PA66扩链改性及其超临界CO2微孔发泡行为研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2023.12.007

中国塑料 ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (12): 41-46.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.12.007

PA66扩链改性及其超临界CO₂微孔发泡行为研究

孙乙博, 刘亚宁, 芦浩凡, 陈士宏, 王向东(), 武丽丽()

北京工商大学轻工科学与工程学院，北京 100048

收稿日期:2023-10-14 出版日期:2023-12-26 发布日期:2023-12-26
通讯作者: 王向东（1972-），男，教授，博士研究生导师，主要从事聚合物发泡材料的研究开发，wangxid@th.btbu.edu.cn
武丽丽，女，北京工商大学轻工科学与工程学院，主要从事聚合物改性加工的研究，wulll@th.btbu.edu.cn
E-mail:wangxid@th.btbu.edu.cn;wulll@th.btbu.edu.cn

Study on chain⁃extending reaction of PA66 and its supercritical CO₂ microcellular foaming behavior

SUN Yibo, LIU Yaning, LU Haofan, CHEN Shihong, WANG Xiangdong(), WU Lili()

School of Light Industry Science and Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China

Received:2023-10-14 Online:2023-12-26 Published:2023-12-26
Contact: WANG Xiangdong, WU Lili E-mail:wangxid@th.btbu.edu.cn;wulll@th.btbu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

用多官能环氧基扩链剂CE与抗氧剂B215对线形聚酰胺66（PA66）熔融扩链改性，并采用釜压发泡的方法，以超临界CO₂为发泡剂制备了一系列不同的微孔CEPA66泡沫。通过差示扫描量热仪、傅里叶变换红外光谱仪、旋转流变仪等表征了样品结晶、储能模量、复数黏度等的变化。结果表明，扩链剂CE的引入形成了支化PA66，CE有效地提高了PA66的熔体强度；优选了CE的添加量获得了高支化、低交联的PA66，并成功制得了PA66微孔泡沫；当CE添加量为4.0份、饱和温度为275 ℃时，样品泡孔尺寸为23 μm、泡孔密度为3.5×10⁹个/cm³。

关键词: 聚酰胺66, 环氧扩链剂, 微孔泡沫, 发泡, 超临界二氧化碳

Abstract:

A multifunctional epoxy chain extender CE and an antioxidant B215 were used to modify linear polyamide 66 （PA66） through melting chain extension， and a series of microporous CEPA66 foams were prepared by supercritical CO₂. The branched PA66 was formed by the introduction of the chain extender CE， and its crystallization behavior， energy⁃storage modulus， and complex viscosity were characterized by using DSC， FTIR and rotary rheometer. The use of CE effectively improved the melt strength of PA66， and its addition amount was optimized to obtain PA66 with a high branching and low crosslinking degrees. The PA66 microcellular foams were successfully obtained at a saturation temperature of 275 ℃. Their cell size and cell density are 23 μm and 3.5×10⁹ cells /cm³， respectively.

Key words: polyamide 66, epoxy chain extender, microcellular foam, foaming, supercritical carbon dioxide

中图分类号:

TQ323.6

孙乙博, 刘亚宁, 芦浩凡, 陈士宏, 王向东, 武丽丽. PA66扩链改性及其超临界CO₂微孔发泡行为研究[J]. 中国塑料, 2023, 37(12): 41-46.

SUN Yibo, LIU Yaning, LU Haofan, CHEN Shihong, WANG Xiangdong, WU Lili. Study on chain⁃extending reaction of PA66 and its supercritical CO₂ microcellular foaming behavior[J]. China Plastics, 2023, 37(12): 41-46.

图/表 13

图1 PA66和CE的分子结构式

Fig.1 General chemical structure of PA66 and CE

样品编号	PA66含量/质量份	CE含量/质量份	B215含量/质量份
1^#	100.0	0	0.6
2^#	100.0	2.5	0.6
3^#	100.0	3.0	0.6
4^#	100.0	3.5	0.6
5^#	100.0	4.0	0.6
6^#	100.0	4.5	0.6

表1 实验配方表

Tab.1 Experimental formula

图2 CEPA66样品制备及其发泡过程示意图

Fig.2 Schematic diagram of CEPA66 sample preparation and its foamed process

图3 不同PA66样品的扭矩曲线

Fig.3 Torque curves of the PA66 samples

图4 CE、PA66和CEPA66的FTIR谱图和扩链反应式

Fig.4 FTIR spectra of CE， PA66 and CEPA66 and chain extension reaction

图5 CEPA66样品的动态流变曲线

Fig.5 Rheological behavior of various CEPA66 samples

图6 不同PA66样品的凝胶含量

Fig.6 Gel content degree of different PA66 samples

图7 CEPA66样品的DSC曲线

Fig.7 DSC curves of CEPA66 composites

样品	T_c/℃	ΔW/J·g^-1	T_m/℃	ΔH_m /J·g^-1	χ/%
1^#	233.35	62.66	264.15	72.88	38.36
2^#	233.11	62.39	263.63	71.41	37.58
3^#	232.85	62.18	263.22	70.07	36.88
4^#	231.87	61.07	263.01	68.35	35.97
5^#	231.34	58.10	262.44	64.21	33.79
6^#	230.19	54.32	263.37	59.01	31.08

表2 不同CEPA66样品的热性能参数

Tab.2 Thermal properties of the CEPA66 samples

图8 浸泡温度为275 ℃时CEPA66样品的泡孔SEM照片

Fig.8 SEM images of different CEPA66 foams at 275 ℃

图9 浸泡温度为275 ℃的CEPA66样品的泡孔密度、发泡倍率、泡孔尺寸统计图

Fig.9 The cell density， foaming rate and cell size of CEPA66 samples were calculated at 275 ℃

图10 CE含量为4份的PA66样品在不同浸泡温度下的SEM照片

Fig.10 SEM images of PA66 samples with 4 phr CE content at different soaking temperature

浸泡温度/℃	发泡倍率	平均尺寸/μm	泡孔密度/个∙cm^-3
270.0	7.11	13.13±3.95	2.77×10⁹
272.5	20.44	24.38±3.36	2.32×10⁹
275.0	24.93	21.75±1.90	3.42×10⁹
277.5	24.44	23.22±1.93	3.50×10⁹
280.0	23.11	24.51±1.67	2.33×10⁹

表3 不同CEPA66样品的泡孔统计参数

Tab.3 Foam cell statistical parameters of different CEPA66 samples

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PA66扩链改性及其超临界CO₂微孔发泡行为研究

Study on chain⁃extending reaction of PA66 and its supercritical CO₂ microcellular foaming behavior

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