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热塑性弹性体乙烯—辛烯共聚物（POE）发泡材料的制备及改性研究

作　者: 毛亚鹏
导　师: 戚嵘嵘
学　校: 上海交通大学
专　业: 材料学
关键词: 弹性体POE 发泡剂 性能 泡孔结构 改性
分类号: TB383.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


本论文采用模压成型化学发泡方法用过氧化二异丙苯（DCP）引发交联,偶氮二甲酰胺（AC）作为发泡剂对新型乙烯-辛烯热塑性弹性体（POE）进行发泡研究,主要对POE弹性体发泡材料的制备过程及改性进行了详细的研究。首先通过热重分析的方法（TGA）及无转子发泡硫化仪分析了未加及加入发泡促进剂后发泡剂的分解温度及硫化过程中扭矩的变化。结果表明:氧化锌（ZnO）及硬脂酸锌（ZnSt2）等发泡助剂的加入能有效地降低了发泡剂的分解温度,使其适合于POE的发泡;随着发泡剂AC用量的增加,平衡扭矩随发泡剂含量的增加而降低,当发泡剂超过一定量（11份）时发泡材料的硫化曲线变化很小。从硫化发泡曲线来看交联剂DCP的添加量有适当的范围:大于0份而小于2.6份。在170℃条件下,发泡剂和交联剂能够很好的匹配。然后,主要探讨了改变配方以及实验条件（温度）对POE发泡材料的制备及发泡制品的物理力学性能的影响。研究表明:发泡助剂ZnO对于成功制备POE发泡材料是必不可少的;随着发泡剂AC用量的增加,发泡体密度有减小的趋势,但当AC用量超过10份时密度的减小现象已不明显,当发泡剂添加量为13份,能够成功制备密度为0.057g/cm3超低密度POE发泡材料;POE发泡材料具有良好的耐水性,即使密度小于0.1g/cm3,材料的吸水率也不超过4‰;170℃条件下制备的发泡材料具有最好的综合力学性能;DCP含量小于0.6份和大于2.2份都难以成功制备POE发泡材料,密度和力学性能随DCP添加量的增加而增加,但达到一定程度后其物理力学性能变化趋于平缓;在对不同密度POE发泡材料的压缩性能的研究中发现,随着密度的减小,材料吸能效率峰值提高,对应的应力减小,并且吸能曲线跨度变得更宽,表明密度较小的材料在较宽的范围内有良好的吸能效果。在对POE发泡材料的高性能化研究中,尝试添加蒙脱土（MMT）、碳酸钙（CaCO3）和二氧化硅（SiO2）等并利用其补强特性以及无机填料固有的特性以期能提高POE发泡材料的力学性能、耐热性能以及降低成本。在POE/MMT泡沫材料的制备过程中发现,添加5份的相容剂POE-g-MAH和0.1份硅烷偶联剂KH560能改善MMT在POE基体中的分散程度和相容性,从而有效提高材料的物理学力学性能;添加一定量CaCO3不仅使材料的价格有所降低,材料的力学性能也得到一定程度的提高。SiO2的添加量在6-10Phr之间,泡沫材料的综合性能达到最佳。SEM观察POE发泡材料泡孔为闭孔结构,大小基本均匀,有少量不均匀泡孔出现。添加适量的MMT、CaCO3和SiO2无机填料能改善泡孔的均匀性,使泡孔直径变小和泡孔密度增加。本论文的工作为研究和制备POE发泡材料提供了简便有效的方法,对POE发泡材料的配方与工艺设计提供了指导,并且对材料的高性能化改性作了相应的初步研究,兼具理论意义和实用意义。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-12
第一章 前言  12-30
  1.1 发泡材料的概述  12-16
    1.1.1 发泡材料制备方法  12-13
    1.1.2 分类  13-15
    1.1.3 成泡原理  15-16
  1.2 热塑性弹性体的发展及其应用  16-17
  1.3 POE 简介  17-20
    1.3.1 POE 材料的应用  17-19
    1.3.2 POE 发泡材料的应用研究势在必行  19-20
  1.4 弹性体发泡材料的发展概况  20-24
    1.4.1 材料的制备工艺  21-22
    1.4.2 弹性体发泡材料的原料  22
    1.4.3 硫化剂体系  22-23
    1.4.4 发泡剂体系  23-24
    1.4.5 发泡剂助剂  24
    1.4.6 其它  24
  1.5 泡沫材料高性能化研究进展  24-26
    1.5.1 纤维增强泡沫材料  25
    1.5.2 粒子增强泡沫材料  25-26
    1.5.3 纳米微粒增强  26
    1.5.4 聚合物合金泡沫材料  26
  1.6 本文研究目的和内容  26-28
    1.6.1 新型热塑性弹性体POE 泡沫材料的制备  27
    1.6.2 对新型热塑性弹性体POE 泡沫材料改性研究  27-28
  参考文献  28-30
第二章 制备POE 发泡材料实验条件及配方研究  30-67
  2.1 引言  30
  2.2 实验部分  30-34
    2.2.1 主要原料  30-31
    2.2.2 实验仪器及设备  31
    2.2.3 试样制备  31
    2.2.4 性能测试及性能指标  31-34
  2.3 结果与讨论  34-62
    2.3.1 硫化与发泡的匹配研究  34-44
    2.3.2 POE 发泡材料的工艺、配方及性能研究  44-53
    2.3.3 SEM 对POE 泡沫材料泡孔微观结构观察及分析  53-54
    2.3.4 POE 发泡材料的压缩行为  54-62
  2.4 本章小结  62-64
  参考文献  64-67
第三章 POE 发泡材料的高性能化研究  67-90
  3.1 引言  67-68
  3.2 实验部分  68-69
    3.2.1 主要原料  68
    3.2.2 实验仪器及设备  68
    3.2.3 试样制备  68
    3.2.4 性能测试及性能指标  68-69
  3.3 结果与讨论  69-86
    3.3.1 POE/NANO-MMT 复合发泡材料的制备与性能研究  69-77
    3.3.2 轻质碳酸钙（CACO_3）对发泡材料的制备与性能影响研究  77-84
    3.3.3 SiO_2 对POE 发泡材料性能影响研究  84-86
  3.4 本章小结  86-88
  参考文献  88-90
第四章 全文总结  90-92
研究展望  92-93
致谢  93-94
攻读硕士期间已发表及准备中的论文  94

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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