高韌性聚烯烴微發(fā)泡結(jié)構(gòu)材料的研究.pdf

1、聚烯烴微發(fā)泡結(jié)構(gòu)材料具有優(yōu)異的性能和廣闊的應(yīng)用前景，聚烯烴注塑微發(fā)泡成型相比于傳統(tǒng)的注塑成型具有減少聚合物材料使用量、提高制品尺寸穩(wěn)定性和低注塑壓力等優(yōu)點，在工業(yè)界和學(xué)術(shù)界中引起了廣泛的研究興趣。眾所周知，力學(xué)性能是聚烯烴微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)材料使用的主要性能指標(biāo)，而聚烯烴微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能主要決定于微孔的形態(tài)、直徑、密度、分布及材料的組成和結(jié)構(gòu)。加入納米無機粒子和纖維制備聚烯烴微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)材料并控制微孔形態(tài)、直徑、密度和分布的研究已比

2、較深入，但彈性體加入制備高韌性聚烯烴微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)材料并對其發(fā)泡行為和力學(xué)性能的研究較少，尤其是微孔快速長大過程中形成的泡孔壁微觀取向結(jié)構(gòu)對力學(xué)性能的影響和增韌機理的研究很少有報道。因此，彈性體對聚烯烴微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)材料發(fā)泡行為的影響及泡孔壁微觀取向結(jié)構(gòu)的增韌機理有待深入研究。
　　本文利用注塑成型體積可控裝備制備聚烯烴微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)材料，分析聚烯烴微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)材料沖擊斷裂形貌與沖擊性能的關(guān)系，利用刻蝕技術(shù)分析取向微觀結(jié)構(gòu)的取向行為及取

3、向結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的關(guān)系，從而進一步研究取向微觀結(jié)構(gòu)與沖擊強度的關(guān)系，得到取向微觀結(jié)構(gòu)增韌機理。因此，本論文主要研究內(nèi)容為以下三個方面：(1)采用熔融共混改性制備聚丙烯/粉末橡膠微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)材料，利用化學(xué)刻法和SEM觀察橡膠粒子的分散行為，考察橡膠粒子及PP-g-MAH相容劑對發(fā)泡行為以及力學(xué)性能的影響，探究橡膠粒子對聚丙烯微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)材料的增韌機理。(2)選用兩種彈性體和高密度聚乙烯(HDPE)制備高韌性聚丙烯/彈性體微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)材料，

4、研究彈性體對其發(fā)泡行為及力學(xué)性能的影響。(3)利用不同的刻蝕方法研究聚丙烯(PP)基體、乙烯-辛烯彈性體(POE)和HDPE在微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)材料中微觀結(jié)構(gòu)，分析泡孔壁的微觀取向結(jié)構(gòu)帶來的力學(xué)性能變化，并探究了PP/HDPE/POE復(fù)合材料在不同溫度下沖擊性能與斷裂形貌的關(guān)系，深入研究泡孔壁微觀取向結(jié)構(gòu)對沖擊強度的影響機理。
　　結(jié)果表明：(1)粉末橡膠CNBR和NBR可以顯著改善微孔發(fā)泡聚丙烯材料的泡孔結(jié)構(gòu)，降低泡孔直徑，增加泡孔密

5、度，提高微孔發(fā)泡聚丙烯結(jié)構(gòu)材料的缺口沖擊強度；相容劑PP-g-MAH可以改善粉末橡膠在PP基體中的分散性，提高PP基體的結(jié)晶起始溫度，可制得泡孔結(jié)構(gòu)更均勻細化的聚丙烯微發(fā)泡結(jié)構(gòu)材料，并可進一步提高微發(fā)泡聚丙烯材料的沖擊韌性。(2)彈性體的加入可以改善微發(fā)泡聚丙烯復(fù)合材料的泡孔結(jié)構(gòu)，且可以顯著提高聚丙烯復(fù)合材料的沖擊強度，2095彈性體和 POE彈性體對聚丙烯復(fù)合材料的增韌效果最佳；在聚丙烯/彈性體復(fù)合材料中加入適量 HDPE可協(xié)同增韌大

6、幅度提升復(fù)合材料的韌性，當(dāng) PP/HDPE/2095和 PP/HDPE/POE質(zhì)量比為50/30/20時，其微孔發(fā)泡材料的缺口沖擊強度比純PPT30S微發(fā)泡材料分別高5.38倍和5.63倍。(3)在泡孔快速長大的過程中，POE彈性體在泡孔壁仍然呈小顆粒分布，而基體PP和HDPE沿泡孔壁可取向分別形成獨特的微觀結(jié)構(gòu)——微纖和平面二維片狀取向結(jié)構(gòu)。(4)沿泡孔壁取向的基體PP和HDPE生成微纖和平面二維片狀取向結(jié)構(gòu)使得PP/POE和PP/H