嵌入型纳米复合发泡剂及其在限域空间中的发泡行为研究

新型微孔泡沫塑料具有独特的微孔形态和优良的力学性能,是21世纪的新型材料。为了克服普通化学发泡剂无法使泡孔细微化，而通过超临界流体技术的气体过饱和法等方法的成本高、操作复杂，难以加工Ａ级光滑表面产品和较厚样品及特殊形状样品加工等难题，本课题提出通过嵌入组装方法，将化学发泡剂与新型金属有机骨架多孔固体（MOFs）或层状无机超细颗粒材料复合，创制纳米复合的全新结构微孔泡沫塑料发泡剂。新型发泡剂将通过对纳米颗粒尺寸和嵌入的发泡剂量的精确控制，达到对泡沫泡孔直径和泡密度的有效控制；高分散的嵌入颗粒将提供大量的成核点，有利于形成高密度均匀分散的微泡；在发泡的同时形成有机-无机纳米复合材料，赋予材料更加优良性能。化学发泡剂和MOFs的独特性能将赋予复合过程中衍生出新的嵌入型纳米复合材料和创新的组装复合方法。纳米限域空间对发泡剂发泡行为的影响研究将对新型微泡塑料发泡剂的研究其应用具有重要的意义。

微泡塑料具有质轻、隔热保温、抗震性好等许多优点。为解决普通化学发泡剂因颗粒无法细化，在塑料中分散不开，形成泡孔尺寸较大的问题，创新性的将常用化学发泡剂与多孔性无机纳米颗粒或超细微粒进行嵌入复合，并通过控制无机材料颗粒的形貌、尺寸、孔道结构、表面特性等物性，并研究不同化学发泡剂与无机纳米颗粒的复合方法和条件，制备得到新型纳米复合发泡剂。新型纳米复合发泡剂可在环氧树脂等聚合物中形成平均孔径在20~30μm的微泡，泡孔尺寸相对均一，泡孔分布比较均匀。泡孔密度达到6.0×106个/cm3。开发了介孔二氧化硅微球孔中嵌入OBSH形成新型纳米复合的微泡发泡剂。通过溶液插层，原位合成法和剥离重组法等适合于层状无机材料与化学发泡剂相复合的多种复合方法，制备了OBSH/蒙脱土，联二脲/蒙脱土和AC/蒙脱土等新型纳米复合型微泡发泡剂材料。在对新型多孔性材料的开发研究中，首次制备得到了两种新型金属有机配位聚合物晶体多孔材料。它们分别是新型层状结构金属有机聚合物材料[Zn(NH3)2(BDC)]n和新型网络骨架构成的三维孔道结构的金属有机配位聚合物[Zn6(BTC)4(NH3)12]•10H2O材料。此外，还对化学发泡剂在不同复合体系中限域空间的分解发泡行为进行比较和研究。