PPC/木纤维复合发泡材料的制备及其发泡机理研究

CO2 contributes much to climate warming. Restricting the emission can not solve the problem essentially. The key point is to make full use of CO2. Poly(propylene carbonate) (PPC) is a biodegradable material made from copolymerization of CO2 with propylene oxide (PO). Many factors affecting the composite foaming material will be analyzed and optimized such as PPC, wood fiber, foaming agent，additives，temperature and pressure. Foamed PPC/wood-fiber composites with good mechanical properties may be manufactured. The interface between the phases of wood and plastic, as well as the morphology of cells will be studied. The relationship and foaming mechanism of all factors during the foam processing will also be revealed. Biodegradability of the composites will be studied by compost experiment. The data will be used to support the recycle of the material. It's the first time that the embedded planetary screw extruding technology is introduced to prepare PPC/wood foaming material. We expect the result of the project can contribute much to manufacturing other wood plastic composite materials.

全球变暖的主因是空气中二氧化碳含量的增多，仅限制其排放不能从根本上解决问题，如何将其充分利用才是关键。聚甲基乙撑碳酸酯（PPC）是由二氧化碳和环氧丙烷共聚制备的一种全降解塑料。本项目借助析因实验设计的方法对PPC/木纤维复合发泡材料配方中各影响因素(PPC、木纤维，发泡剂及加工助剂等)及加工工艺中各影响因素(温度、压力等)进行研究和优化，以期研制出机械性能良好，环保可降解的PPC/木纤维复合发泡材料。研究各影响因素在发泡成型过程中的相互关系及作用规律，研究发泡过程的界面及泡孔形态，揭示发泡过程的机理，为PPC/木纤维复合发泡技术提供理论依据。并采用堆肥实验的方法对所制备的复合发泡材料降解性能进行测试，为材料的回收利用提供数据支持。首次将嵌入式行星螺杆挤出机引入木塑复合发泡材料制备领域，利用其混沌场技术强化混合效果，改善木塑复合发泡材料的界面，预期的研究成果可望推广到其它木塑复合发泡材料

项目以全降解塑料聚甲基乙撑碳酸酯（简称PPC，是由二氧化碳和环氧丙烷共聚制备）和木纤维为主要原料来制备木塑复合发泡材料，是一种完全环保可降解的新型木塑复合发泡材料。通过对木纤维的预处理，及制备了4种PPC和木纤维专用改性剂改善了PPC和木纤维的相容性。将偶氮二甲酰胺（AC）和4, 4'-氧代双苯磺酰肼（OBSH）两种化学发泡剂进行复配，制得了适用于PPC/木纤维复合发泡材料体系的分解温度适中，发气量适中的复合发泡剂体系。以其为化学发泡剂，采用挤出发泡工艺制备了化学发泡的PPC/木纤维复合发泡材料。并利用木纤维具有很强吸湿性的特点，利用木纤维本身携带的水分做物理发泡剂，通过控制木纤维的含水量以控制体系中物理发泡剂水的含量，制备了物理发泡的PPC/木纤维复合发泡材料。同时研究了木纤维的种类（松木、杨木）及尺寸对PPC/木纤维复合发泡材料性能的影响。研究了三种新型加工助剂（2C、E、CG5001）对PPC/木纤维复合发泡材料性能的影响。研究了配方中PPC、木纤维及各种加工助剂的不同用量对复合材料性能的影响。. 对挤出发泡的加工工艺（温度、压力等）各项参数进行了优化，对发泡过程的发泡机理（研究各影响因素在发泡成型过程中的相互关系及作用规律，研究发泡过程的界面及泡孔形态）及采用堆肥实验的方法对所制备的复合发泡材料降解性能进行了研究，为材料的回收利用提供数据支持。. 所制备的PPC/木纤维复合发泡材料，发泡倍率可达5-12，弯曲强度可达29.5-36.9Mpa，冲击强度可达4.0-4.9kJ/m2，90d时的生物分解率为可达13.25％。. 项目取得的研究成果可为其它类型的木塑复合发泡材料制备提供借鉴。