聚丙烯基层状结构发泡材料的制备及其发泡行为研究

In this research proposal, the alternating multilayer（foam/film, foam/foam） PP structural foam materials will be prepared by alternating multilayer co-extrusion technology and supercritical carbon dioxide (CO2) solid-state foaming technology due to the traditional polymer foams have low strength，low heat-insulating property and low sound absorption property. The influence of the constituents, the layer numbers, the ratio of the thickness between adjacent layers, saturation time, foaming temperature, saturaion pressure, depressurization rate and the conductivity of conducting layers, etc on the alternating multilayer structural foam and foams properties will be investigated for revealing the foam materials mechanism of the multilayer system. The CO2 nucleation and bubble growth, bubble stability was restricted by the layer numbers, the ratio of the thickness between adjacent layers. The CO2 behavior and bubble growth process in confined layers will be tracked and explored. the completion of the research will provide a new thought for designing and preparing structural foam materials with high strength, low thermal conductivity and high sound absorption coefficient and play a very significant role in both academic and industrial fields.

针对传统发泡工艺难以进行泡孔的结构设计和泡孔分布及结构的调控,而导致发泡材料性能难以进一步提高的问题，本项目申请者拟结合微层共挤出技术和超临界二氧化碳发泡技术制备一种泡孔可调控的交替层状[(A/B)n]结构发泡材料。系统研究不同组分、层数、层厚比、饱和时间、发泡温度、饱和压力及降压速率等因素对层结构和泡孔形态的影响，建立交替层状结构发泡材料的多层次结构与其宏观性能之间的内在关系，从而得到具备良好的力学、吸声、隔热等性能的交替层结构发泡材料，并且使这些性能可控可调。在此基础上，利用层的可控性，探讨气体在受限空间内的生长过程及机理。最终为进一步设计和开发具有“高强轻量化”且综合性能优良的结构发泡材料提供理论基础和科学依据。

对于含孔材料的应用，自然界可谓到了极致，诸如生活中常见的木材，是由致密层和疏松层两层结构经多次交替重叠而成的一种天然有机高分子-气体两相层状结构泡孔材料，这种特殊的交替层结构得益于季节的周期变换，其赋予木材质轻、强度高、抗压性好、隔热性好和隔音效果好等特点。如何构筑这一结构有序的材料，并针对传统发泡工艺难以进行泡孔的结构设计和泡孔分布及结构的调控,而导致发泡材料性能难以进一步提高的问题，本项目结合微层共挤出技术和超临界二氧化碳发泡技术制备一种泡孔可调控的交替层状[(A/B)n]结构发泡材料。系统研究了LDPE、PP、PP/POE、丙烯基聚合物、乙烯基聚合物不同组分、层数、层厚比、和时间、发泡温度、饱和压力及降压速率、退火工艺等因素对层结构和泡孔形态的影响，初步建立交替层状结构发泡材料的多层次结构与其宏观性能之间的内在关系，得到一种泡孔沿层有序排布的交替层结构发泡材料，并且该结构可控可调。最终为进一步设计和开发具有“高强轻量化”且综合性能优良的结构发泡材料提供理论基础和科学依据。