两种微孔泡沫材料的制备及其性能研究
微孔泡沫材料凭借着独特的结构从传统泡沫材料中脱颖而出，被广泛运用于工业建筑、汽车制造、航天航空以及人工器官等领域。本论文通过原位合成的方式将ZIF-8纳米颗粒引入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基体中，成功制备了PMMA/ZIF-8原位复合材料，随后以负载的ZIF-8纳米颗粒为成核剂，采取间歇型发泡制成PMMA/ZIF-8微孔泡沫材料。此外，本论文将聚丙烯(PP)与热塑性弹性体(POE)熔融混炼并化学交联制备了PP/POE共混交联材料，之后通过超临界CO2发泡成功制备了高通孔率的PP/POE微开孔泡沫材料。具体研究内容如下: 首先，在PMMA溶液体系中添加2-甲基咪唑与醋酸锌溶液原位合成ZIF-8纳米颗粒，通过控制锌盐和有机配体的添加量调节ZIF-8的引入量。探索了原位生长的ZIF-8纳米颗粒的微观形貌、分布情况、晶型结构等性质，结果表明引入量为1wt.％、2wt.％、4wt.％的ZIF-8颗粒的平均粒径分别为43.8nm，45.1nm和56.2nm，且均匀地分散在PMMA基体中，表现出与甲醇中合成的ZIF-8基本一致的晶型和官能团结构。另外，ZIF-8纳米颗粒的引入提高了PMMA基体的玻璃化转变温度和中高温阶段的热稳定性。 其次，使用减重法测定了CO2在PMMA/ZIF-8原位复合材料中的负载量，结果表明ZIF-8纳米颗粒的引入强化了PMMA基体对CO2的负载能力，探讨了不同因素对其值的影响，发现低温高压的环境更有利于PMMA对CO2的负载。采取间歇型发泡方法制成了PMMA/ZIF-8微孔泡沫材料，发现ZIF-8纳米颗粒在发泡过程中发挥了异相成核作用，显著改善了PMMA泡孔结构。探究了不同环境条件下泡孔构型的转变，结果证明在较低的饱和温度和高饱和压力下更容易制得平均孔径小，发泡密度大的微孔泡沫材料。压缩性能测试结果则表明PMMA/ZIF-8微孔发泡材料具有比纯PMMA泡沫更高的压缩屈服强度。 最后，通过在密炼机中混炼并化学交联制备了PP/POE共混交联材料，发现POE交联体系的引入提高了PP基体约7℃的结晶温度并且使PP的结晶度从43.2％降至38.1％。采用超临界CO2发泡制备了PP/POE复合泡沫材料，并通过调控饱和温度、饱和压力、POE含量和交联剂添加量等因素成功制备了平均泡孔孔径为5.54μm，发泡密度为2.21×1010cell/cm3，开孔率为86.4％的PP/POE微开孔泡沫材料。
微孔泡沫材料;超临界CO2发泡;异相成核;原位合成;热稳定性
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
密建国
2021
中文
TQ328.4;TQ320.6
2021-09-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）