聚乳酸（Polylactide,PLA）環(huán)境友好、生物相容性良好、可降解、可再生、強度高、模量高,被譽為傳統(tǒng)石油基塑料的理想替代品。通過超臨界流體微孔發(fā)泡技術(shù)在PLA內(nèi)部產(chǎn)生微孔結(jié)構(gòu),可以提高韌性,實現(xiàn)輕量化,降低成本。木粉作為天然生物質(zhì)材料,與PLA復(fù)合再進行發(fā)泡加工能夠得到一種全降解微孔發(fā)泡復(fù)合材料,并且木粉能夠減小泡孔尺寸、提高泡孔密度、同時對發(fā)泡材料具有一定的增強作用。但是,PLA基體屬于半結(jié)晶性聚合物、結(jié)晶速率慢、熔體強度低,高的木粉填充量也會破壞基體的連續(xù)相結(jié)構(gòu),這些因素都不利于制備具有良好泡孔結(jié)構(gòu)的微孔發(fā)泡PLA/木粉復(fù)合材料。本文設(shè)計“高溫保壓,低溫發(fā)泡”發(fā)泡工藝,并優(yōu)化了 PLA發(fā)泡的工藝參數(shù);確定了木粉能有效促進泡孔異相成核的添加量,研究了木粉周圍的泡孔生長方式;最后分別通過擴鏈改性以改善基體的熔體強度以及通過和柔性聚合物共混改善基體黏彈性,制備了具有良好泡孔結(jié)構(gòu)的微孔發(fā)泡PLA/木粉復(fù)合材料。論文主要研究結(jié)果如下:在PLA熔融溫度以上（180 ℃）飽和20 min能夠促進超臨界C02在PLA基體中的擴散和溶解,在PLA結(jié)晶溫度范圍內(nèi)（90-120 ℃）飽和20 m... 

【文章來源】：東北林業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

超臨界流體微孔發(fā)泡原理示意圖fuel

１．２．２．１高壓釜間歇發(fā)泡法??高壓釜間歇發(fā)泡法是聚合物微孔發(fā)泡加工最早采用方法。１９８１年麻省理工學(xué)院的??Ｍａｒｔｉｎｉ最先采用間歇法制備微孔塑料，隨后Ｃｏｌｔｏｎ等對間歇發(fā)泡進一步的改進，圖１－２??為Ｎｏｆａｒ課題組設(shè)計的可視化間歇高壓釜發(fā)泡裝置示意圖［２７］。其成型過程主要包括兩個??步驟：一是超臨界流體均勻地溶解擴散至聚合物基體中，形成均相體系：二是通過快速??升溫或者快速卸壓的方式，誘導(dǎo)泡孔成核、長大及定型。按照誘發(fā)熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)的??方法又可分為快速升溫法發(fā)泡以及快速卸壓法發(fā)泡�？焖偕郎匕l(fā)泡是指在低溫高壓下飽??和一段時間，然后緩慢卸壓，使聚合物中充滿大量的氣體分子；然后置于高溫油浴使體??系溫度快速升高，聚舍物中氣體溶解度的降低和膨脹促進泡孔成核及長大；最后置于水??中使得泡孔定型�？焖傩秹喊l(fā)泡是指在高溫高壓下形成兩相均勻體系；然后快速卸壓

１－２．２．３連續(xù)擠出發(fā)泡??上世紀(jì)九十年代初，Ｐａｒｋ等成功開發(fā)了連續(xù)擠出發(fā)泡設(shè)備，大大提高了生產(chǎn)效??率，實現(xiàn)了聚合物微孔發(fā)泡材料的工業(yè)化量產(chǎn)。圖１－４所示的是擠出發(fā)泡成型裝置示意??圖［２８］，聚合物從加料斗加入擠出機后，經(jīng)過擠出螺桿壓縮，熔融塑化之后，與注氣口注??入的氣體相混合，在螺桿剪切混合作用下形成聚合物熔體／氣體均相體系，然后通過擠??出機頭口模的快速卸壓得到微孔發(fā)泡制品。擠出發(fā)泡過程可以劃分為三個階段：聚合物??熔融塑化、聚合物熔體／氣體均相體系形成、離模微孔發(fā)泡。通常需要在機頭與口模之??間添加靜態(tài)混合器單元提高混合效果。此外，由于超臨界流體具有液體的密度，氣體的??流動性，在注入發(fā)泡劑時采用超臨界流體能進一步提高熔體對氣體的溶解速率，并且能??在更短的時間內(nèi)形成聚合物熔體／氣體均相體系。擠出發(fā)泡成型通常也是通過氣熔體系??快速卸壓過程產(chǎn)生氣泡核進而產(chǎn)生微孔，因此需要在擠出機頭部位安裝快速卸壓成核裝??置。??ｃｌ??Ｉ?ｊ?ｆｉｒｓｔ??ｓｙｒｉｎｇｅ?ｎ?￣３—：丨?ｅｘｔｒｕｄｅｒ??ｇａｓＩ?ｄｉｅ??ＰｕｍＰ?＾ｆｆｉ＿ｇｅａｒ?ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ?．??—＿ｐｕｍｐ??￣［＊Ｖ／?／／?／／?／／??ｓ

【參考文獻】：
期刊論文
[1]超臨界CO2對發(fā)泡PP/木粉復(fù)合材料性能的影響[J]. 張桂新,崔中紋,任佳偉,劉濤,郭衛(wèi)紅.  華東理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(01)
[2]超臨界流體制備微發(fā)泡聚合物材料的研究進展[J]. 翟文濤,余堅,何嘉松.  高分子通報. 2009(03)

博士論文
[1]長鏈支化聚乳酸體系結(jié)晶動力學(xué)研究[D]. 白靜.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[2]超臨界二氧化碳在聚烯烴共混物發(fā)泡及加工中的應(yīng)用研究[D]. 王坤.中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所 2016
[3]壓力誘導(dǎo)流動加工增強增韌結(jié)晶聚合物及其微孔發(fā)泡研究[D]. 付大炯.華南理工大學(xué) 2016
[4]微孔發(fā)泡聚乳酸泡孔結(jié)構(gòu)調(diào)控及性能研究[D]. 余鵬.華南理工大學(xué) 2015
[5]聚乳酸多孔支架制備及泡孔結(jié)構(gòu)與形態(tài)的研究[D]. 陳斌藝.華南理工大學(xué) 2014
[6]低熔體強度結(jié)晶型聚合物CO2發(fā)泡過程設(shè)計和控制[D]. 李大超.華東理工大學(xué) 2012

碩士論文
[1]聚乳酸超臨界二氧化碳發(fā)泡研究[D]. 肖千珍.華南理工大學(xué) 2012
[2]超臨界CO2制備聚乳酸發(fā)泡材料成型技術(shù)研究[D]. 晏夢雪.華南理工大學(xué) 2011



本文編號：2909491