添加量的增大而增大;当CF的质量分数为1.0%时,未发泡可燃壳体的力学性能最优,冲击强度由5.11kJ/m^(2)提高到8.20kJ/m^(2),增幅达60.47%;增大饱和压力、发泡温度和发泡时间都能够增大泡孔直径,但发泡温度高于130℃会导致泡孔合并;发泡将降低壳体的力学性能,但采用受限发泡制得的可燃壳体的冲击强度优于自由发泡法,当发泡时间为180s时,受限发泡的冲击强度由自由发泡时的5.93kJ/m^(2)升至6.34kJ/m^(2)。

关键词：材料科学可燃壳体微孔可燃壳体碳纤维 CF 冲击强度泡孔形貌超临界二氧化碳(SC-CO2)发泡技术

发泡工艺及超临界二氧化碳诱导结晶作用对聚碳酸酯发泡行为的影响

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材料导报 2020年第8期34卷 200-204页

作者：吴志昂郑晓平龚莉雯王璠杨子程张利包锦标宁波大学材料科学与化学工程学院宁波315211

采用超临界二氧化碳(scCO2)发泡制备聚碳酸酯(PC)微孔材料,系统研究了饱和温度、饱和压力、饱和时间以及scCO2对PC的诱导结晶作用对其发泡行为的影响。通过调节发泡工艺制备了不同发泡倍率的PC发泡材料,用扫描电镜(SEM)观察泡孔形貌,结... 详细信息

采用超临界二氧化碳(scCO2)发泡制备聚碳酸酯(PC)微孔材料,系统研究了饱和温度、饱和压力、饱和时间以及scCO2对PC的诱导结晶作用对其发泡行为的影响。通过调节发泡工艺制备了不同发泡倍率的PC发泡材料,用扫描电镜(SEM)观察泡孔形貌,结果表明,除了发泡温度和压力影响发泡行为外,饱和时间对PC发泡也具有较大影响。通过广角X射线衍射(WAXD)仪研究不同饱和时间下发泡材料的结晶度后发现,在一定温度和压力下,scCO2会诱导聚碳酸酯结晶,且结晶度随时间的延长而增加,而晶区的存在严重限制泡孔生长。只有在合适的饱和温度、饱和压力及饱和时间下,才能得到均匀分布的聚碳酸酯发泡材料。

关键词：聚碳酸酯超临界二氧化碳泡孔形貌诱导结晶

超临界CO_2对发泡PP/木粉复合材料性能的影响

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华东理工大学学报（自然科学版） 2016年第1期42卷 58-64,148页

作者：张桂新崔中纹任佳伟刘涛郭卫红华东理工大学材料科学与工程学院特种功能高分子材料及其相关技术教育部重点实验室上海200237 华东理工大学化工学院上海200237 安徽省石油化工新材料协同创新中心安徽安庆246011

以超临界CO2为发泡剂,对聚丙烯(PP)/木粉复合材料进行快速降压发泡,并通过扫描电镜进行泡孔形貌观测。通过控制变量法,研究了发泡温度、饱和压力、降压速率和木粉质量分数对发泡体系泡孔形貌的影响,从超临界CO2溶解过程、泡孔成核过程... 详细信息

以超临界CO2为发泡剂,对聚丙烯(PP)/木粉复合材料进行快速降压发泡,并通过扫描电镜进行泡孔形貌观测。通过控制变量法,研究了发泡温度、饱和压力、降压速率和木粉质量分数对发泡体系泡孔形貌的影响,从超临界CO2溶解过程、泡孔成核过程以及泡孔孔径增大过程三方面分别进行了分析,并结合反应条件研究了泡孔密度及泡孔孔径的变化规律及其机理。

关键词：木塑复合材料超临界CO2 发泡机理泡孔形貌