发泡聚丙烯母料的制备及发泡性能研究

摘要......................................................................................................................I ABSTRACT ........................................................................................................... II 第1章绪论. (1)

1.1课题背景及研究的目的和意义 (1)

1.2聚合物发泡理论 (2)

1.2.1 聚合物/气体形成均相体系 (2)

1.2.2 诱导成核 (3)

1.2.3 气泡长大和稳定 (3)

1.2.4 发泡剂 (4)

1.3聚丙烯发泡材料的制备技术 (6)

1.3.1 模压发泡法 (6)

1.3.2 挤出发泡法 (7)

1.3.3 注射发泡法 (8)

1.3.4 EPP珠粒模塑成型 (8)

1.4发泡聚丙烯母料的制备方法 (9)

1.4.1 制备长支链PP (9)

1.4.2 交联改性 (10)

1.4.3 添加其他聚合物共混改性 (10)

1.4.4 添加无机填料改性 (11)

1.5聚丙烯发泡制品的应用 (11)

1.6本文的主要研究内容 (12)

第2章实验内容与方法 (13)

2.1实验原料及仪器设备 (13)

2.2发泡聚丙烯母料的制备 (14)

2.3发泡聚丙烯母料的测试分析 (14)

2.3.1 流变行为的测试 (14)

2.3.2 差示扫描量热分析(DSC) (15)

2.3.3 SEM观察无机填料在PP基体中的分散状态 (16)

2.4EPP珠粒的制备及分析评价 (16)

2.4.1 宏观密度和发泡倍率 (16)

2.4.2 EPP珠粒微观泡孔结构观察与分析 (17)

第3章发泡聚丙烯母料的制备 (18)

3.1引言 (18)

3.2SiO2/PP母料的制备及测试分析 (19)

3.2.1 SiO2在PP中的分散性 (20)

3.2.2 SiO2/PP母料的熔融行为和结晶行为 (21)

3.2.3 SiO2/PP母料流变行为的测试 (22)

3.3BF/PP母料的制备及测试分析 (24)

3.3.1 BF在PP中的分散性 (25)

3.3.2 BF/PP母料的熔融行为和结晶行为 (26)

3.3.3 BF/PP母料流变行为的测试 (28)

3.4EVA/PP母料的制备及测试分析 (29)

3.4.1 EVA/PP母料的熔融行为和结晶行为 (31)

3.4.2 EVA/PP母料流变行为的测试分析 (32)

3.5ABS/PP母料的制备及测试分析 (34)

3.5.1 ABS/PP母料的熔融行为和结晶行为 (35)

3.5.2 ABS/PP母料流变行为的测试分析 (36)

3.6本章小结 (38)

第4章聚丙烯母料的EPP珠粒的制备 (39)

4.1EPP珠粒的制备工艺 (39)

4.2发泡温度对母料发泡行为的影响 (39)

4.2.1 发泡温度区间的确定 (40)

4.2.2 发泡温度对发泡倍率的影响 (49)

4.2.3 发泡温度对泡孔尺寸和泡孔密度的影响 (50)

4.3发泡压力对改性母料发泡行为的影响 (52)

4.4改性母料发泡行为对比分析 (54)

4.5本章小结 (55)

结论 (57)

参考文献 (58)

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明和使用权限 (63)

致谢 (65)

哈尔滨工业大学理学硕士学位论文

第1章绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

Stevenson[1]首先提出了泡沫塑料的观点，目的是为了通过减少塑料的使用量来降低生产成本、提高制品的抗冲击性。引入的泡孔能够钝化聚合物中的裂纹尖端，增大裂纹扩展所需要的能量，从而保证聚合物制品的韧性。泡沫塑料是指大量气体以微孔的形式分散在塑料中形成的材料[2]，具有密度小、隔热性、隔音性效果好、吸收载荷性好、比强度高等优点，在包装、建材、以及很多高科技领域中应用广泛。

已经实现工业化生产和应用的聚合物泡沫材料主要有聚苯乙烯(PS)[3]、聚氨酯(PU)[4]和聚乙烯泡沫[5]。PS泡沫的制备过程中会采用氟氯碳化物破坏大气臭氧层，而且它的垃圾制品在大气环境中不易腐烂、而且难回收，国际环保组织曾严格限制了PS的使用；PU泡沫材料中存在对人体有害的物质，无法再回收利用；而PP发泡材料则有很多优点，例如PP的力学强度高于PE、抗冲击性能比PS好、耐高温性能好、密度小、可回收利用。

国际和国内市场认为PP发泡产品具有很大的市场应用空间，国际上如日本、美国等一些发达国家已经可以工业化生产PP的发泡制品，但是国内还没有生产厂家拥有独立的生产技术。配位聚合生成的聚丙烯是高度结晶的线性结构，而且由于催化作用不能产生次级活性中心使分子量分布较窄，PP 的软化温度与熔融温度接近，当温度高于熔融温度时，熔体强度急剧减小，如下图1-1所示，HMSPP的熔程范围比PP的宽，且完全熔融后的熔体强度比PP大，而改性后的高熔体强度聚丙烯(HMSPP)的熔体强度随着温度的升高呈现缓慢下降的趋势，并一直高于PP的熔体强度，纯PP的发泡温度区间仅为4℃左右[6]，而HMSPP的发泡温度区间可以扩展到10℃以上，纯PP的发泡温度区间范围小于HMSPP发泡温度区间范围。

图1-1 PP和HMSPP的熔体强度随温度的变化