聚丙烯的辐射改性及其微孔发泡行为的同步辐射研究

微孔聚合物泡沫被誉为"21世纪的新型材料"，其泡孔尺寸达到微米级，制备中需要特殊的发泡技术和适当改性的聚合物基材。超临界二氧化碳作为一种环境友好介质是制备微孔泡沫的理想发泡剂。聚丙烯（PP）价格便宜，且PP泡沫塑料具有的力学性能优异、热稳定性高等突出优点，是理想的泡沫基材。但PP微孔发泡工艺苛刻，必须适当对其分子链进行枝化、交联改性才能达到理想发泡效果。本项目将采用超临界二氧化碳发泡技术，开展辐射改性PP提高其微孔发泡性能的研究，探索辐射改性方法对PP枝化度、交联度、溶体强度、流变性能的影响规律，并结合微孔形貌的观测和发泡机理研究，阐明它们在微孔发泡过程中的作用，为PP微孔发泡技术的开发提供有益指导。上海光源X射线相衬显微CT分辨率达微米级，恰好小于微孔尺寸下限，项目中将运用此项技术对泡孔进行无损、三维显微观测和数据统计，推导发泡机理，并将其作为评价发泡效果的依据。

微孔聚合物泡沫被誉为"21世纪的新型材料"，其泡孔尺寸达到微米级。聚丙烯（PP）价格便宜，PP泡沫塑料具有力学性能优异、热稳定性高等突出优点，是理想的泡沫材料。但PP发泡工艺苛刻，必须适当对其分子链进行支化、交联改性才能达到理想发泡效果，目前PP发泡技术仍然被国外少数几家企业垄断。辐射改性是提高聚合物材料发泡性能的有效方法，可以用于改性PP提高其发泡性能。超临界二氧化碳作为一种环境友好介质是制备微孔泡沫的理想发泡剂。本项目采用超临界二氧化碳发泡技术，开展辐射改性PP提高其微孔发泡性能的研究：（1）研究和优化了PP的二氧化碳超临界发泡条件，发泡温度150-154℃、压力15-25MPa是较优的发泡条件；（2）研究了辐射改性PP的发泡性能，发现辐照改性增加了PP的流动性，提高了PP的发泡性能，对比了先辐照塑料粒子后加工成型和先将塑料粒子加工成型后辐照两种工艺对发泡性能的影响，发现后者有利于获得较好的发泡效果；（3）通过添加辐射交联剂提升PP的辐射改性效果，用该方法获得的辐射改性PP基材一方面产生了网状的交联结构，提高了基体的熔体强度，另一方面降低了PP的粘度，改善了二氧化碳在基体中扩散行为，大幅提高了PP的发泡性能；（4）用上海光源同步辐射X射线相衬显微成像技术研究了塑料泡沫的泡孔结构，由于该技术实现了对样品的无损、全方位立体观测，获得了用常规观测方法达不到的效果，该方面的工作一经发表立即引起同行关注。对辐射改性PP的超临界二氧化碳研究有助于推动我国PP发泡技术的发展，X射线相衬显微成像用于泡沫研究拓展了该技术应用，推动了同步辐射表征手段更好的用于科技创新。