成核剂对生物可降解聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)发泡材料性能的影响
Effect of Nucleating Agents on Property Poly Biodegradable(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate)foam
塑料制品的发展趋势是如何减轻对环境的压力.聚羟基脂肪酸酯(PHA)一种新型的生物可降解高分子材料,PHA具有与高分子塑料类似的物理和化学特性,并且PHA的气体相隔性、生物相容性、非线性光学性?生物可降解性、压电性等众多高优异性能是高分子塑料所不具备的.因此PHA成为现代塑料制品的研究热点.聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)(P34HB)是PHA的第四代产品.与其他PHA产品相比,共聚单元4HB的引入不仅提高了材料的韧性和冲击强度,在价格上也更低一些,但是仍高于其他以石油为原料的传统塑料材料.所以本论文选择研究P34HB发泡材料,以达到轻量化、降低体积价格,同时降低热导率、增强缓冲性能、提高阻隔声音能力的目的.P34HB在加工和性能上存在着缺点,例如:(1)热稳定性差,容易水解;(2)加工窗口较窄,加工成型十分困难;(3)结晶速率太慢致使加工的成型周期过长;(4)熔体强度低等.为了解决P34HB在加工和性能上存在的缺点,本论文以P34HB为基体树脂,采用化学改性和物理改性的方法,向材料中加入交联剂与成核剂,采用模压化学发泡法制备P34HB发泡材料.本论文通过力学性能测试,确定了制备P34HB发泡材料的优化的工艺条件为:首先将各种原料干燥24h后经高速共混机混合均匀;其次加入到双辊开炼机上进行熔融共混,混合温度为90100℃,混合时间510min,塑炼成片;再在平板硫化机上进行模压发泡,温度150℃,压力为10MPa,时间为6分钟,最后制得P34HB发泡板材.通过SEM和图像分析软件(Image Pro-Plus 6.0)分别观察了发泡材料的泡孔形态及泡孔直径的分布规律,得到了泡孔分布均匀且大小统一的闭孔材料.通过TGA对材料的热性能进行了分析,发现交联剂能够有效的提高材料的热稳定性.通过XRD对发泡材料的结晶性能进行了分析,发现成核剂的加入能够有效的提高材料的结晶度.在本论文中,选用的发泡剂分别为碳酸氢钠(NaHCO3)和偶氮二甲酰胺(AC)+氧化锌(ZnO)复配发泡剂.研究发现:(1)以NaHCO3为发泡剂时,交联剂过氧化二异丙苯(DCP)所占份数为2%时,泡沫材料的力学性能和发泡效果最佳,其拉伸强度和冲击强度分别为5.68Mpa和0.84J/cm-2,具有的泡孔密度为27.87个/mm3,平均直径为247.84μm.(2)以自制的ZnO+AC为复配发泡剂时,DCP所占份数为2%时,泡沫材料的力学性能和发泡效果最佳,其拉伸强度和冲击强度分别为6.01Mpa和4.00J/cm-2,其具有的泡孔密度为83.86个/mm3,平均直径为172.03μm.本论文中选用的成核剂分别为氮化硼(BN)、木质素、碳酸钙(CaCO3).研究发现:(1)以BN为成核剂时,BN所占的份数为1%时,泡沫材料的力学性能和发泡效果最佳,其拉伸强度和冲击强度分别为7.25Mpa和1.47J/cm-2,材料的泡孔密度为61.02个/mm3,平均直径为190.88μm.(2)以木质素为成核剂时,木质素所占份数为1%时,泡沫材料的力学性能和发泡效果最佳,其拉伸强度和冲击强度分别为9.10Mpa和1.75J/cm-2,其具有的泡孔密度为44.03个/mm3,平均直径为212.82μm.(3)以CaCO3为成核剂时,CaCO3所占份数为5%时,泡沫材料的力学性能和发泡效果最佳,其拉伸强度和冲击强度分别为9.84Mpa和1.49J/cm-2,其具有的泡孔密度为189.48个/mm3,平均直径为130.84μm.
- 作者：
- 何苗
- 学位授予单位：
- 大连工业大学
- 专业名称：
- 材料科学与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2016年
- 导师姓名：
- 曲敏杰
- 中图分类号：
- TQ325.4
- 关键词：
- P34HB；生物降解；发泡剂；成核剂；力学性能
- P34HB; Biodegradation; Foaming agent; Nucleating agent; Mechanical properties; Effect of foaming;