扩链PBS的微孔发泡行为研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.08.018

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (8): 125-130.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.08.018

扩链PBS的微孔发泡行为研究

薛钰¹^,², 殷德贤¹^,², 项鲁冰¹^,², 周远¹^,², 杨雪月¹^,², 周洪福¹^,²()

^1.北京工商大学化学与材料工程学院，北京 100048
^2.塑料卫生与安全质量评价技术北京市重点实验室，北京 100048

收稿日期:2021-05-18 出版日期:2021-08-26 发布日期:2021-08-27
基金资助:
大学生科学研究与创业行动计划（G016）

Study on Microcellular Foaming Behavior of Chain⁃Extended Poly（butylene succinate）

XUE Yu¹^,², YIN Dexian¹^,², XIANG Lubing¹^,², ZHOU Yuan¹^,², YANG Xueyue¹^,², ZHOU Hongfu¹^,²()

^1.College of Chemistry and Materials Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China
^2.Beijing Key Laboratory of Quality Evaluation Technology for Hygiene and Safety of Plastics，Beijing 100048，China

Received:2021-05-18 Online:2021-08-26 Published:2021-08-27
Contact: ZHOU Hongfu E-mail:zhouhongfu@th.btbu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

以聚丁二酸丁二醇酯（PBS）为基体，加入不同含量的扩链剂，通过熔融共混法制备扩链PBS样品。随后以超临界CO₂作为物理发泡剂，通过釜压发泡法在87 ℃下对PBS进行物理发泡。结果表明，随着扩链剂含量的增加，PBS的结晶温度先升高后略微下降，结晶度略微提高，黏弹性改善；随着扩链剂含量的增加，泡孔尺寸和发泡倍率逐渐减小，泡孔密度逐渐增加；当扩链剂含量为8 %（质量分数，下同）时制备的扩链PBS微孔泡沫的泡孔尺寸为9.2 μm，泡孔密度为1.93×10⁹ 个/cm³。

关键词: 聚丁二酸丁二醇酯, 扩链, 超临界二氧化碳, 发泡, 微孔

Abstract:

The chain?extended poly（butylene succinate）（CPBS） samples were prepared with different contents of chain extender through a melt blending method. As the content of chain extender increased， the crystallization temperature of PBS increased at first and then tended to decrease slightly. The crystallinity of PBS increased slightly， and its viscoelasticity was also improved. Supercritical CO₂ was used as a physical foaming agent to prepare PBS foams at a foaming temperature of 87 °C. The experimental results indicated that the cell size and volume expansion ratio of the forms decreased gradually with an increase in the content of chain extender， but and their cell density increased gradually. A microcellular CPBS foam was successfully prepared at a chain extender content of 8 wt %， leading to a cell size of 9.2 μm and a cell density of 1.93×10⁹ cells/cm³.

Key words: poly （butylene succinate）, chain extension, supercritical carbon dioxide, foaming, microcellular

中图分类号:

TQ 323.4⁺1

薛钰, 殷德贤, 项鲁冰, 周远, 杨雪月, 周洪福. 扩链PBS的微孔发泡行为研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(8): 125-130.

XUE Yu, YIN Dexian, XIANG Lubing, ZHOU Yuan, YANG Xueyue, ZHOU Hongfu. Study on Microcellular Foaming Behavior of Chain⁃Extended Poly（butylene succinate）[J]. China Plastics, 2021, 35(8): 125-130.

图/表 9

图1 PBS和SAG的分子结构式

Fig.1 General chemical structure of PBS and SAG

样品编号	PBS/%	SAG/%
纯 PBS	100	0
PBS/SAG2	98	2
PBS/SAG4	96	4
PBS/SAG6	94	6
PBS/SAG8	92	8

表1 实验配方

Tab.1 Experimental formula

图2 各组PBS样品和SAG的FTIR谱图

Fig.2 FTIR spectra of various PBS samples and SAG

图3 不同PBS样品的结晶和熔融DSC曲线

Fig.3 DSC curves of crystallization and melting of different PBS samples

样品	T_c/℃	ΔH_c/J?g^-1	T_m1 /℃	T_m2/℃	ΔH_m/ J?g^-1	χ_c/%
纯 PBS	87.8	61.6	105.6	114.1	54.7	30.8
PBS/SAG2	87.8	59.5	105.8	114.1	54.0	30.3
PBS/SAG4	88.2	59.6	105.9	113.8	55.2	31.0
PBS/SAG6	88.8	58.9	106.0	113.6	53.7	31.3
PBS/SAG8	88.3	58.6	105.8	113.6	53.0	31.8

表2 不同PBS样品的热性能参数

Tab.2 Thermal parameters of various PBS samples

图4 不同PBS样品的G′、η*和tan δ随ω的关系和vGP曲线

Fig.4 Dynamic shear rheological properties of different PBS samples

图5 样品的泡沫形貌

Fig.5 Cell morphology photos of various PBS foams

样品名称	泡孔尺寸/μm	泡孔密度/个?cm^-3	发泡倍率
纯 PBS	-	?	4.4
PBS/SAG2	13.5	0.98×10⁹	3.9
PBS/SAG4	12.1	1.41×10⁹	3.7
PBS/SAG6	11.5	1.46×10⁹	3.2
PBS/SAG8	9.2	1.93×10⁹	3.0

表3 不同PBS泡沫样品的发泡性能参数

Tab.3 Cell morphology of various PBS foams

图6 不同PBS泡沫的泡孔尺寸分布图

Fig.6 Cell size distribution of various PBS foams

参考文献 14

1	SONG J S，ZHOU H F，WANG X D，et al.Role of Chain Extension in the Rhological Properties，Crystallization Behaviors，and Microcellular Foaming Performances of Poly（butylene adipate⁃co⁃terephthdate）［J］.J Appl Polym Sci， 2018，136：47322.
2	YKHLEF N， LAFRANCHE E. Development of Bio⁃based Poly （butylene succinate） Formulations for Microcellular Injection Foaming ［J］. Int J Mater Form， 2019， 12（6）： 1 009⁃1 022.
3	XU Y， ZHANG S D， PENG X F， et al. Fabrication and Mechanism of Poly （butylene succinate） Urethane Ionomer Microcellular Foams with High Thermal Insulation and Compressive Feature ［J］. Eur Polym J， 2018， 99： 250⁃258.
4	ZHANG S D， HE Y， YIN Y， et al. Fabrication of Innovative Thermoplastic Starch Bio⁃elastomer to Achieve High Toughness Poly （butylene succinate） Composites ［J］. Carbohydr Polym， 2019， 206： 827⁃836.
5	BHATTACHARJEE S K， CHAKRABORTY G， KASHYAP S P， et al. Study of the Thermal， Mechanical and Melt Rheological Properties of Rice Straw Filled Poly （butylene succinate） Bio⁃composites Through Reactive Extrusion Process ［J］. J Polym Environ， 2020， 29（5）： 1 477⁃1 488.
6	YIN D X， MI J G， ZHOU H F， et al. Microcellular Foaming Behaviors of Chain Extended Poly （butylene succinate）/Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane Composite Induced by Isothermal Crystallization ［J］. Polym Degrad Stabil， 2019， 167： 228⁃240.
7	CUI C N， HUANG J T. Synthesis and Characterization of Poly （butylenes succinate） with Control Different End⁃group ［J］. Adv Mater Res， 2012， 430⁃432： 497⁃500.
8	SONG J S， MI J G， ZHOU H F， et al. Chain Extension of Poly （butylene adipate⁃co⁃terephthalate） and Its Microcellular Foaming Behaviors ［J］. Polym Degrad Stabil， 2018， 157： 143⁃152.
9	ZHAO J C， DU F P， ZHOU X P， et al. Thermal Conductive and Electrical Properties of Polyurethane/Hyperbranched Poly （urea⁃urethane）⁃grafted Multi⁃walled Carbon Nanotube Composites ［J］. Compos Part B⁃Eng， 2011， 42（8）： 2 111⁃2 116.
10	YIN D X， MI J G， ZHOU H F， et al. Simple and Feasible Strategy to Fabricate Microcellular Poly （butylene succinate） Foams by Chain Extension and Isothermal Crystallization Induction ［J］. J Appl Polym Sci， 2019， 137： 48850.
11	ZHANG R， HUANG K， HU S F， et al. Improved Cell Morphology and Reduced Shrinkage Ratio of ETPU Beads by Reactive Blending ［J］. Polym Test， 2017， 63： 38⁃46.
12	KOLODKA E， WANG W J， ZHU S， et al. Rheological and Thermomechanical Properties of Long‐chain‐branched Polyethylene Prepared by Slurry Polymerization with Metallocene Catalysts ［J］. J Appl Polym Sci， 2004， 92（1）： 307⁃316.
13	TIWARY P， PARK C B， KONTOPOULOU M. Transition from Microcellular to Nanocellular PLA Foams by Controlling Viscosity， Branching and Crystallization ［J］. Eur Polym J， 2017， 91： 283⁃296.
14	NAJAFI N， HEUZEY M C， CARREAU P J， et al. Rheological and Foaming Behavior of Linear and Branched Polylactides ［J］. Rheol Acta， 2014， 53： 10⁃11.

[1]	雷育杰, 陈明焕, 王洁瑶, 陈旺治, 李磊. 回收聚乙烯的交联发泡及其产品性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 124-129.
[2]	孙文博, 信春玲, 何亚东, 翟玉娇, 闫宝瑞. 玻璃纤维增强PBT微发泡工艺对其制品泡孔结构的影响[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 1-7.
[3]	冀峰, 龚炜华, 张艳, 罗水源, 于庆雨, 朱君秋, 郭江彬. 超临界二氧化碳釜压发泡法制备生物可降解PBAT发泡颗粒[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 122-126.
[4]	蒋森, 王立岩, 陈延明, 张乐, 翟桂法. MPO改性PBS共聚酯的合成及其热性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 24-29.
[5]	翟玉娇, 信春玲, 何亚东, 闫宝瑞, 乔林军. 聚丙烯/超临界氮气微孔注塑充模过程工艺参数研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(3): 69-74.
[6]	宋仁达, 武高健, 陈俊翔, 张有忱, 杨卫民, 谢鹏程. 微孔发泡PP/PET/CNTs复合材料的制备及其电磁屏蔽效能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 1-7.
[7]	翟玉娇, 信春玲, 何亚东, 闫宝瑞, 乔林军. 微发泡注塑制品表面质量的优化研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 19-26.
[8]	李琪微, 王翠翠, 郑海军, 陈季荷, 王戈, 程海涛. 挤出循环对聚丙烯/竹粉复合材料力学及发泡性能的影响[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 56-60.
[9]	王晓东, 花蕾, 董爱娟, 罗李华. 基于热失重分析对聚合物发泡剂ADC发气量测定方法的研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(1): 142-147.
[10]	朱能贵, 沈超, 李胜男, 曾祥补, 蒋团辉, 张翔. 聚丙烯/粉煤灰微发泡复合材料的制备及发泡性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(1): 78-83.
[11]	黄国桃, 桂源, 李玉才, 吴鑫, 冯新星, 邓建平, 王操, 潘凯. EVA/聚酰胺弹性体微孔发泡材料的制备与性能表征[J]. 中国塑料, 2021, 35(9): 1-7.
[12]	乔林军, 信春玲, 何亚东, 翟玉娇, 闫宝瑞. 新型微发泡气体注射器注气过程可视化研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(9): 128-135.
[13]	唐于婧, 王亚桥, 倪敬越, 王从龙, 王向东. 立构复合晶对聚乳酸发泡行为的影响[J]. 中国塑料, 2021, 35(8): 117-124.
[14]	李向阳, 杨林柱, 翟国强, 高婉琴, 王克智, 李训刚. 成核剂对聚丁二酸丁二醇酯结晶与性能的影响[J]. 中国塑料, 2021, 35(8): 146-151.
[15]	鉴冉冉, 杨卫民, MOHINI Sain. 扭转挤出技术制备再生碳纤维增强聚苯乙烯化学发泡复合材料[J]. 中国塑料, 2021, 35(8): 88-93.

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