超臨界CO2發(fā)泡連續(xù)擠出PLA泡沫塑料的工藝研究.pdf

1、聚乳酸(PLA)是一種用途廣泛的高分子材料，由植物資源（如玉米）為原料制成，具有良好的生物可降解性和再生性，是公認(rèn)的環(huán)境友好型材料。一般的泡沫塑料具有質(zhì)量較輕、沖擊強(qiáng)度高、比強(qiáng)度高、隔熱性能良好，隔音性能好、吸濕性能較強(qiáng)等許多優(yōu)良的性能。PLA泡沫塑料兼有環(huán)保性材料和泡沫塑料的相同性能。PLA泡沫塑料具有良好和廣闊的應(yīng)用前景，符合當(dāng)前人們所倡導(dǎo)的綠色環(huán)保概念和可持續(xù)發(fā)展的大趨勢。因此，近年來PLA泡沫塑料的研究倍受關(guān)注，得到很快的開發(fā)研

2、究，在包裝和生活消費(fèi)品等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
　　本文將進(jìn)行聚乳酸的連續(xù)擠出發(fā)泡實(shí)驗(yàn)，研究在以超臨界CO2為發(fā)泡劑的情況下和在不同發(fā)泡工藝條件下，制備聚乳酸發(fā)泡樣品。本研究先分析各種不同的發(fā)泡工藝條件對聚乳酸發(fā)泡樣品的膨脹率的影響及對聚乳酸泡沫的泡孔形態(tài)、泡孔密度、發(fā)泡性能以及力學(xué)性能的影響。然后，研究了滑石粉的添加對PLA泡孔密度，泡孔形態(tài)和發(fā)泡性能的影響。通過改變發(fā)泡工藝條件改善PLA泡沫塑料的泡孔形態(tài)和力學(xué)性能，找出最優(yōu)

3、的發(fā)泡工藝條件。
　　在連續(xù)擠出發(fā)泡聚乳酸的過程中，對模頭溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、干燥性以及成核劑進(jìn)行了不同的設(shè)置，并制得發(fā)泡樣品，對所得的發(fā)泡樣品進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明在同一模頭溫度下，不同的螺桿轉(zhuǎn)速對聚乳酸的膨脹率的影響不同，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速達(dá)到本實(shí)驗(yàn)設(shè)定的最高轉(zhuǎn)速時(shí)，得到的聚乳酸樣品的膨脹率最大，這符合剪切能成核理論，即剪切能的存在將使氣泡成核的Gibbs自由能相對減少，因此有利于提高氣泡成核速率;其次研究了模頭溫度對聚乳酸的發(fā)泡性能的影

4、響，聚乳酸熔體的粘彈性是由溫度來控制的，由于模頭溫度較高使得聚乳酸熔體的粘性和彈性降低，導(dǎo)致在擠出過程中，氣體逸出和泡孔合并，因此模頭溫度升高影響了聚乳酸樣品的膨脹率和聚乳酸泡孔的結(jié)構(gòu)均勻性，從而降低了聚乳酸的發(fā)泡性能;在本實(shí)驗(yàn)中還研究了水分對聚乳酸發(fā)泡性能的影響。由聚乳酸的合成過程可知，聚乳酸的合成是由乳酸分子脫水而成，該過程是個(gè)平衡過程，由于水分的存在將會使聚乳酸的合成過程向反方向進(jìn)行，使得聚乳酸分子的發(fā)生水解，降低了聚乳酸分子量，

5、從而降低了聚乳酸的發(fā)泡性能;最后，加入滑石粉，進(jìn)行聚乳酸樣品的擠出實(shí)驗(yàn)，得到的樣品的膨脹率明顯比純的聚乳酸的發(fā)泡樣品的膨脹率要高，這是由于成核劑的加入，起到了異相成核的作用，因而使熔體成核點(diǎn)明顯增加，從而加強(qiáng)了聚乳酸的發(fā)泡性能。在文章最后還對發(fā)泡樣品的力學(xué)性能進(jìn)行了測試，得出四種發(fā)泡條件對樣品力學(xué)性能的影響。
　　聚乳酸發(fā)泡材料已經(jīng)越來越廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。發(fā)泡方法的研究具有很長遠(yuǎn)的意義。使用超臨界二氧化碳連續(xù)擠出發(fā)泡聚乳酸的方