梯度結(jié)構(gòu)聚合物微孔發(fā)泡材料的制備及其性能.pdf

1、泡孔尺寸梯度變化的聚合物發(fā)泡材料因其在眾多領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值從而受到了越來越多的關(guān)注，然而，制備具有這種特殊結(jié)構(gòu)的聚合物發(fā)泡材料卻非常困難。現(xiàn)如今，通過調(diào)控發(fā)泡劑氣體在聚合物中不同區(qū)域的溶解度或者控制聚合物發(fā)泡時(shí)不同區(qū)域的溫度等方法，可以制備得到泡孔尺寸梯度變化的聚合物發(fā)泡材料。然而，這些方法對設(shè)備及工藝的要求都特別高。
　　本論文以陽極氧化鋁(AAO)膜作為基底與聚合物熔融復(fù)合，采用間歇發(fā)泡的方式成功制備得到了泡孔尺寸梯

2、度分布的聚合物發(fā)泡材料。首先將AAO膜用氟硅烷進(jìn)行表面親CO2修飾，然后與PS熔融復(fù)合，最后采用超臨界二氧化碳作為發(fā)泡劑，使用間歇發(fā)泡法得到聚合物發(fā)泡材料。通過發(fā)泡材料斷面SEM圖可知，發(fā)泡材料的泡孔尺寸隨著離AAO膜距離的增加呈現(xiàn)從小到大梯度變化的規(guī)律。并且，通過探究發(fā)泡條件對泡孔形態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)使用大孔徑(150nm)的 AAO膜和在13.8MPa，100℃及泄壓耗時(shí)為0.3s時(shí)具有最完美的梯度結(jié)構(gòu)。隨后，在對AAO膜進(jìn)行不同改性方

3、式實(shí)驗(yàn)中可知AAO膜在發(fā)泡過程中對PS基體的異相成核效應(yīng)是產(chǎn)生梯度孔結(jié)構(gòu)的重要因素，使用PS-G納米復(fù)合材料和AAO膜復(fù)合發(fā)泡得到均一的孔結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象也很好的驗(yàn)證了這一點(diǎn)。而AAO膜與PS不同復(fù)合程度的實(shí)驗(yàn)中可知AAO膜在發(fā)泡過程中對PS基體的納米限制效應(yīng)也是產(chǎn)生梯度孔結(jié)構(gòu)的決定性因素。
　　然而，市售AAO膜較脆，無法進(jìn)行重復(fù)利用或大尺寸發(fā)泡樣品制備，因此，本文通過陽極氧化法電解鋁箔，自制AAO膜用于發(fā)泡研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用自制的A

4、AO膜與聚合物復(fù)合發(fā)泡后也能得到較為工整的梯度泡孔結(jié)構(gòu)，并且發(fā)現(xiàn)發(fā)泡之后AAO膜表面的孔結(jié)構(gòu)被聚合物基體覆蓋，當(dāng)重復(fù)使用兩次之后，原本工整的梯度泡孔結(jié)構(gòu)變得不明顯，甚至出現(xiàn)兩級孔結(jié)構(gòu)。隨后，通過測量大尺寸發(fā)泡樣品力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)使用AAO膜增加了聚合物發(fā)泡材料本體密度，提高了其拉伸強(qiáng)度。
　　為了驗(yàn)證該方法在不同聚合物中的通用性，采用PMMA、PLA作為聚合物基體進(jìn)行發(fā)泡研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用不同聚合物均可得到梯度泡孔結(jié)構(gòu)，其中PMMA