聚醚砜超临界CO2发泡行为研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.003

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (6): 13-19.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.06.003

聚醚砜超临界CO₂发泡行为研究

王从龙, 韩硕, 张一辉, 陈士宏(), 王向东()

北京工商大学化学与材料工程学院，北京 100048

收稿日期:2021-01-22 出版日期:2021-06-26 发布日期:2021-06-23

Study on Foaming Behavior of PES Using Supercritical CO₂ as Foaming Agent

WANG Conglong, HAN Shuo, ZHANG Yihui, CHEN Shihong(), WANG Xiangdong()

College of Chemistry and Materials Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China

Received:2021-01-22 Online:2021-06-26 Published:2021-06-23
Contact: CHEN Shihong,WANG Xiangdong E-mail:shihong02@126.com;wangxiangdong@th.btbu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

以超临界CO₂为发泡剂，采用间歇发泡法制备了聚醚砜（PES）泡沫。采用旋转流变仪和扫描电子显微镜分析表征了PES发泡的均相成核行为，继而分别以滑石粉和二氧化硅（SiO₂）作为异相成核剂，探究了PES发泡过程中的异相成核行为。结果表明，间歇发泡法制备PES泡沫的发泡区间为200~230 ℃；最佳浸泡压力为20 MPa；最佳浸泡时间为3 h；未改性PES的泡孔直径均可在10 μm以下，泡孔密度在10⁹~10¹⁰个/cm³之间，但泡孔壁较厚；SiO₂相对于Talc，表现出更显著的异相成核作用；在210 ℃、3 h、20 MPa的发泡条件下，添加0.9 %（质量分数，下同）的SiO₂，可得到泡孔直径为0.77 μm，泡孔密度为7.14×10¹¹个/cm³的PES微孔泡沫。

关键词: 聚醚砜, 泡沫, 均相成核, 异相成核, 滑石粉, 二氧化硅, 微孔

Abstract:

Polyether sulfone （PES） foams were prepared through a batch?foaming method using supercritical CO₂ as a foaming agent， and their homogeneous nucleation behavior during the foaming process was investigated with talc and SiO₂ as heterogeneous nucleating agents. The results indicated that the foaming parameters were determined to be a temperature of 200~230 °C， an optimal immersion pressure of 20 MPa， and an optimum soaking time of 3 h for the intermittent foaming method. The pore diameter of unmodified PES foams was less than 10 μm， and their pore density was 10⁹~10¹⁰ /cm³ with a thicker pore wall. SiO₂ was found to show a more obvious heterogeneous nucleation effect than Talc. Under the foaming conditions of 210 °C， 3 h， 20 MPa， PES foams achieved a diameter of 0.77 μm and a cell density of 4.16×10¹¹cells /cm³ in the presence of 0.9 wt% SiO₂.

Key words: polyether sulfone, foam, homogeneous nucleation, heterogeneous nucleation, talc, silicon dioxide, microporous structure

中图分类号:

TQ 326.55

王从龙, 韩硕, 张一辉, 陈士宏, 王向东. 聚醚砜超临界CO₂发泡行为研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(6): 13-19.

WANG Conglong, HAN Shuo, ZHANG Yihui, CHEN Shihong, WANG Xiangdong. Study on Foaming Behavior of PES Using Supercritical CO₂ as Foaming Agent[J]. China Plastics, 2021, 35(6): 13-19.

图/表 12

图1 间歇发泡装置示意图

Fig.1 Schematic diagram of batch foaming device

图2 PES泡沫的SEM照片

Fig.2 SEM of PES foams

图3 浸泡温度对PES泡沫微观结构的影响

Fig.3 Effect of saturation temperature on microstructure of PES foams

图4 PES泡沫的SEM照片

Fig.4 SEM of PES foams

图5 浸泡时间对PES泡沫泡孔密度的影响

Fig.5 Effect of saturation time on the cell density of PES foams

图6 滑石粉含量对PES动态流变性能的影响

Fig.6 Effect of talc content on dynamic rheological properties of PES

图7 浸泡温度对不同滑石粉含量的PES泡沫的影响

Fig.7 Effect of saturation temperature on PES foams with different talc content

图8 不同滑石粉含量的PES泡沫的SEM照片

Fig.8 SEM of PES foam with different talc content

滑石粉含量/%	温度/℃
滑石粉含量/%	200	210	220	230
0	1.13	1.48	1.68	2.02
0.3	1.08	1.51	1.61	1.91
0.6	1.10	1.50	1.61	1.87
0.9	1.14	1.46	1.66	1.95
1.2	1.10	1.36	2.14	1.77
1.5	1.13	1.44	1.85	2.08

表1 不同滑石粉含量的PES泡沫的发泡倍率

Tab.1 Volume expansion ratio of PES foams with different talc content

图9 不同SiO2含量的PES泡沫的动态流变曲线

Fig.9 Dynamic rheological curves of PES foams with different SiO2 content

图10 温度对不同SiO2含量的PES泡沫的影响

Fig.10 Effect of temperature on PES foams with different SiO2 content

图11 不同SiO2含量的PES泡沫的SEM照片

Fig.11 SEM of PES foams with different SiO2 content

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