纳米填料取向调控聚合物超临界流体连续发泡行为的研究

纳米填料显著改善聚合物的微发泡行为并赋予聚合物发泡材料功能性,研究和开发新型聚合物基发泡材料在近年来得到广泛关注。由于发泡过程的复杂性以及研究手段的局限性,研究者通常把纳米填料对聚合物微发泡过程的作用笼统地归结为加强泡孔成核和抑制泡孔聚并,纳米填料作用于聚合物微发泡过程的本质并不清楚。本项目选用典型性聚合物纳米复合材料体系,从纳米填料在拉伸场作用下发生取向这一角度出发,通过调控纳米填料的取向能力,考察纳米填料的取向程度对泡孔成核、增长、气体扩散等的影响;通过关联纳米填料的取向能力与聚合物连续挤出发泡行为,深刻理解纳米填料作用于聚合物微发泡过程的本质。本研究将综合超临界流体连续挤出发泡技术、拉伸流变学、多组份相形态控制学、气体扩散动力学等知识深入理解聚合物纳米复合材料的微发泡机制。在此基础上,着眼于设计更为合理的聚合物纳米复合材料发泡体系,为聚合物发泡材料的产业化积累经验。

青年科学基金围绕所提出的科学问题，主要从聚合物纳米复合材料的制备、纳米复合材料的超临界流体连续挤出发泡、纳米粒子取向调控聚合物微发泡的机制等几个方面展开研究工作。在开展研究工作过程中，申请人发现纳米粒子可以显著改善聚丙烯（PP）的挤出发泡行为，但所制备的PP发泡材料存在开孔含量过高的问题，这不利于发泡粒子后续的水蒸气成型。为了解决这个问题，在青年科学基金的资助下，申请人增添了PP快速卸压发泡以及PP发泡粒子水蒸气成型机制的研究。