聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）挤出发泡成型的研究

论文摘要

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）发泡材料具有优良的耐热性、隔热性、水汽阻隔性和力学性能,密度小,可回收利用,环保性能好,应用于多个领域,市场前景广阔。PET挤出发泡成型可以实现连续化生产,符合工业化生产的要求。但PET熔点较高,加工温度范围窄,熔体强度低,挤出发泡成型困难。目前国外已开发出多种PET发泡制品,而国内关于PET挤出发泡的研究成果很少。本文采用化学挤出发泡法制备表观密度较低、泡孔细密均匀的PET发泡材料,对促进我国PET发泡工业化发展有重要意义。本文制定了PET挤出发泡的工艺路线,根据PET的加工特性设计了适合PET挤出发泡的专用螺杆,对PET的熔体强度改性并进行流变性能分析,在此基础上系统研究了配方、设备和工艺对试样发泡效果的影响,确定了最佳配方和工艺参数。主要得到以下结论：（1）通过PET的熔体强度改性及流变性能分析,表明加入扩链剂KLA和热塑性弹性体能有效地改善PET的熔体强度；扩链剂KLA的熔体强度改性效果优于扩链剂PMDA。（2）通过研究配方各组分对PET发泡效果的影响,表明扩链剂KLA比扩链剂PMDA更能有效地改善试样的发泡效果；当采用0.8份扩链剂KLA、2.0份吸热型化学发泡剂C-1时,试样的发泡效果最优；加入适量的热塑性弹性体能有效地减少PET挤出定型时的缩痕,提高试样的形状保持性,并能进一步改善泡孔结构。（3）根据PET的挤出特性设计了专用螺杆,通过与通用型螺杆进行对比,表明螺杆结构设计合理,改善了发泡效果；通过采用一步挤出发泡法和两步挤出发泡法的两种工艺路线对比,表明两步挤出发泡法发泡效果更好。（4）通过研究螺杆转速、机筒温度和机头温度等工艺参数对试样发泡效果的影响,得到PET挤出发泡的最佳工艺参数。实验表明提高螺杆转速,降低机筒温度和机头温度有利于改善发泡效果；当机筒温度为265℃,机头温度为220℃,螺杆转速为30r/min时试样发泡效果最好。（5）本实验得到的较好的PET发泡试样,表观密度0.53～0.83 g/cm3,泡孔尺寸54～77μm。这种发泡效果已达到甚至优于国外挤出化学发泡的发泡效果（泡孔平均尺寸65μm,试样密度为0.5～0.9g/cm3）。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 发泡PET的性能及应用
• 1.2.1 发泡PET的性能
• 1.2.2 发泡PET的制品及应用
• 1.3 PET发泡成型的难点
• 1.4 提高PET熔体强度的方法
• 1.4.1 固相缩聚法
• 1.4.2 增黏改性法
• 1.5 PET发泡工艺的研究进展
• 1.5.1 釜压发泡法
• 1.5.2 模压发泡法
• 1.5.3 挤出发泡法
• 1.6 PET发泡成型机理
• 1.6.1 PET挤出发泡成型过程
• 1.6.2 PET发泡过程中泡孔的成型原理
• 1.7 研究目的、意义和内容
• 1.7.1 研究目的和意义
• 1.7.2 研究内容
• 第二章 实验原料、设备、方案和性能测试方法
• 2.1 原料的选择
• 2.1.1 PET基体树脂的选择
• 2.1.2 扩链剂的选择
• 2.1.3 发泡剂的选择
• 2.1.4 成核剂的选择
• 2.1.5 其它改性剂的选择
• 2.1.6 实验所用的原料
• 2.2 实验主要设备
• 2.2.1 双螺杆挤出造粒机
• 2.2.2 单螺杆挤出机
• 2.2.3 电热恒温鼓风干燥箱
• 2.3 实验方案的设计
• 2.3.1 实验工艺路线的确定
• 2.3.2 实验技术路线的确定
• 2.4 性能测试与表征
• 2.4.1 表观密度的测试
• 2.4.2 泡孔微观结构的表征
• 2.4.3 熔体流变性能的测试
• 2.5 本章小结
• 第三章 PET的熔体强度改性与流变特性分析
• 3.1 物料干燥工艺
• 3.1.1 PET原料的干燥
• 3.1.2 其它组分的干燥
• 3.1.3 改性母粒的干燥
• 3.2 PET熔体强度改性造粒工艺
• 3.2.1 PET熔体强度改性造粒工艺过程
• 3.2.2 不同含量扩链剂的改性造粒
• 3.2.3 不同含量热塑性弹性体的改性造粒
• 3.3 PET的流变特性分析
• 3.3.1 扩链剂对流变特性的影响
• 3.3.2 热塑性弹性体对流变特性的影响
• 3.3.3 温度对流变特性的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 配方对PET挤出发泡的影响
• 4.1 扩链剂对PET挤出发泡的影响
• 4.1.1 扩链剂PMDA含量对PET挤出发泡的影响
• 4.1.2 扩链剂KLA含量对PET挤出发泡的影响
• 4.2 发泡剂对PET挤出发泡的影响
• 4.2.1 发泡剂含量对试样外观的影响
• 4.2.2 发泡剂含量对试样泡孔结构和表观密度的影响
• 4.3 热塑性弹性体对PET挤出发泡的影响
• 4.3.1 热塑性弹性体对试样形状的影响
• 4.3.2 热塑性弹性体含量对试样泡孔结构和表观密度的影响
• 4.4 未发泡与发泡试样的对比
• 4.5 本章小结
• 第五章 设备及工艺对PET挤出发泡的影响
• 5.1 螺杆结构对PET挤出发泡的影响
• 5.1.1 螺杆结构对比
• 5.1.2 螺杆结构对PET挤出发泡试样微观结构的影响
• 5.2 工艺路线对PET挤出发泡的影响
• 5.3 工艺参数对PET挤出发泡的影响
• 5.3.1 螺杆转速对PET挤出发泡的影响
• 5.3.2 机筒温度对PET挤出发泡的影响
• 5.3.3 机头温度对PET挤出发泡的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结
• 6.1 全文总结
• 6.2 有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书