[發明專利]一種基于連續自成核技術的超臨界發泡條件預測方法

有效

• 申請號: 202110553128.0
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113183393B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 龔鵬劍;李艷婷;李光憲;黃亞江;洪江
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B29C44/60
• 分類號: B29C44/60
• 代理公司: 南京新慧恒誠知識產權代理有限公司 32424
• 代理人: 鄧唯

本發明涉及一種基于連續自成核技術的超臨界發泡條件預測方法，屬于超臨界發泡技術領域。本發明提供的適用熱塑性彈性體預測發泡中的最佳交聯度和發泡溫度的方法，以解決需要不斷實驗嘗試才能確定發泡時最佳的交聯度及發泡溫度的問題，同時可獲取更準確的分子鏈結構、結晶行為等信息。

技術領域

本發明涉及一種基于連續自成核技術的超臨界發泡條件預測方法，屬于超臨界發泡技術領域。

背景技術

熱塑性彈性體兼具橡膠和塑料兩者的雙重特性，熱塑性彈性體類泡沫制品具有質輕、高彈、減震、隔熱、強韌等特性，可廣泛應用于運動服飾、體育器材、塑膠跑道、包裝、建筑、交通運輸、安全防護等領域。但熱塑性彈性體熔體強度較低，導致其發泡產品尺寸的穩定性較低，回縮嚴重，表面質量較差。因此一般需要對其進行交聯改性，提高材料的熔體強度。未交聯時基體熔體強度較低，在發泡成型過程中，熔體因無法包裹氣泡，從而產生泡孔合并、塌陷等現象，氣體易從基體中逸出，因此所得制品具有發泡倍率低、泡孔密度小、泡孔尺寸不穩定等特點；交聯度較低時，基體粘度上升，但熔體強度仍較低，發泡時泡孔孔壁易破裂；進一步提高交聯度后，基體粘度較高，熔體強度較高，明顯改善孔壁破裂現象，基體內生成孔徑均一、泡孔密度較高等結構較好的泡孔，當交聯度繼續提高，此時基體粘度較大，氣體擴散困難，同時鏈段被交聯網絡束縛住形成閉孔結構且泡孔較小；若基體完全交聯，基體粘度過高，熔體強度過高導致氣泡無法生長，從而無法制備發泡材料。因此發泡過程中對交聯度的控制尤為重要。目前實驗中大多采用有機溶劑在高溫下溶脹判斷聚合物凝膠含量，不僅有毒而且耗時較長；也有采用流變法通過計算交聯密度，但流變過程較為煩瑣，穩定性不強，同時且需進行一系列發泡實驗獲得發泡最佳交聯度，此過程耗時極長。因此上述兩種方法無法直接通過交聯度判斷發泡所需最佳的交聯度。另外發泡溫度是控制微孔形貌的重要參數，它顯著影響發泡氣體的溶解和擴散過程。微孔形貌的影響是雙重的，一方面，升高溫度使聚合物基體分子鏈段運動加快，易于氣體分子從基體向微孔內擴散；另一方面，當發泡溫度超過一定的值時，泡孔內部的發泡壓力可能超過泡孔壁所承受的限度，從而出現泡孔合并與塌陷現象；發泡溫度太低，CO₂擴散入基體內部較為困難，同時分子鏈運動活性下降，阻礙泡孔生長過程使制品發泡倍率較低，材料較硬；當發泡溫度超過聚合物熔點，基體中晶區全部溶解，得到的發泡材料孔徑較大，孔密度低，密度小，但收縮性較大，若采用化學交聯劑進行改性時，發泡溫度較高時，在發泡過程中交聯劑會繼續發生分解，交聯度會隨溶脹時間的增加而增加，溶脹時間較長時，材料的交聯度較高，得到的發泡材料發泡倍率降低，密度增加，因此在半結晶性聚合物發泡中對交聯度和發泡溫度的掌控尤為重要。

交聯網絡的引入對半結晶性聚合物的結晶、熔融行為有較大的影響。目前僅能通過DSC判斷交聯對聚合物熔點、結晶度的影響，因此發泡時僅能通過熔點確定一個大致的發泡溫度區間，并不能直接得出一個最佳的發泡溫度區間。無論是想要得到發泡所需最佳的交聯度還是最佳發泡溫度范圍，均需通過不斷發泡然后觀察發泡倍率、泡孔形貌、孔徑、孔密度才能確定。因此目前急需一種既能預測最佳交聯度又可預測最佳發泡溫度的技術。

發明內容

本發明提供一種適用熱塑性彈性體預測發泡中的最佳交聯度和發泡溫度的方法，以解決需要不斷實驗嘗試才能確定發泡時最佳的交聯度及發泡溫度的問題，同時可獲取更準確的分子鏈結構、結晶行為等信息，為深入研究熱塑性彈性體低溫發泡的交聯行為和結晶行為提供有力支撐。

一種基于連續自成核技術的超臨界發泡條件預測方法，包括如下步驟：

步驟1，獲得在不同的交聯劑用量條件下制備得到的聚合物材料；

步驟2，將上述的聚合物材料通過連續自成核/退火(SSA)方法獲得DSC曲線；

步驟3，在不同交聯劑含量條件下的DSC曲線上，將主熔融峰的面積消失處的臨界位置所對應的交聯劑用量作為最優值；

步驟4，對于主熔融峰所在位置偏向低溫方向上的下一個熔融峰作為次熔融峰，將各條DSC曲線上各個次熔融峰的溫度趨近位置所對應的溫度作為最優發泡溫度。