2024-05-21 / 行业新闻

科学Tang丨预置泡孔-后二氧化碳发泡,构建多峰泡孔结构弹性体泡沫

弹性体泡沫是一种轻而软的材料,因其优异的弹性、吸能、隔热和隔音能力而在日常生活中得到广泛应用。近年来,研究人员设计了非单一泡孔形貌的弹性体泡沫,如泡孔尺寸双峰分布、梯度分布、交替多层分布、泡孔壁褶皱结构,以赋予泡沫优越的性能或满足特定的需求。
据报道,通常泡孔尺寸为双峰分布的聚合物泡沫膨胀率更高,吸音、隔热和机械性能更好。因此,泡孔尺寸双峰分布的弹性体泡沫引起了业界和学术界的广泛关注,开发一种简易且广泛适用的方法将尺寸双峰分布的泡孔引入到弹性体泡沫中是至关重要的。
近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所郑文革研究员团队提出了一种制备特定泡孔直径双峰分布或多峰分布弹性体泡沫的方法。研究人员首先使用烯烃嵌段共聚物(OBC)进行研究。OBC是热塑性弹性体的一种,其拥有优异的回弹性、耐候性、良好的永久压缩变形性和显著增强的耐热性。
在二氧化碳发泡前,预先让偶氮二甲酰胺(AC发泡剂)分解,引入预发泡结构,仅使用此方法即可提前设计泡孔形貌,无需与其它方法联用,制得特殊泡孔形貌(泡孔尺寸双峰分布、梯度分布或“三明治”夹层分布)的泡沫。调节AC添加量、预热压时间、二氧化碳饱和压力、发泡温度可调控泡孔形貌。相比于泡孔尺寸单峰分布的样品(FOBC),双峰分布的样品(FPOBC)拥有更高的膨胀倍率(从11.3提升至16)、更优异的回弹率(提高了14%)和更低的能量损失系数(下降了17%)。此工艺同时可适用于EVA、POE及EPDM弹性体。
该研究以“Customized Multimodal Cellular Elastomer Foams through Presetting Cells before CO2 Foaming”为题发表在《ACS Applied Polymer Materials》期刊。文章第一作者为 Zheng Hao,通讯作者为黄朋科副研究员和刘晓玲副教授。
 
01

双峰分布OBC泡沫的制备流程

如图1所示,(1)OBC珠粒先在120 ℃密炼机内软化2 min,再加入过氧化物交联剂双[1-(叔丁基过氧)-1-甲基乙基]苯(BIBP)、预发泡剂偶氮二甲酰胺(AC)、预发泡剂活化剂氧化锌(ZnO)和硬脂酸锌(ZnSt)、润滑剂硬脂酸(St)共混6 min,取出后在室温冷却并储存24 h。(2)采用5 mm模具在190 ℃、10 MPa压板5 min以上,此时AC发泡剂分解释放气体,从模具中取出迅速浸入冷水冷却。(3)OBC或POBC在高压仓中以不同温度、不同压力用二氧化碳饱和2 h。充分饱和后在2秒内迅速泄压并冷却到室温。
图1.预先引入泡孔,后通过二氧化碳发泡,构建特定泡孔尺寸双峰分布的OBC泡沫的制备流程示意图。
 
 
02
POBC形貌
如图2所示,AC分解产生预引入的泡孔周围为未发泡的实心区域,其形貌受AC含量和热压时间影响。AC比例增多,POBC中预引入的泡孔在基体中所占比例上升(从约22%升至约60%),POBC密度下降(从0.74降至0.40 g/cm3)。但是如图2b所示,POBC的密度以及其之中预引入泡孔所占空间百分比不随热压时间变化。其中,随着热压时间的延长,POBC0.1和POBC0.3中预引入泡孔的尺寸增加、数量下降。调节AC含量和热压时间,制得的预引入泡孔直径范围约141至850 μm。

图2.AC含量和热压时间对预引入泡孔形貌的影响:(a)不同热压时间(6、8、10 min),不同AC含量(0.05、0.1、0.3 phr)下所制备的预引入泡孔的POBC形貌。(b,c)POBC密度、预引入泡孔所占百分比、尺寸和预引入气泡密度与AC含量和热压时间的关系。

 

03

FPOBC形貌
 
如图3a,b所示,110 ℃、10 MPa二氧化碳发泡下,所得泡沫泡孔尺寸呈双峰分布,大泡孔周围分布着小泡孔,大泡孔与小泡孔尺寸相差1个数量级以上。图3c展示了POBC发泡前后的微观形貌。
图3.110 ℃、10 MPa下所制备的FOBC(OBC发泡后所得到的泡沫)和FPOBC(预引入不同泡孔的POBC发泡后所得到的泡沫)的(a)光学照片,SEM图像和(b)泡孔直径出现频率分布图。(c)发泡前后POBC0.05-10、POBC0.1-10、POBC0.3-10的SEM图像。
 

04

适用范围的扩充以及特殊结构泡沫的制备

图4a说明该方法同样适用于POE、EPDM和EVA,形成了尺寸双峰分布的泡孔。此外,采用某种方法,还可制得大泡孔尺寸梯度分布(FPOBC0.3-G)或“三明治”夹层结构(FPOBC0.3-S)的泡沫,结果如图4b所示。FPOBC0.3-G中,大泡孔的直径沿泡沫厚度方向为288至1021 μm,周围的小泡孔直径平均为66 μm。FPOBC0.3-S中,所夹内层的泡孔直径约为233 μm,外层所含的大泡孔和小泡孔直径分别平均为796 μm和82 μm。

图4. 泡孔尺寸多分布可调的弹性体泡沫:(a)预引入泡孔,后二氧化碳发泡下制得的POE、EPDM和EVA泡沫的宏观照片和泡孔形貌,(b)预引入特殊尺寸梯度分布或“三明治”夹层结构泡孔的POBC0.3在二氧化碳发泡前后的泡孔形貌。

 

原文链接:

https://doi.org/10.1021/acsapm.4c00063

Interfoam作为发泡领域的国际化展览会之一,旨在与优秀的企业、专家和科研团队合作,共同探索更多发泡技术及其解决方案,为不同应用领域创造材料新价值。2024年9月3-5日,将于上海新国际博览中心举办 Interfoam China 2024 ,观众预登记系统现已开启!

同期举办的“重新定义发泡材料”第四届发泡材料及应用高峰论坛正在公开招募演讲嘉宾,点击下方链接,了解详情!

参观咨询

薛佳 女士

数据中心高级经理,北京汇捷通国际展览有限公司

电话 +86 21 63232733
传真 +86 21 63232733
邮箱 katelyn.xue@interfoam.cn
地址 上海市黄浦区广东路500号世界贸易大厦5层

张文婷 女士

市场助理,北京汇捷通国际展览有限公司

电话 +86 10 5867 7189
传真 +86 10 5867 7189
邮箱 wenting.zhang@interfoam.cn
地址 北京市朝阳区时间国际中心A座2003室

更多新闻

科学Tang丨微波辅助发泡熔结一体化制备综合性能优异的PS/PPO泡沫塑料

行业新闻

聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)作为最常见的发泡材料,在泡沫珠粒行业中占有较大的市场份额。然而,其较差的机械性能和耐温性能导致其应用受到较大限制。引入相容性好的高性能聚合物聚苯醚(PPO)可显著提高聚苯乙烯(PS)的性能,但升高的加工温度对PS/PPO珠粒的熔结提出了新的挑战。

科学Tang丨高强度热塑性聚酰亚胺/碳纤维微孔复合泡沫:合成与制备

行业新闻

聚酰亚胺(PI)泡沫以其优异的耐热性,化学稳定性和缓冲性能使其广泛应用于航空航天、船舶、电子和新能源领域。目前的PI泡沫研究主要集中化学发泡制备热固性PI泡沫,但其发泡过程中存在潜在的环境危害,且成本高,这使得研究具有成本效益和环境友好特点的热塑性聚酰亚胺(TPI)泡沫相当重要。

欧洲最大并购案!中东“石油大佬”豪掷千亿收购科思创

行业新闻

据悉,阿布扎比国家石油公司(ADNOC)与德国化工巨头科思创就收购事宜达成协议,ADNOC将以每股62欧元的价格收购科思创所有已发行股票,对应的公司股权总价值约为117亿欧元(约合906亿元人民币)。

“废弃物世界”终将到来!95%高回料环保包装解决方案

行业新闻

近期,Avantium和Plastipak正式签署一份承购协议,双方旨在将PEF应用于饮料和食品包装。协议显示,Plastipak将从Avantium的FDCA旗舰工厂购买100%基于植物的可回收聚合物PEF,以供美国消费者使用和享受。

跑鞋中底含75%再生床垫泡沫,绿色鞋材制造领域的革新终究是“突变”了

行业新闻

近期,据MRC消息,美国Edge Global Innovation(EGI)开发了一种新工艺,可将聚氨酯发泡材料转化为一种具有优异性能的可模塑弹性体。通过热化学转化工艺节能,不使用溶剂或添加催化剂,所得产品可用于鞋底、垫圈、橡胶垫、橡胶软管、船坞保险杠等多种应用。

热度不减!陶氏化学推出首款生物质POE,地板行业迎来“绿色革命”?

企业新闻

一直以来,轻量、舒适的弹性体发泡材料都是工业界和学术界关注的热点之一,被广泛应用于医疗设备、体育用品、光伏、汽车等众多领域。不同于传统的热固性橡胶,热塑性弹性体(TPE)具有橡胶的高弹性特征和热塑性塑料的可加工特征。其中,聚烯烃热塑性弹性体(POE)是一种常见的无规热塑性共聚物,具有高弹性、高强度、高伸长率等特性。

首款生物基POE!值得做吗?为什么是陶氏?

行业新闻

【生物基能源与材料】获悉,近日,陶氏化学宣布推出其首款面向地板行业的生物循环系列产品ENGAGE™ REN 聚烯烃弹性体(POE)。这款通过使用废弃食用油或生物质废料等替代原料制备的生物基ENGAGE™ POE目标下游主要应用为制造地毯背衬,为纤维提供尺寸稳定性和粘合支持。这不仅满足了客户对高性能材料的需求,还助力其实现了可持续发展目标。

2亿元B轮融资!申赛新材料步入新阶段,专注超临界物理发泡材料研发与制造

行业新闻

近期,苏州申赛新材料有限公司(以下简称为“申赛新材料”)近日完成近2亿元B轮融资。本轮融资由元禾重元领投,致道资本、毅达资本、老股东苏高新融享、东吴创投、创元创投、民银国际、启泰资本等跟投。

Interfoam China 2024 持续进化丨变革突破新征启航,汇聚发泡材料产业生态

展会新闻

聚合物发泡材料作为新材料领域的璀璨新星,正以其独特的魅力引领着材料科学的革新浪潮。发泡材料及技术带来的轻量化、减震降噪、保温隔热与高效过滤等卓越性能,在多个垂直应用领域市场中大放异彩。2024年9月3日,Interfoam China 2024 上海国际发泡材料技术工业展览会(以下简称“Interfoam China 2024”)于上海新国际博览中心(SNIEC) N5 馆隆重开幕!

汇捷通展览(上海)有限公司

汇捷通展览创立于2011年,是中国卓越的展览、会议主办机构,公司专注于细分领域的专业展览、会议,致力于为细分领域提供最专业的展览会服务平台,从最专业的角度为行业创造价值。

让信任创造机会

为了更好的体验
请竖屏浏览