稳定“海岛”结构诱导高强度PS/PPO开孔泡沫制备与性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.03.009

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (3): 49-53.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.03.009

稳定“海岛”结构诱导高强度PS/PPO开孔泡沫制备与性能研究

姜帅华, 李卓伦, 芦浩凡, 孙乙博, 王向东, 陈士宏(), 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:2023-12-22 出版日期:2024-03-26 发布日期:2024-03-28
通讯作者: 陈士宏（1976—），男，副教授，硕士研究生导师，主要从事高性能聚合物发泡材料的研究开发，shihong02@126.com
武丽丽（1973—），女，高级实验师，主要从事聚合物改性加工的研究，wulll@th.btbu.edu.cn
E-mail:shihong02@126.com;wulll@th.btbu.edu.cn

Study on preparation and properties of high strength PS/PPO open cell foams induced by stabilized island structure

JIANG Shuaihua, LI Zhuolun, LU Haofan, SUN Yibo, WANG Xiangdong, CHEN Shihong(), WU Lili()

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

Received:2023-12-22 Online:2024-03-26 Published:2024-03-28
Contact: CHEN Shihong, WU Lili E-mail:shihong02@126.com;wulll@th.btbu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

采用熔融共混法制备了聚苯乙烯（PS）/聚苯醚（PPO）共混材料。通过控制加工温度，使得PPO以刚性粒子形式存在于共混物中，形成稳定“海岛”结构。以超临界CO₂为发泡剂进行了釜压发泡，得到了高开孔率的PS开孔泡沫。研究了PPO含量对PS流变性能、热力学行为的影响以及稳定“海岛”结构对形成PS开孔泡沫的影响，对所得PS/PPO泡沫制品的泡孔尺寸、发泡倍率、开孔率及泡沫压缩性能进行了分析。结果表明，当发泡温度为158 ℃、压力为20 MPa、PPO含量为10份（质量份，下同）时，可以制备得到发泡倍率为37.5倍、开孔率为96.9 %的PS开孔泡沫。

关键词: 聚苯乙烯, 聚苯醚, 超临界二氧化碳, 发泡材料, 开孔泡沫

Abstract:

Polystyrene （PS）/polyphenyl ether （PPO） blends were prepared by melt blending method. By controlling the processing temperature， PPO exists in the blend in the form of rigid particles， forming a stable “island” structure. By using supercritical carbon dioxide as blowing agent， the PS open cell foam with high porosity was obtained. The effect of PPO contents on the rheological properties and thermodynamic behavior of PS， and the effect of stable “island” structure on the formation of PS/PPO foam were studied. The cell size， foaming rate， opening rate and foam compression properties of PS/PPO foam products were analyzed. The results showed that when the foaming temperature was 158 ℃， the pressure was 20 MPa and the PPO content was 10 %， the PS open⁃cell foam with foaming ratio of 37.5 times and opening ratio of 96.9 % could be prepared.

Key words: polystyrene, polyphenyl ether, supercritical carbon dioxide, foaming material, open cell foam

中图分类号:

TQ328.4

姜帅华, 李卓伦, 芦浩凡, 孙乙博, 王向东, 陈士宏, 武丽丽. 稳定“海岛”结构诱导高强度PS/PPO开孔泡沫制备与性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(3): 49-53.

JIANG Shuaihua, LI Zhuolun, LU Haofan, SUN Yibo, WANG Xiangdong, CHEN Shihong, WU Lili. Study on preparation and properties of high strength PS/PPO open cell foams induced by stabilized island structure[J]. China Plastics, 2024, 38(3): 49-53.

图/表 10

样品编号	PS含量/份	PPO含量/份	168含量/份	1010含量/份
1^＃	100	0	0	0
2^＃	95	5	0.3	0.6
3^＃	90	10	0.3	0.6
4^＃	85	15	0.3	0.6
5^＃	80	20	0.3	0.6

表1 PS/PPO共混物及添加剂的配比

Tab. 1 Different ratio of the PS/PPO blends and additives

图1 PPO的原料的形态

Fig.1 Material form of PPO

图2 纯PS及PS/PPO共混物板材样品脆断面的SEM照片

Fig.2 SEM of pure PS and various PS/PPO blends plates

图3 不同样品的熔融曲线

Fig.3 Melting curves for different samples

图4 纯PS及PS/PPO共混物板材样品的流变性能

Fig.4 Rheological properties of pure PS and PS/PPO blends

图5 不同温度时各泡沫样品的SEM照片

Fig.5 SEM images of foam samples at different temperature

温度/℃	PPO含量/份	泡孔平均直径/μm	泡孔密度/×10⁷个∙cm^-3
150	0	7.43	31.50
	5	9.12	25.23
	10	9.56	25.43
	15	10.04	24.65
	20	10.56	24.54
154	0	8.91	25.90
	5	17.31	13.75
	10	21.25	12.25
	15	34.69	8.79
	20	36.13	8.28
158	0	10.54	24.50
	5	20.23	13.17
	10	21.44	12.73
	15	39.76	9.46
	20	41.87	8.52
162	0	12.89	23.86
	5	23.33	15.31
	10	26.72	14.82
	15	55.04	7.48
	20	57.28	7.62

表2 泡沫样品泡孔结构参数

Tab.2 Cell structure parameters of foam samples

图6 压力为20 MPa、温度为150~162 ℃时PS/PPO共混物泡沫样品的发泡倍率

Fig.6 Foaming ratio of PS/PPO foam samples when the temperature is 150~162 ℃ and the pressure is 20 MPa

图7 PS/PPO泡沫样品的开孔率

Fig.7 Cell opening rate of the PS/PPO foam samples

图8 PS/PPO泡沫样品压缩强度的应力⁃应变曲线

Fig.8 Stress⁃strain curves of the compressive strength of foam samples

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