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聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有良好的力学性能、电绝缘性、光学性能、耐候性、耐腐蚀性等优点。目前,四川东材科技集团股份有限公司生产的阻燃PE工具有良好的阻燃效果,可望应用于包装、建筑、装饰装修等领域。为了扩大其应用范围,本论文拟利用绿色环保的超临界CO2发泡工艺制备PET泡沫材料。实验利用本课题组自制超临界CO2发泡装置,采用间歇法制备聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、PET及其熔融共混的发泡聚合物。使用扫描电子显微镜(SEM)、综合热分析仪(DSC)、自动黏度测定仪以及傅立叶红外光谱仪(FT-IR),分析样品的形貌、泡体密度、孔径大小、微观结构和物理性能等参数。
实验首先制备PS、PP、PET发泡聚合物。结果表明,PS和PP发泡效果较好,其中,在超临界温度为85℃、压力为25MPa、溶胀时间为3h时PS的发泡效果最好,其泡孔为闭孔结构,泡孔孔径为30.86μm,泡体密度为0.03559g·cm-3;在超临界温度为100℃、压力为25MPa、溶胀时间为6h时PP的发泡效果最好,其泡孔为开孔结构,泡孔孔径为18.71μm,泡体密度为0.09248g·cm-3。但是,PET的发泡效果很差,发泡材料中没有完整的泡孔结构。为了弄清超临界CO2条件对PET发泡的影响,实验考察了不同温度、压力和溶胀时间对PET物理性能的影响。结果表明,在超临界温度为130℃、压力为20MPa时,样品的玻璃化转变温度(Tg)、熔点(Tm)、特征黏度([η])最低,PET结晶度从原来的28%降到了23%,这有利于超临界CO2在PET中进行有效溶胀发泡。
实验最后将PS、PP分别与PET进行熔融共混,然后利用超临界CO2发泡装置制备PET/PS、PET/PP发泡材料。结果表明,熔融共混物PET/PP的发泡效果较差,其样品泡孔数量少且分布不均:熔融共混物PET/PS的发泡效果很好,在超临界温度为150℃、压力为20MPa、溶胀时间为3h、PET:PS=1:1时,可制备泡孔分布均匀且最小孔径为0.74μm的发泡材料。因此,通过熔融共混制备PET/PS共混物,有利于PET在超临界CO2条件下进行发泡。该研究为在绿色环保条件下制备PET发泡材料奠定了基础。