检索结果-南通市图书馆

作者：熊奥南京理工大学

学位级别：硕士

为了研究微孔含能材料的挤出发泡工艺,本文以超临界二氧化碳(SC-CO)作为发泡剂,醋酸纤维素(CA)作为硝化棉(NC)代料,在单螺杆挤出机中制备了微孔含能材料,并通过大量实验探究了工艺条件对微孔结构的影响规律;通过狭缝流变仪对发泡条件下... 详细信息

为了研究微孔含能材料的挤出发泡工艺,本文以超临界二氧化碳(SC-CO)作为发泡剂,醋酸纤维素(CA)作为硝化棉(NC)代料,在单螺杆挤出机中制备了微孔含能材料,并通过大量实验探究了工艺条件对微孔结构的影响规律;通过狭缝流变仪对发泡条件下含能材料的流动性能进行了研究;最后基于POLYFLOW软件模拟了含能材料在挤出口模中的泡孔长大过程和压力分布情况。本文的研究结果对微孔含能材料,尤其是高燃速发射药、微孔发射药的连续化加工具有一定的指导作用。结果表明,随着SC-CO注气量的增加,发泡样品的密度ρ降低了0.15 g·cm,泡孔密度从1.48×10个/cm增加到了8.7×10个/cm,泡孔直径减小了18.6μm。随着醇酮溶剂用量的增加,孔隙率先增加了3.84%,随后降低至29.10%,泡孔直径增大了66.3μm,泡孔密度减小。提高螺杆转速使泡孔密度从5.6×10个/cm增加到了7.9×10个/cm,泡孔直径减小了55.6μm。随着模具温度的升高,泡孔直径增大了12.1μm,泡孔密度降低了46%,孔隙率增加了9.47%,当温度升至30℃后,孔隙率出现下降趋势。流变性能测试结果显示,随着CO注气量的增大,CA的黏度降低,流动性能提高,两传感器间的压降速率从1.12×10 Pa·s提高至1.35×10 Pa·s。挤出温度升高和溶剂比增加都会使CA的剪切黏度下降。螺杆转速的提高降低了SC-CO/CA的黏度,并使压降速率从1.27×10 Pa·s增加至4.457×10 Pa·s。泡孔长大过程的模拟结果显示,随着CO注气量增加,口模出口处的泡孔半径从32μm减小至7μm,口模出口处的流体密度也随之降低。口模温度从40℃升高至60℃后,口模出口处泡孔半径由12.5μm增大至43μm,模拟结果与实验结论具有良好的一致性。随着入口角的增大,口模入口处最大压力略微增加。毛细管段长度增加一倍,口模入口处最大压力从4.8×10Pa增加到了9.6×10 Pa,但压降速率基本不变。随着毛细管段直径从1 mm增加至4 mm,口模入口处最大压力从1.5×10 Pa减小至6.1×10 Pa,且压降速率显著降低。

关键词：微孔含能材料挤出发泡超临界二氧化碳泡孔形貌流动性能 POLYFLOW

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微孔可消失壳体的制备及性能研究

微孔可消失壳体的制备及性能研究

作者：刘慧娜南京理工大学

学位级别：硕士

本文为了改善以黑索今(RDX)为含能组分,醋酸纤维素(CA)为粘结剂的可消失壳体的力学性能,在其基础配方上添加适量的增塑剂和碳纤维(CF),分别研究了增塑剂和CF对可消失壳体力学性能的影响;然后,通过改变工艺条件研究了超临界二氧化碳(SC-... 详细信息

本文为了改善以黑索今(RDX)为含能组分,醋酸纤维素(CA)为粘结剂的可消失壳体的力学性能,在其基础配方上添加适量的增塑剂和碳纤维(CF),分别研究了增塑剂和CF对可消失壳体力学性能的影响;然后,通过改变工艺条件研究了超临界二氧化碳(SC-CO)在可消失壳体中的溶解性能,利用SC-CO发泡技术制备了微孔可消失壳体,研究了工艺条件对微孔可消失壳体泡孔形貌和力学性能的影响。研究结果表明:在实验范围内,添加增塑剂三醋酸甘油酯(GT)、柠檬酸三乙酯(TEC)均可以改善可消失壳体的加工性能和抗拉神强度,但对可消失壳体的抗冲击强度无明显提升。然而,添加CF对可消失壳体的抗冲击强度和抗拉伸强度均有很大的提高,添加量为1.0%时,可消失壳体的抗冲击强度和抗拉伸强度与基础配方相比,分别提高60.47%与79.90%。含1.0%CF的可消失壳体对SC-CO的吸附是分段进行的,在饱和时间为10 h左右基本达到吸附饱和,溶解量随着饱和时间、饱和压力、样品厚度的增加而增大,随着饱和温度的增加而减小。采用分步升温法制备微孔可消失壳体,其发泡程度大于快速卸压法,通过改变发泡条件,发现发泡温度和发泡时间不宜过高。微孔可消失壳体的表观密度、膨胀率和孔隙率的变化与发泡程度有关:膨胀率和孔隙率随着饱和压力、发泡温度、发泡时间的增加而增大,随着饱和温度的增加而减小,而表观密度的变化规律则相反。最后,通过受限模具和分步升温法制备含1.0%CF的微孔可消失壳体,研究表明:适当提高饱和压力和饱和温度可以提高微孔可消失壳体的抗冲击强度,在10 MPa～25MPa范围内,20 MPa时最大,为5.54 k J·m;在40℃～60℃范围内,50℃时最大,为5.69 k J·m。但是,抗冲击强度随着饱和时间、发泡温度和发泡时间的增加而降低,饱和时间在6 h、发泡温度在120℃～130℃、发泡时间在60 s较为合适。

关键词：微孔可消失壳体碳纤维超临界二氧化碳泡孔形貌力学性能

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聚乙烯醇发泡材料的制备及性能研究

聚乙烯醇发泡材料的制备及性能研究

作者：孙佳成宁波大学

学位级别：硕士

聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)由聚醋酸乙烯酯(PVAc)醇解而制得的,是一种生物可降解材料,由于其优异的性能在各个领域都有广泛的应用。超临界二氧化碳(scCO)是一种环保、廉价的发泡剂,因此将超临界发泡技术应用于聚乙烯醇中符合绿色... 详细信息

聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)由聚醋酸乙烯酯(PVAc)醇解而制得的,是一种生物可降解材料,由于其优异的性能在各个领域都有广泛的应用。超临界二氧化碳(scCO)是一种环保、廉价的发泡剂,因此将超临界发泡技术应用于聚乙烯醇中符合绿色环保的理念。本文采用模压发泡法制备了PVA泡沫并且比较了水溶液法和热加工法制备PVA泡沫的优缺点。为了进一步提升材料的发泡性能得到高发泡倍率、稳定泡孔结构的PVA泡沫,制备了PVA/SiO纳米复合材料和PVA/PLA共混物泡沫,研究了不同参数对材料发泡行为和力学性能的影响。本论文实验第一部分(第二章)分别采用水溶液法和热加工法制备PVA发泡前体,以scCO为发泡剂,通过模压发泡制备PVA泡沫,并研究了发泡工艺(发泡温度和饱和压力)对PVA泡沫发泡性能的影响。水溶液法主要利用PVA优异的水溶性,通过物理交联法制备了PVA水凝胶,在经过烘箱干燥和酒精干燥过程后得到密度范围在1.150 g/cm-1.170 g/cm内的PVA干凝胶即PVA发泡前体。热加工法则是采用甘油和乙二醇作为复配增塑剂来破坏PVA分子内和分子间氢键,获得一个较大熔融加工窗口。较热加工法,通过水溶液法/模压发泡法制备的到的PVA泡沫的泡孔密度更大,可能由于发泡温度较低以及水增加了体系中CO的溶解度,但是水溶液法制备发泡前体耗时长且水在体系中不稳定,发泡性能也相对较差。本论文实验第二部分(第三章)在热加工法的基础上,引入了纳米二氧化硅,制备了PVA/SiO纳米复合材料泡沫。TG和SEM结果表明制备的SiO羟基含量约为5.35%,其粒子约为150 nm而且均匀分散于材料中没有明显的团聚现象。与PVA泡沫相比,PVA/SiO纳米复合材料泡沫具有更小的泡孔孔径和更大的泡孔密度和相对密度。而且泡孔密度随着发泡温度的降低或者饱和压力的增加而增加。拉伸和DMA测试结果表明SiO对PVA具有增强作用,SiO的加入使Tg向更高的温度移动并且tanδ的峰高度降低。广角X射线衍射结果表明,纳米SiO的加入提高了PVA晶体在流动方向上的取向度,但降低了结晶度。为了进一步提高PVA材料的发泡性能,本论文实验第三部分(第四章)通过熔融共混法制备了PVA/PLA共混物泡沫。DMA和FTIR证明,共混物的相容性能较好以及原因可能是辛酸亚锡的加入使得PVA和PLA发生了酯交换反应,使共混物从相分离状态转变为相容状态。当辛酸亚锡质量超过1 g时,共混物发泡性能较好,这可能是由于当辛酸亚锡超过1 g时,PVA和PLA发生了酯交换反应,提高了共混物的发泡性能。拉伸结果表明,相比较于PVA,PVA/PLA共混物的拉伸强度几乎不变而断裂伸长率几乎增加了一倍。对于不同相对密度的共混物泡沫,随着相对密度的降低,共混物泡沫的拉伸强度和断裂伸长率都随之下降。

关键词：聚乙烯醇聚乳酸二氧化硅超临界二氧化碳泡孔形貌

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结构微孔增燃球扁药的制备与研究

结构微孔增燃球扁药的制备与研究

作者：尚文浩南京理工大学

学位级别：硕士

现代轻武器系统中,将球扁药作为其发射药装药可以在提供武器系统装药密度的同时,有效降低武器系统火焰温度,改善燃烧性能,进而明显地改善弹道性能,因为球扁药的此类性能,各个国家都将球扁药作为主要装药应用在轻武器系统中。本文以超临... 详细信息

现代轻武器系统中,将球扁药作为其发射药装药可以在提供武器系统装药密度的同时,有效降低武器系统火焰温度,改善燃烧性能,进而明显地改善弹道性能,因为球扁药的此类性能,各个国家都将球扁药作为主要装药应用在轻武器系统中。本文以超临界CO为物理发泡剂,通过分步升温法制备具有微孔结构的球扁药。通过制备不同工艺条件下的微孔球扁药,研究其对内部泡孔形貌的影响,同时以5.8制式药、Q45、Q56为原料制备具有微孔结构的球扁药,并通过密闭爆发器实验探索了工艺条件对燃烧性能的影响。具体研究内容如下：(1)以超临界CO在球扁药中溶解扩散原理、CO的溶解量测定原理为依据,应用重量法研究了工艺条件对CO在球扁药中的溶解量的影响,结果表明：CO的溶解量随着饱和压力的增大而增加,而随着饱和温度的升高而降低,双基球扁药中CO达到较高溶解量的工艺条件应为高压低温。(2)以分步升温法制备具有微孔结构的球扁药,研究了不同的解吸附时间对所制备的发泡样品内部形貌特征的影响。结果表明：随着解吸附时间的增加,微孔球扁药的泡孔密度、平均泡孔直径逐渐减小,微孔球扁药的皮层部分随着解析附时间的增加而变厚。(3)探索了发泡时间等条件对微孔球扁药泡孔结构的影响。实验结果表明：发泡过程中增加发泡时间,制备的微孔球扁药泡孔密度逐渐减小,而泡孔直径不断增大;随着发泡过程中发泡温度的升高,微孔球扁药的泡孔密度逐渐增加,泡孔直径也随之增大;在球扁药饱和过程中加入极化率较高的溶剂会使泡孔密度和直径均有所提高。(4)将以5.8制式药、Q45、Q56为原料制备的微孔球扁药进行中止燃烧实验和密闭爆发器实验,结果表明：微孔球扁药在依然遵循平行层燃烧定律。经过发泡制备的微孔球扁药达到最大压力的时间均短于未发泡样品,动态燃烧活度均高于未发泡样品。解吸附时间越长,达到最大压力的时间逐渐变长,动态燃烧活度降低;随着发泡时间的延长,微孔球扁药的燃烧时间先减小后增大,动态燃烧活度先增大后减小;随着发泡温度的升高,燃烧时间逐渐减小,动态燃烧活度增大。

关键词：超临界二氧化碳微孔球扁药溶解量泡孔形貌燃烧性能

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微孔球扁药的制备及其应用

微孔球扁药的制备及其应用

作者：尹汪龙南京理工大学

学位级别：硕士

球扁药因其装填流散性较好,生产工艺简单安全,一直是轻武器特别是小口径武器的主要推进能源。本论文采用超临界CO2发泡技术,通过工艺条件的控制,制备出了一种具有“皮-芯”结构的微孔双基球扁药,利用扫描电镜观察并研究了工艺参数(CO2... 详细信息

球扁药因其装填流散性较好,生产工艺简单安全,一直是轻武器特别是小口径武器的主要推进能源。本论文采用超临界CO2发泡技术,通过工艺条件的控制,制备出了一种具有“皮-芯”结构的微孔双基球扁药,利用扫描电镜观察并研究了工艺参数(CO2的溶解量、解析附时间、发泡温度)对微孔球扁药泡孔形貌的影响,然后利用微孔球扁药为原料,制备出一种高燃速整体药柱,并对其燃烧性能和力学性能进行了研究。研究结果表明：通过调节工艺参数,可以对微孔球扁药的内部泡孔形貌以及皮层厚度进行调控,当CO2的溶解量由11.880%上升到13.429%时,泡孔直径由4.32um增大到4.93um,皮层厚度由17.45um下降到10.50umm,而泡孔密度变化幅度不大。在发泡温度为100℃的条件下,当解析附时间从1min增加到20min时,泡孔密度由1.16×109cells·cm-3下降到0.4×108cells·cm-3,而泡孔直径变化不大。以微孔球扁药为原料,硝化棉为粘结剂,制备出整体药柱,当粘结剂含量为20%与25%时,整体药柱燃烧时间相当,燃烧速率也接近,但随着粘结剂含量增加到30%,整体药柱燃烧时间增加,燃烧速率降低。其次,随着成型压力增大,药柱的燃烧速度减小,燃烧时间增加。万能材料试验机测试结果表明,粘结剂含量和成型压力均能够影响整体药柱的力学性能。

关键词：超临界CO2 微孔球扁药泡孔形貌燃烧性能力学性能

注塑发泡制备聚丙烯基导电复合材料及其性能研究

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注塑发泡制备聚丙烯基导电复合材料及其性能研究

作者：田晟郑州大学

学位级别：硕士

目前导电高分子复合材料(conductive polymer composites,CPCs)被广泛应用于抗静电、电磁屏蔽、传感器等领域。然而注塑成型的CPCs制品内部导电填料容易沿着流动方向(In-plane,I-P方向)取向,造成制品厚度方向(Through-plane,T-P方向)的... 详细信息

目前导电高分子复合材料(conductive polymer composites,CPCs)被广泛应用于抗静电、电磁屏蔽、传感器等领域。然而注塑成型的CPCs制品内部导电填料容易沿着流动方向(In-plane,I-P方向)取向,造成制品厚度方向(Through-plane,T-P方向)的电导率下降。利用注塑发泡成型技术,通过泡孔结构的引入可以增强导电填料之间的搭接,促进导电网络的形成,并且泡孔结构还可以使沿着I-P方向取向的导电填料沿着泡孔生长的方向重新取向,增强T-P方向导电网络的形成。本文以聚丙烯(PP)作为基体,以碳黑(CB)和多壁碳纳米管(MWCNT)为导电填料,利用注塑发泡成型技术,重点研究注塑发泡成型对材料内部导电网络微观结构的影响机理,主要结果如下:(1)注塑发泡成型PP/CB样品的结构和性能。样品的T-P电导率和扫描电镜(SEM)测试结果表明,泡孔的存在能够减小CB聚集体之间的距离,促进导电网络的形成,故而发泡样品的T-P电导率高于实体样品。样品皮层和芯层的SEM和T-P电导率的测试发现,注塑样品皮层的T-P电导率远小于芯层,这是由于样品皮层充填过程中受到剪切作用的影响,使得皮层CB聚集体沿I-P方向取向。并且广角测试(WAXD)结果显示,样品皮层结晶程度较低,故而样品皮层的结晶行为对非晶区CB的挤压作用较小,这两个原因共同作用使得样品皮层的T-P电导率低于芯层。而对于发泡样品由于气体可以降低熔体黏度,减小熔体充填过程中所受的剪切力,故而发泡样品皮层的T-P电导率相较于实体样品有较大的提升,并且由于发泡样品芯层有大量泡孔结构,使得发泡样品芯层的T-P电导率也高于实体样品。样品力学性能的测试结果表明,较高的CB含量不利于样品力学性能的提升,而且发泡样品内的泡孔结构也会降低样品的力学性能。(2)注塑工艺对泡孔形貌以及样品T-P电导率的影响。通过改变注塑工艺制备一系列不同泡孔形貌的样品,并利用SEM和电阻仪对样品泡孔形貌和T-P电导率进行测试。研究结果表明,提高泡孔密度、增大芯层(发泡层)厚度有助于样品T-P电导率的提升,但是泡孔密度存在一个临界值,当泡孔密度过大时,样品T-P电导率反而有所下降。(3)注塑发泡成型PP/CB/MWCNT样品的结构和性能。样品T-P电导率的测试结果表明,混杂填料体系样品的T-P电导率明显高于单一CB填充体系的T-P电导率,这是由于在SEM图像中观察到样品内部存在MWCNT与CB形成的“葡萄串”型导电网络。此外实体样品近端位置的T-P电导率低于中端和末端位置的T-P电导率,通过偏光显微镜测试(POM)发现,实体样品沿着I-P方向剪切层(取向层)厚度逐渐降低,故而实体样品不同位置处的T-P电导率出现差异。而发泡样品不同位置的泡孔密度和皮层(未发泡层)厚度也具有明显差异,从而导致发泡样品不同位置处T-P电导率也出现差异,这将不利于导电高分子制品的实际应用。样品皮芯层SEM和T-P电导率的测试结果表明,样品皮层受到较大的剪切力,内部的MWCNT容易沿I-P方向取向和断裂,因此MWCNT含量的增加对样品皮层T-P电导率提升作用不明显。样品的力学性能测试结果表明,MWCNT的加入能够提高样品的力学性能,可以抵消由于泡孔存在对样品力学性能的破坏。

关键词：注塑发泡成型电导率导电网络混杂填料体系泡孔形貌

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聚乳酸的微孔发泡及其性能研究

聚乳酸的微孔发泡及其性能研究

作者：王明宁波大学

学位级别：硕士

近年来,随着国家越来越重视绿色发展,环境保护便成了重中之重。在加工技术层面,超临界发泡技术由于符合绿色环保等特点受到了人们大量关注;在高分子材料选择方面,人们关注更多的是可降解、合成时所需能耗低、对环境污染小的聚合物材料... 详细信息

近年来,随着国家越来越重视绿色发展,环境保护便成了重中之重。在加工技术层面,超临界发泡技术由于符合绿色环保等特点受到了人们大量关注;在高分子材料选择方面,人们关注更多的是可降解、合成时所需能耗低、对环境污染小的聚合物材料。聚乳酸是一种典型高分子可降解材料,基于绿色植物如土豆、玉米中提取制备的,它可以在自然环境条件下完全降解,并且只生成二氧化碳和水,所以它不会对环境造成污染,因而受到了更多研究人员的关注。然而聚乳酸在进行超临界二氧化碳发泡工艺过程中,由于其熔体强度低,耐热性性差,黏度大等缺点,容易出现并泡和泡孔塌陷现象,这些因素的存在使得聚乳酸的发泡变得困难。为了减小以上不利因素影响,同时制备出具有稳定泡孔结构,高泡孔密度,高发泡倍率的PLA发泡材料,本文通过利用自制的超临界二氧化碳高压釜发泡,合理调控发泡温度,饱和压力,饱和时间,制备并研究纯的聚乳酸和聚乳酸/聚己内酯发泡材料的性能。不同泡孔结构的微孔材料性能不同,为了全面深入研究纯聚乳酸发泡材料的性能,在试验中,首先通过调控发泡工艺(饱和压力、饱和时间、发泡温度)制备具有不同泡孔结构形貌的发泡材料。在同一足够长的饱和时间内,通过调节饱和温度和饱和压力,制备得到的纯PLA泡沫平均泡孔尺寸在2-30μm范围内变化。当压力恒定时,泡孔尺寸和开孔率都随着发泡温度的增加而增大;温度一定时,增加压力,泡孔尺寸呈现减小而开孔率具有增大的趋势。而后采取定量分析法分别分析泡孔尺寸、相对密度、开孔率对发泡材料的力学影响。结果表明,相似密度和开孔率的聚乳酸微孔发泡材料,平均泡孔尺寸对其拉伸和压缩性能影响很小;相似孔径和开孔率的微孔材料,断裂强度和断裂伸长率随相对密度的增加呈现了增加和减少。压缩强度和压缩屈服应力均呈现增加趋势。相似孔径和密度的发泡材料,断裂强度随着开孔率的增加而增加,断裂伸长率趋势不明显。然而综合分析了纯的聚乳酸发泡材料其开孔率高,其力学性能很差,很难达到生物组织工程的应用,所以本文还通过聚乳酸/聚己内酯共混聚合物发泡。分别做了质量比为60/40、70/30、80/20,结果发现质量比为60/40组分的泡沫很难发泡,虽然开孔率很高,但孔径太大,发泡倍率很低,很难工业应用;质量比为80/20混合物很难形成开孔结构;PLA/PCL(70/30)混合物发泡的泡沫拉伸强度和纯的PLA泡沫差不多,但拉伸断裂伸长率明显大的多,压缩强度随着饱和温度的增加而下降。

关键词：聚乳酸聚己内酯微孔发泡泡孔形貌力学性能

SBA-15类介孔粒子亲CO2修饰及其在PLA超临界CO2发泡中的应用

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SBA-15类介孔粒子亲CO2修饰及其在PLA超临界CO2发泡中的应用

作者：章月芳浙江工业大学

学位级别：硕士

聚合物微孔发泡材料是指具有直径小于10 μm的泡孔且泡孔密度在109-1015 cells/cm3的一种新型发泡材料,其在大幅度降低聚合物用量同时不会显著降低力学性能,甚至会提高材料的抗冲击性能和实用寿命,同时赋予材料低介电、低热传导等性能... 详细信息

聚合物微孔发泡材料是指具有直径小于10 μm的泡孔且泡孔密度在109-1015 cells/cm3的一种新型发泡材料,其在大幅度降低聚合物用量同时不会显著降低力学性能,甚至会提高材料的抗冲击性能和实用寿命,同时赋予材料低介电、低热传导等性能。通常来讲,微孔发泡的泡孔尺寸越小,泡孔密度越高,其力学、隔热等性能越高,在微孔发泡材料的制备过程中,添加异相成核剂能够降低泡孔尺寸,提高泡孔密度,已成为调控泡孔结构的主要方法。本论文提出将具有多孔结构的粒子用于聚合物超临界二氧化碳微孔发泡中,利用其高比表面积以及孔道结构实现发泡剂的富集以及“气穴结构”,从而实现低成核能垒和较高的异相成核效率,同时系统研究介孔二氧化硅粒子形貌、孔结构、表面能等结构对其在聚合物微孔发泡中异相成核作用的影响。首先选择商用型的介孔二氧化硅粒子(SBA-15),采用硅烷偶联剂KH550接枝、离子液体浸渍、含氟硅烷接枝方法对粒子表面及孔道进行亲二氧化碳修饰,并将改性后的介孔二氧化硅粒子用于聚乳酸(PLA)超临界二氧化碳发泡中。结果表明,几种亲二氧化碳修饰方法只有KH550接枝提高了介孔二氧化硅粒子对常压CO2的吸附值,其他修饰方法由于占据了孔道体积反而导致CO2的吸附量降低。改性后介孔二氧化硅粒子与聚乳酸复合后均能够较均匀的分散在聚合物基体中,但含氟硅烷改性的介孔二氧化硅粒子分散性略差。对复合材料进行超临界二氧化碳微孔发泡后对其泡孔结构分析发现,改性后的介孔二氧化硅粒子均起到了异相成核作用,降低了泡孔尺寸,提高了泡孔密度,同时膨胀比略有降低,对比几种不同改性介孔二氧化硅粒子的异相成核作用,发现含氟硅烷接枝的介孔二氧化硅粒子(SBA-15-F)具有最低的异相成核能垒和最高的成核效率,说明无机粒子与聚合物之间的界面能在异相成核过程中起到了关键作用。通过对PLA/SBA-15-F复合材料在不同发泡压力、发泡温度下进行发泡研究了发泡条件对介孔二氧化硅粒子异相成核作用的影响,结果表明介孔二氧化硅粒子在较低的发泡温度、发泡压力以及较高的泄压速率下具有更加显著的异相成核作用。本文还采用水热法合成了长度约为800 nm,宽约200 nm的纤维状SBA-15二氧化硅粒子,将其进行KH550和含氟硅烷接枝改性后用于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)超临界二氧化碳微孔发泡中,同样发现含氟硅烷接枝改性后异相成核作用大大提高,本部分研究还考察了 PMMA发泡复合材料的力学性能,发现其拉伸模量较纯聚合物发泡材料有所提高,但提高幅度与未发泡比相差不大,说明拉伸模量的提高主要来自于介孔二氧化硅粒子的增强,而泡孔结构的变化作用不大。进一步表明在相同的本体密度下,泡孔尺寸的降低和泡孔密度的提高并不会显著提高发泡材料力学性能。为了研究介孔二氧化硅粒子形貌对异相成核作用的影响,本文以水热法通过改变反应温度合成了三种不同形貌的SBA-15二氧化硅粒子,经含氟硅烷改性后用于PLA超临界CO2发泡,研究不同形貌SBA-15二氧化硅粒子对聚乳酸超临界CO2发泡的影响。结果表明,不同形貌的SBA-15加入到PLA中可以在发泡过程中起到异相成核作用,虽然都能增加其泡孔密度,减小泡孔尺寸,增大膨胀比,但是其影响效果不同,其中环状SBA-15的由于侧边具有一定的孔道结构,其成核效果较球状和棒状SBA-15二氧化硅粒子更为明显。

关键词：介孔二氧化硅粒子超临界二氧化碳发泡异相成核泡孔形貌

基于MuCell的聚丙烯微孔注塑成型及其力学性能研究

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基于MuCell的聚丙烯微孔注塑成型及其力学性能研究

作者：贾俊珂郑州大学

学位级别：硕士

聚丙烯(PP)发泡材料具有优良的力学性能、较好的环境适应性及耐热性,广泛应用于车辆和航空航天等领域。然而,PP属于半结晶聚合物,熔体强度较差,不利于均匀细密泡孔结构的形成,而且其冲击韧性较低,限制了PP微孔发泡材料的应用。为优化PP... 详细信息

聚丙烯(PP)发泡材料具有优良的力学性能、较好的环境适应性及耐热性,广泛应用于车辆和航空航天等领域。然而,PP属于半结晶聚合物,熔体强度较差,不利于均匀细密泡孔结构的形成,而且其冲击韧性较低,限制了PP微孔发泡材料的应用。为优化PP微孔发泡材料的泡孔形貌和力学性能,扩展PP微孔发泡材料的应用领域,本文基于MuCell微孔注塑成型技术进行了如下研究:首先,采用单因素实验法,研究了熔体温度、注射速度、背压和超临界流体(SCF)含量等微孔注塑成型工艺条件对纯PP微孔发泡材料发泡行为(泡孔尺寸和泡孔密度)和力学性能(拉伸、冲击和弯曲强度)的影响,结果表明,在减重均为10%的前提下,纯PP发泡试样相同位置处的表观密度在不同工艺组合下没有明显变化,充填近端均维持在0.775g/cm3左右,而充填远端在0.65-0.69g/cm3之间。随熔体温度升高,泡孔尺寸有先增后减的趋势,泡孔密度则呈现相反规律,充填远端泡孔密度普遍高于充填近端。随着注射速度和背压的增加,充填近端和远端的泡孔尺寸均有减小的趋势,而泡孔数量会有所增加;随着SCF含量的提高,泡孔尺寸明显降低,泡孔密度有增大的趋势。不同工艺条件下,未发泡试样的拉伸强度均保持在30MPa左右,发泡试样的拉伸强度在16-19 MPa之间,相对于未发泡试样,发泡试样拉伸强度下降比例可达36%-45%。发泡试样和未发泡试样的缺口冲击强度和弯曲强度分别维持在3 KJ/m2左右和31-34.3MPa之间,且发泡试样的冲击强度和弯曲强度一般大于未发泡试样。而后研究了POE、滑石粉对于PP复合微孔发泡材料发泡行为和力学性能的影响。加入POE后,PP/POE共混物的粘度增大,熔体流动速率下降,PP的熔体强度得到提升,改善了PP的发泡效果。随POE含量的提高,共混物发泡试样的泡孔平均直径呈先降低后增大的趋势,而泡孔密度呈相反趋势,当POE含量为15%时,泡孔的平均直径降至73.8μm,泡孔密度则达到13.1×105个/cm3,是其它组分下泡孔密度的5-7倍,且泡孔分布均匀,无明显合并和塌陷。发泡和未发泡试样的拉伸强度和弯曲强度均呈连续下降趋势,发泡试样的冲击强度在POE含量为25%时达到最大值18.24 MPa,而未添加POE时发泡试样的冲击强度仅有3.08 MPa。对于PP/POE/滑石粉共混物,滑石粉的加入对PP/POE共混物发泡效果的改善作用有限,但其整体发泡效果仍好于纯PP,在滑石粉含量为10%时,泡孔平均直径为142.7μm,泡孔密度为1.33×105个/cm3,泡孔形貌优于其它组分。此时发泡试样的拉伸强度达到最大值17.5MPa,随滑石粉含量提高,共混物发泡和未发泡试样的弯曲强度则有较大提升,分别可达33.57MPa和34.44MPa,而冲击强度均持续下降,但仍大于纯PP发泡试样的冲击强度。

关键词： MuCell 聚丙烯微孔发泡复合材料力学性能泡孔形貌

超临界流体异相成核微孔导向有序合并实验研究

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超临界流体异相成核微孔导向有序合并实验研究

作者：苏鹏南京理工大学

学位级别：硕士

本文在阅读大量文献的基础上,为改善双基发射药的燃烧性能,通过受限发泡引导聚合物微孔成型原理,采用超临界CO2流体分步升温工艺制备微孔双基发射药。利用扫描电镜观察并研究了饱和压力、饱和温度、发泡温度等发泡工艺参数及增塑剂含量... 详细信息

本文在阅读大量文献的基础上,为改善双基发射药的燃烧性能,通过受限发泡引导聚合物微孔成型原理,采用超临界CO2流体分步升温工艺制备微孔双基发射药。利用扫描电镜观察并研究了饱和压力、饱和温度、发泡温度等发泡工艺参数及增塑剂含量对微孔双基药内部泡孔形貌及力学性能的影响;通过密闭爆发器试验研究了具有不同泡孔形貌双基发射药燃烧性能。研究结果表明：通过调节受限发泡倍率可以实现微孔双基发射药泡孔尺寸、密度的调节及泡孔取向;受限发泡过程中,双基发射药泡孔呈椭球型,使材料在冲击过程能吸收更多能量,从而受限发泡微孔发射药相比自由发泡冲击强度大,发泡倍率越大,泡孔尺寸的越大,对应的抗冲强度则相应减小;受限发泡微孔发射药燃烧性能处于自由发泡和原样之间,发泡倍率越大,燃烧速度越大。同时发现,发射药增塑剂含量的变化、发泡温度、饱和压力等工艺也可以调节微孔双基药的泡孔形貌。密闭爆发器试验结果也表明,微孔双基药发泡后燃烧速度有明显提高。

关键词：微孔发射药超临界CO2 受限发泡泡孔形貌燃烧性能