纳米纤维素—聚脂肪酸酯复合发泡材料的制备及性能分析开题报告

 2021-08-08 02:08

全文总字数:3645字

1. 研究目的与意义

目的:制备纳米纤维素聚脂肪酸酯复合发泡材料,并研究其性能及应用领域。

意义:环境友好概念的推广促进了生物质材料、可再生资源和能源的发展。绿色可降解材料聚乳酸、聚己内酯、聚羟基烷酸酯等具有优良的生物相容性及食品安全性,并能够完全生物降解,应用前景广泛。

纳米纤维素可在自然界中降解;纳米纤维素具有非常高的强度,强度系数相较于纤维素有数量级的增加;纳米纤维素具有巨大的比表面积,表面能和活性的增大产生了小尺寸、表面或界面、量子尺寸、宏观量子隧道等效应,在物化性质方面表现优异,对材料的电学、光学、磁力学、绝缘学甚至超导性都会有明显的改善。绿色材料的微孔发泡塑料不仅具有传统发泡塑料的优点,如:质轻、冲击强度高、比强度高、隔热隔音性好、吸湿性能强等,而且也克服了传统发泡塑料不可再生的不足,减少了处理过程产生的环境污染问题,同时兼具了微孔发泡塑料优异的力学性能。但是单一材料发泡体存在发泡率较低或独立泡孔形态不好、成型较为困难以及成本较高的问题,因此,复合发泡材料是发泡塑料研究中很有前景的一个方向。含纳米纤维素的聚脂肪酸酯微孔发泡材料克服了现有材料的不足,对环境友好型材料的发展具有深远意义。

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2. 国内外研究现状分析

近二十年来国内外泡沫塑料工业发展很快,应用面越来越宽,泡沫塑料新品种和新的成形方法也在不断地出现。自八十年代中期,人们对一种新型泡沫塑料一微孔发泡塑料日益感兴趣。所谓微孔发泡材料是指一种泡孔直径在0.110 u m,泡孔密度在1091015-个/em3左右,材料密度可比发泡前减少5%一98%的新型泡沫材料。微孔发泡塑料是由Martini等在1981年首先研制出的,其设计思想是通过制造一种泡孔径比聚合物中所有已存在的微隙都要小的泡沫材料,从而达到既降低材料成本又能提高性能的目的。从目前的报道来看,微孔发泡塑料的许多力学性能确实明显优于普通发泡材料和不发泡的材料。因此微孔发泡塑料被认为是二十一世纪的新型材料。由于微孔发泡塑料具有很高的应力一重量比,适合做包装材料、航空和汽车工业零部件、隔音材料及可织型保温纤维,开孔结构的微孔材料则适合用作分离、吸附材料,催化剂担体、药物缓释材料等。因此,微孔发泡塑料具有更广阔的空间。

发泡母粒是将发泡剂浓缩在载体中,制成粒状,它不仅解决了发泡剂在基料中的分散问题,还解决了粉尘飞扬、计量误差不足,简化了生产,提高了产品质量。因此,发泡母粒是近年来才发展起来的一种新型的发泡塑料加工助剂,它在发泡技术中具有多种功效,如助发泡、抗收缩、抗静电、润滑、增塑等。用它可以代替这些单一的发泡助剂,具有综合提高泡沫塑料制品性能和加工性能的作用。国内李及珠等人开发一种多用途高效活性功能母粒,它以固体粉状的单硬脂酸甘油酯为基体,并含有其它辅助剂(依用途的要求确定配方),并与载体塑料用双螺杆挤出机均匀混合造粒,这种功能母粒具有显著的促进均匀发泡、稳定泡孔、防止泡孔崩塌的作用,还具有强润滑、抗静电、助分散、抗粘连、抗雾化、抗滴流、易脱模、清除离模膨胀改性增塑、降低功耗、增加产量等功能,这种功能母粒出现,可简化发泡工艺,改善发泡成型条件和泡孔质量具有广泛应用前景.从目前国内外的报道来看,微孔塑料的许多力学性能确实明显优于普通发泡材料和不发泡材料,如微孔发泡材料的冲击强度比发泡前提高了3-4倍,强度与重量比提高了57倍。此外,微孔发泡塑料与普通发泡塑料相比还具有较高的热稳定性,更低的介电常数和热传导率,良好的绝缘性能。但是,微孔发泡材料的表面质量问题是一大技术难点,国外GE公司正着力于研究微孔发泡材料的表面质量问题,它将是微孔发泡材料的研究热点,具有广泛应用前景。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

本实验主要研究含纳米纤维素的聚脂肪酸酯微孔复合发泡材料的制备、性能分析及其应用领域三方面。含纳米纤维素的聚脂肪酸酯微孔复合发泡材料由纳米纤维素或纳米纤维素表面改性衍生物、聚脂肪酸酯组成,其中纳米纤维素或纳米纤维素表面改性衍生物的质量百分含量为0.5-20wt%,该微孔发泡材料的泡孔密度大于108 个/cm3。含纳米纤维素的聚脂肪酸酯微孔复合发泡材料的制备方法按以下步骤进行:以有机溶剂为溶剂、纳米纤维素或纳米纤维素表面改性衍生物晶体和聚脂肪酸酯为溶质配制溶液,待有机溶剂蒸发后干燥混合物,排除混合物中残留气体,热压成膜,然后超临界二氧化碳发泡。

研究计划:

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4. 研究创新点

含纳米纤维素的聚脂肪酸酯微孔复合发泡材料,制备原料纳米纤维素或纳米纤维素表面改性衍生物、聚脂肪酸酯均来源于可再生资源,废弃后可以完全生物降解,绿色环保;该发泡材料材料泡孔密度大、泡孔均匀性优异、阻隔性好、机械性能强,可广泛应用于公共设施部件、汽车零部件、电脑零部件及各种产品的包装薄膜和包装容器等。

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