摘要
轻量化、多功能高分子聚合物发泡材料在降低能耗、节约资源等方面具有广阔的应用前景。而聚合物发泡材料的制备离不开发泡剂，化学发泡剂偶氮二甲酰胺和物理发泡剂超临界二氧化碳（CO2）是目前研究最为广泛的发泡剂。通过引入这两类发泡剂能够得到轻质且多功能化的聚合物发泡材料，实现聚合物发泡材料在多方面领域上的应用。然而这两类典型发泡剂的使用，也带来了化学品（氮气及一氧化碳等）对人体潜在危害，以及高温高压等苛刻实验条件产生的高能耗和安全问题。研究表明，伯胺对CO2具有较强的捕集能力，控制温度能够在常压下实现CO2的捕集与释放。因此，为了解决现有聚合物发泡材料制备中存在的上述问题，本论文探讨利用胺类化合物捕集CO2作为新型发泡剂，以环糊精低聚物（NS）为载体制备得到一体化发泡成核剂。将其应用于聚乙烯（PE）发泡材料的模压工艺中，深入探讨一体化发泡成核剂的制备工艺及PE复合发泡材料的性能，具体开展了以下内容： 1. 探讨三种胺类化合物，即乙二胺（EDA）、1,3-丙二胺（PDA）和1,2-环己二胺（TRK）捕集CO2得到胺基羧酸盐，在加热条件下释放CO2作为发泡剂。采用NS作为胺基羧酸盐载体，控制实验条件，制备得到新型一体化发泡成核剂。通过红外、热重及扫描电镜等表征评估，TRK为捕集CO2的最佳胺候选物。以NS∶TRK-CO2(1∶4)为一体化发泡成核剂，采用模压法制备了PE发泡复合材料。当NS∶TRK-CO2(1∶4)的添加量为5 wt%时，得到泡孔形貌最佳的PE发泡复合材料。同时，具备最佳微孔的PE/NS∶TRK-CO2(1∶4)发泡复合材料具有优异的力学性能。 2. 采用三种偶联剂，即乙烯基二甲基乙氧基硅烷偶联剂（EMVES）、乙烯基甲基二乙氧基硅烷偶联剂（DMVES）和乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂（VTES），分别对NS修饰改性以改善发泡成核剂与PE基体的相容性问题。扫描电镜结果表明，带有三个乙氧基官能团的VTES是改性发泡成核剂与PE基体相容性的合适候选物。采用NS∶TRK-CO2@VTES改性发泡成核剂并利用模压法制备了PE发泡复合材料。当其添加量为5 wt%时，得到最小泡孔直径为50μm，最高泡孔密度为9.4×104 cell/cm3。此外，添加量为5 wt%的PE/NS∶TRK-CO2@VTES发泡复合材料具有优异的力学性能。 3. 为了进一步探讨PE发泡复合材料的性能和应用前景，我们对发泡成核剂改性前后所得的PE发泡复合材料的隔音隔热性能进行了系统的研究及分析。结果表明，添加5 wt%NS∶TRK-CO2(1∶4)的PE复合发泡材料拥有较好的隔音隔热性能。乙氧基硅烷偶联剂对发泡成核剂进行改性后显著提升了发泡成核剂与PE的相容性，从而提高了成核效率，得到了进一步改善的泡孔形貌。添加5 wt%的NS:TRK-CO2@VTES时，极大的增强了PE发泡复合材料的隔热隔音性能。
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