高發(fā)泡PET樹(shù)脂流變性能及泡孔結(jié)構(gòu)調(diào)控機(jī)制的研究.pdf

1、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一種高性價(jià)比的工程塑料。為了優(yōu)化PET樹(shù)脂相對(duì)單一的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮PET材料的優(yōu)勢(shì)性能，工業(yè)界和學(xué)術(shù)界開(kāi)始嘗試對(duì)PET在輕量化材料方面的應(yīng)用展開(kāi)研究。PET發(fā)泡材料在實(shí)現(xiàn)制品減重的同時(shí)保持了PET優(yōu)異的機(jī)械力學(xué)性能和物理化學(xué)特性。目前商用PET樹(shù)脂的相對(duì)分子質(zhì)量偏低，分子結(jié)構(gòu)基本呈線性，表現(xiàn)出較低的熔體黏度和較差的熔體彈性。使用此類PET樹(shù)脂難以獲得高發(fā)泡倍率的泡沫制品。此外，PET高的加工溫度也使發(fā)

2、泡劑在其中的溶解度偏低，且其較慢的結(jié)晶速率使泡孔定型速率變慢，這些因素都不利于制備性能優(yōu)異的微孔材料。本文圍繞高發(fā)泡倍率PET的制備和發(fā)泡過(guò)程中泡孔結(jié)構(gòu)的調(diào)控展開(kāi)研究。首先通過(guò)反應(yīng)擠出工藝制備出了高熔體彈性PET樹(shù)脂，獲得了發(fā)泡倍率高達(dá)30倍（飽和壓力15MPa）的泡沫;通過(guò)分析分子結(jié)構(gòu)-流變行為-發(fā)泡性能之間的關(guān)系，建立了以流變測(cè)試手段為中心的指導(dǎo)策略和預(yù)測(cè)手段;最后采用不相容共混的方法對(duì)泡孔的成核和生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行了調(diào)控，制備出了泡孔結(jié)

3、構(gòu)更加優(yōu)異的PET泡沫。各部分要點(diǎn)如下:
　　1、使用多官能團(tuán)環(huán)氧基擴(kuò)鏈劑(ADR)對(duì)商用瓶級(jí)PET樹(shù)脂進(jìn)行反應(yīng)擠出改性，并對(duì)改性PET的流變性能進(jìn)行了表征。選擇常用擴(kuò)鏈劑均苯四甲酸酐(PMDA)作為對(duì)比項(xiàng)，研究了擴(kuò)鏈劑種類，擴(kuò)鏈劑含量對(duì)改性產(chǎn)物黏彈性的影響，結(jié)果表明:擴(kuò)鏈劑含量越高，PET流變性能提高的程度越明顯;相對(duì)于PMDA改性PET，ADR改性PET具有更高的熔體彈性和更明顯的應(yīng)變硬化現(xiàn)象。為了進(jìn)一步提高改性PET的黏彈性

4、，采取了響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對(duì)反應(yīng)擠出工藝進(jìn)行了優(yōu)化。同時(shí)利用輔助擠出下CO2的增塑作用提高了擴(kuò)鏈反應(yīng)效率。
　　2、采用不同擴(kuò)鏈劑和擴(kuò)鏈工藝，制備出了不同分子結(jié)構(gòu)的PET。對(duì)線性PET，長(zhǎng)支鏈PET和微交聯(lián)PET的流變行為和發(fā)泡性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)熔體彈性高的微交聯(lián)PET發(fā)泡性能更好，以此獲得了發(fā)泡倍率30以上，泡孔密度108個(gè)/cm3以上，泡孔平均直徑約60μm的發(fā)泡材料。通過(guò)分析分子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)-流變行為-發(fā)泡性能之間的

5、關(guān)系。建立了以流變性能為中心的PET樹(shù)脂可發(fā)泡能力評(píng)價(jià)體系和分子改性策略。
　　3、采用共混工藝，研究了高密度聚乙烯（HDPE），低密度聚乙烯(LDPE)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)在PET中分散相結(jié)構(gòu)對(duì)共混體系發(fā)泡性能的影響，結(jié)果表明:不相容相界面能夠促進(jìn)泡孔成核，且界面張力越大，成核效果越明顯。采用環(huán)氧擴(kuò)鏈劑ADR原位增容了PET/(聚酰胺66)PA66共混體系，研究了增容作用對(duì)分散相界面以及共混泡沫泡孔結(jié)構(gòu)的影響。ADR不僅

6、增加了各相的黏彈性，同時(shí)強(qiáng)化了兩相間的界面粘合力。PA66作為第二相，其快速結(jié)晶的能力限制了泡孔的過(guò)分生長(zhǎng)，降低了泡孔尺寸，增加了泡孔密度。
　　4、使用單螺桿擠出機(jī)研究了PET的反應(yīng)擠出發(fā)泡過(guò)程。通過(guò)優(yōu)化發(fā)泡溫度、CO2注入量、機(jī)頭壓力、機(jī)頭結(jié)構(gòu)等工藝參數(shù)和設(shè)備參數(shù)，得到了平均泡孔直徑20-120μm，泡孔密度1×107-3×109個(gè)/cm3，發(fā)泡倍率5-27的發(fā)泡PET棒材。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了PET泡沫工業(yè)規(guī)模的中試生產(chǎn)線，利用PET