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

舜泰科技:一站式发泡剂供应商-Interfoam展商星势力

行业新闻

浙江舜泰橡塑科技有限公司是一家专业研发、生产、销售各类发泡剂产品的科技型企业。公司位于浙江省衢州市,于2008年建厂,分设超细粉碎车间、搅拌车间、混合车间、炼胶车间,化验室,低温成品车间、常温成品车间、原料仓库等。

舜泰科技本着客户至上,质量为先的原则为客户提供优良的服务及高品质的产品,本公司生产的发泡剂产品不仅销往全国各省、市、自治区,更长期出口中东、欧美等地区。

MPGPL丨基于超临界二氧化碳的溶液发泡法制备绝热聚乙烯醇泡沫

行业新闻

超临界二氧化碳(scCO2)发泡是一种成本低、无试剂残留、临界条件温和且泡孔调控简易的绿色发泡法,相较于传统制备PVA泡沫的发泡技术有明显的优势。近期,MPGPL团队提出溶液发泡的方法,即PVA溶液在scCO2中发泡以及PVA溶液在辅助溶剂与scCO2的协同下制备低密度与低热导率泡沫的方法。该发泡方法能够大幅度降低PVA泡沫的密度,有效解决分子间含有大量氢键的聚合物在scCO2中发泡困难的难题。

聚丙烯发泡珠粒(EPP)技术发展现状与未来趋势分析

行业新闻

发泡聚丙烯(EPP)发泡珠粒集轻量化、高强度和环保性于一体,压缩强度达1.5MPa(超传统泡沫3倍),兼具抗菌(潮湿环境霉菌覆盖率仅5%)、绝缘(介电常数1.8~2.2)及尺寸稳定性(温变线性变形率<0.1 %)等特性,广泛应用于汽车、包装、电子等领域。其核心技术依托超临界流体发泡工艺,通过熔体改性、气体扩散调控实现微孔结构优化。

松韬自动化:全高压二氧化碳连续发泡生产线-Interfoam展商星势力

行业新闻

上海松韬自动化设备有限公司凭借其深厚的技术积淀和强大的研发团队,成功攻克难关,于2023年率先研发出具有行业领先水平的全高压二氧化碳连续发泡生产线,并于2025年在江苏一家公司成功落地应用。这一重大技术成果,不仅标志着松韬自动化在高端环保装备领域的卓越实力,更彰显了其以创新驱动发展、以品质赢得信赖、以服务创造价值的核心理念,为全球客户提供面向未来的绿色智能生产解决方案。 

鲜众科技:深耕30余年的聚氨酯高分子材料加工及生产商-Interfoam展商星势力

企业新闻

鲜众(上海)科技有限公司为鲜众集团上海总部,鲜众集团1997年创立于沈阳,股东均为深耕30余年的聚氨酯高分子材料加工及生产商,集团内8家子公司,服务于汽车行业、服装行业、家私行业及军工行业,因“更好的为客户服务”这一愿景,将高分子材料生产与针织、表皮等各种材料的多种复合简化为一站式完成,缩短复合材料供应链,可提高客户的生产效率、降低客户采购成本,集团公司与国内多家知名内外饰Tier 1紧密合作多年,受到广大客户好评。

Interfoam发泡材料展以协办单位出席2025 中国聚氨酯硬泡/软泡行业可持续发展技术(培训)研讨会

行业新闻

2025 年 6 月 6 日至 10 日,由中国聚氨酯工业协会主办,Interfoam发泡材料展以协办身份参加的 “2025 中国聚氨酯硬泡/软泡行业可持续发展技术(培训)研讨会” 在浙江绍兴开元名都大酒店成功举办并完美收官。

两场研讨会聚焦聚氨酯泡沫行业的绿色转型与技术创新,吸引了国内外超 500 家企业代表、专家学者及行业精英参与,为聚氨酯泡沫行业的可持续发展搭建了高端交流平台。

美铄新材:主要生产PPF、XPE、IXPE和ESD防静电/导电功能材料和制品丨展商星势力

企业新闻

湖州美铄新材科技有限公司致力于交联聚烯烃发泡材料的研发、生产和销售,主要产品有PPF,XPE,IXPE和ESD防静电/导电功能材料和制品。“美铄新材”的核心团队深耕行业二十年,研发团队集合了行业中的技术骨干。

聚烯烃发泡材料应用于各行各业,从运动休闲,医疗敷料,缓冲包装,民用建筑到汽车内饰件,渗透入生活的方方面面。其中PPF是公司旗舰核心产品,承载了公司团队多年的科研心血。

都利新材料:专注于生产经营聚氨酯软泡、硅胶及其深加工制品丨展商星势力

企业新闻

巨宝馨机械:40余年专注于EPS/EPP设备的行业标杆丨展商星势力

企业新闻

北京汇捷通国际展览有限公司

汇捷通展览创立于 2011 年,作为专业的会展主办机构,始终深耕细分领域的专业展览及会议。公司以 知识、技术、生意三大维度为核心,致力于为客户构建专业化服务平台,通过线下面对面的商务活动,助力客户达成高质量的交易。

创造卓越平台,达成卓越交易

为了更好的体验
请竖屏浏览