3.2.2  保压时间对泡孔结构的影响 14

3.2.3  发泡温度对产物密度和泡孔结构的影响 17

3.3  低温浸渍发泡法发泡PP/PE 21

结论和展望 23

致谢 24

参考文献 25

1  绪论

1.1  课题研究背景

聚合物发泡材料是指以聚合物为基础而其内部具有无数泡孔的材料，也可以视为以气体为填料的复合材料[1]，具有密度低、隔热、隔音性能好、比强度高等特点。作为第三大通用塑料聚丙烯（PP）具有上述优异性能外，还具有PP和PS不具有的环境友好性。PP发泡材料在包装、汽车、建筑等领域发挥重要作用，并且具有取代其他发泡材料的趋势[2,3]，因此近年来许多国家正大力发展其研究。但由于其发泡难度大，我国对于它的研究还停留在较浅的地步，因此迫切需要研究PP的发泡技术，为早日实现工业化奠定基础。

1.2  超临界CO2及发泡概述

    超临界流体相对于气体和液体具有许多有点，研究认为，气体的热力学活性受到饱和蒸汽压的限制，而液体的热力学活性则受到其在聚合物中的溶解度的约束。超临界流体的热力学活性可通过压力的改变加以控制，这样就为控制聚合物形貌和结晶度提供了一种可灵活可调的途径。

超临界二氧化碳是常用的超临界流体，在发泡领域被广泛使用，是21世纪以来PP发泡领域最重要的发泡剂。

由于超临界CO2对多数小分子有机化合物具有良好的溶解性，且由于临界温度近于常温（31.1℃）、临界压力不高（7.38MPa）、化学惰性、不污染环境，使其成为“绿色”介质[4]。超临界二氧化碳应用于高分子领域，可以用作各类聚合反应的介质，也可以利用它对高聚物的溶胀、溶解和渗透能力对聚合物进行改性[5]。

目前用超临界CO2作为发泡剂制备聚合物发泡材料的方法主要有间歇发泡法和连续挤出发泡法两种。其中间歇发泡法主要分为快速升温法和快速泄压法。快速泄压法[6]由Goel和Beckman提出，工艺过程如下：将原料放入充满CO2气体的高压釜中，温度控制在原料熔融温度左右，使CO2扩散进入原料中，当达到饱和状态后，使高压釜中的压力快速降低至常压，由于外部压力急剧下降，材料内部瞬间形成大量的气泡核并开始膨胀，取出样品放入冷水槽急冷，使其固化定型，得到发泡材料。由于高压和二氧化碳溶解过程长，使这一过程具有极大的挑战性。

Xu等[7]研究发现利用快速泄压法发泡PP，其发泡温度区间较小，仅为4℃.因此本论文对此方法稍加改变，对PP和PE的共混物进行了发泡操作。

1.3  PP、PP/PE发泡材料

聚丙烯(PP)相对于传统的发泡材料如聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)等，有许多优良的性能，越来越多的研究人员对PP发泡展开了研究[8~12]。而微孔塑料的优异性能与它的泡孔形态有着密切的关系。泡孔越均匀细密，微孔塑料的性能就越高；如果泡孔分布不均匀、大小不一，微孔塑料的性能就较差。由于熔体强度等因素的影响，PP泡沫塑料很难得到均匀的泡孔结构。大多数学者利用纳米粒子和共混改性来改善PP的发泡性能。黄汉雄和王建康[10]研究了纳米碳酸钙对PP发泡的影响，Rachtanapun[9]等人和Doroudiani[12]等人先后利用PE对PP进行共混改性，得到了较好的泡孔结构，并研究了不同组分比对结晶形态以及泡孔结构的影响。

共混改性是用于提高 PP体系发泡性能的一种简单有效的方法。在 PP共混体系进行发泡时，共混体系中的另外一相会影响 PP的结晶形态进而影响到发泡剂在共混物中的溶解度和扩散。共混可以改变PP结晶度，提高PP熔体强度，从而提高PP的发泡能力，方法主要有不同PP共混和PP/PE共混等。