废纸浆_HDPE复合发泡材料的流变行为及发泡形态.

1、第 62卷 第 9期 化 工 学 报o l .62 N o .9 2011年9月 C I E S C J o u r n a lt e m b e r 2011 檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭殐研究论文废纸浆/H D P E复合发泡材料的流变行为及发泡形态曾广胜 1,2,许 超 1,2,刘跃军 1,2,瞿金平 3(1,湖南株洲 412008;,湖南株洲湖南工业大学包装新材料与技术中国包装总公司重点实验室湖南工业大学先进包装材料与技术湖南省普通高校重点实验室412008;华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心,广东广州 5106403摘要:将废旧瓦楞纸板粉碎制浆 ,与 H D P E (高

2、密度聚乙烯通过模压成型制备了废纸浆 /H D P E 发泡复合材料。利用英国R 0 s a n d双料筒毛细管流变仪，在线研究了发泡剂A C含量、废纸浆含量、温度以及吸热、放热和平衡发泡剂对废纸浆 /H D P E 复合发泡材料的 流变行为的影响 ,并在 S E M 下观察了不同 A C 含量和废纸浆含量对发泡形态的影 响。结果表明：废纸浆/H D P E复合发泡材料熔体表现为假塑性流动特征，当剪切速率达到 600s -1时,出现管壁滑移现象。发泡剂 A C 能明显降低熔体黏度 ,随着 A C 含量的增加 ,熔体黏度下降。随着废纸浆含量的增加 ,熔体黏度增加。当剪切速率小于 275s -1时,

3、随着温度的升高 ,熔体黏度降低 ;当剪切速率大于 275s -1时,熔体黏度反而随着温度的升高而升高。当剪切速率小于 325s -1时,吸热型发泡剂 (N a H C O 3 熔体黏度最高 ;当剪切速率大于 325s -1时,放热型发泡剂 A C 熔体黏度最高。通过 S E M 观察发现 ,随着发泡剂 A C含量的增加 ,泡孔数量增加 ,孔径变小 ;随着废纸浆含量的增加 ,泡孔数量减小 ,孔径增大 ,泡孔合并现象严重。关键词 ：木塑 ;H D P E ;发泡 ;流变 ;泡孔D O I ：10.3969/j.i s s n .0438-1157.2011.09.038中图分类号 ：T Q321.

4、5文献标志码 ：A 文章编号 ：0438-1157(201109-2643-08R h e o l o g i c a lb e h a v i o r a n d c e l l m o r p h o l o g yw a s t e p a p e r p u l p /H D P E c o m ph e n g 1,2,X U C h a o 1,2,L I U Y u e j u n 1,2,Q U J i n p i n g(1K e y L a b o r a t o r y o fo f C h i n a N a t i o n a lN e w M a t e r i a

5、 l s a n d T e c h n o l o gP a c k a g i n g C o r p o r a t i o n ,H u n a n Uo f T e c h n o l o g y ,Z h u z h o u 412008,H u n a n ,C h i n a ;2K e y L a b o r a t o r y o f A d v a n c e d M a t e r i a l s a n l o g y f o r P a c k a g i n go f H u n a n U n i v e r s i t i e s ,H u n a n U n

6、 i v e r s i t y o f l o g y ,Z h u z h o u 412008,H u n a n ,C h i n a ;3N a t i o n a l E n g i n e e r i n gR e s e a r c h C e n t e r o f N o v e l E q u i p m e n t f o rP r o c e s s i n g ,G u a n g z h o u 510640,G u a n g d o n g ,C h i n a A b s t r a c t :W a s t e c o r r u g a t e d b

7、o a r d w a s g r o u n d t o p a p e r p u l p ,w h i c h w a s u s e d t o p r e pa r e t h e f o a m e d w a s t e p a p e r p u l p /h i g h d e n s i t y p o l y e t h y l e n e (H D P E c o m p o s i t e sH D P E .T he -b a r r e l c a p i l l a r y r h e o m e t e r w a s010-11-22收到初稿 ,2011-0

8、6-16收到修改稿。联系人及第一作者 :曾广胜 (1975,男,教授。基金项目 :湖南省自然科学基金项目 (09J J 6083;国家科技部中小企业技术创新基金项目 (09C 26214301937;湖南省教育厅科技计划 (08C 278;湖南省高校科技成果产业化培育项目 (09C Y 016e :2010-11-22.C o r r e s p o n d i n g a u t h o r :P r of .Z E N G G u a nh e n g ,g u a n g s h e n g _z e n g 126.c o m F o u n d a t i o n i t e m :

9、s u p p o r t e d b y H u n a n N a t u r a lS c i e n c e F o u n d a t i o n (09J J 6083,t h e M i n i s t r y o f S c i e n c e a nd T e c h n o l o g y I n n o v a t i o n F u n d (09C 26214301937,H u a n D e p a rt m e n t o f E d u c a t i o n T e c h n o l o g y P l a n (08C 278a n d H u n a

10、nU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g yA c h i e v e m e n t P r o j e c t T r a i n i n g (09C Y 016.(a z o d i c a r b o n a m i d ec o n t e n t,w a s t ep a p e r p u l p c o n t e n t,t em p e r a t u r e a n d d i f f e r e n t b l o w i n g a g e n t s o n t h e m e l

11、 tt h e c o m p o s i t e s.S c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p y(S E Mw a ss o u s e d t o o b s e r v e t h e e f f e c t s o f d i f f e r e n t c o n t e n t sf A C a n d w a s t e p a p e r p u l p o n c e l l m o r p h o l o g y.T h es u l t s s h o w e d t h a t t h e m e l t b

12、e h a v i o r o f t h e f o a m e d w as t e p a p e r p u l p/H D P E c o m p o s i t e s w a s p s e u d o p l a s t i c f l ow,a n d w h e n s h e a r r a t e w a s u p t o 600s-1 w a l l s l i p w a s ob s e r v e d.T h e v i s c o s i t yo f t h e m e l t w a s s i g n i f i c a n t l y r ed u

13、c e d w i t h i n c r e a s i n gc o n t e n t o f A C,b u t i n c r e a s e d w i th i n c r e a s i n g c o n t e n to f w a s t e p a p e r p u l p.W h e n s h e a rr a t e w a s r e d u c e d t o275s-1 o r b e l o w,t h e v i s c o s i t y o f t h em e l t w a s r e d u c e d as t e m p e r a t

14、u r e i n c r e a s e d;w h i l e w h e ns h e a r r a t e w e n t u pt o 275s-1 o r h i g h e r,t h e v i s c o s i t y o ft h e m e l t i n c r e a s e da s t e m p e r a t u r e i n c r e a s e d.W h e n s h e a rr a t e w a s r e d u c e d t o 325s-1 o r b e l o w,t h e m e l t w i t h e n d ot

15、h e r m i c b l o w i n g a g e n t(N a H C O3s h o w e d t h e h i g h e s t v i s c os i t y;w h e n s h e a r r a t e w e n t u p t o 325s-1 o r h i g h e r,t h e m el t w i t h e x 0 t h e r m i c b l 0 w i n g a g e n t A C s h 0 w e d t h e h i g h e s t v i s c 0 s i t y.T h e n u m b e r 0 f

16、 c e l l i n c r e a s e d a n z e 0 f c e l l b e c a m e s m a l l e r w i t h i n c r e a s i n g t,b u t t h e n u m b e r 0 f c e l l w a s r e d u c e d a n d c e l l b e c a m e l a r g e r w i t h i n c r e a s i n g c o n t e n t a p e r p u l p a s o b s e r v e d b y S E M.K e y w o r d s

17、:w o o d p l a s t i c c o m p o s i t e s;H D P E;f o a m;r h e o l o g y;c e l l引言木塑复合材料是近年来发展起来的一种新型材料 ,用植物纤维填充和增强的热塑性材料 ,兼有木材和塑料的性能和特点。发泡木塑复合材料是在木塑复合材料的基础上采用物理或化学发泡剂制得的新型发泡材料。国内外对木塑复合材料做了大 量研究 ,但主要集中在植物纤维和树脂的相容性及发泡形态方面 1-8。而对木塑发 泡材料实际生产中涉及的带发泡剂 （气相和纤维 （固相的熔体所具有的流变行为的研究几乎还是空白。在木塑发泡材料的成型加工中 ,熔体的流动

18、行为与传统材料的流变行为存在明显的差异 ,原因是前者为一个固相 （纤维、气相 （发泡剂和液相 （熔体共 存的复杂体系 ,成型过程中 ,气相与固相之间、固相与液相之间 ,以及气相与液相之间相互作用、相互影响 ,从而导致了该复合材料具有独特的流变行为。不带发泡剂的 木塑复合材料熔体的黏度是剪切速率、温度和纤维含量的函数,而带有发泡剂的木塑复合材料熔体的黏度是剪切速率、温度、纤维含量、熔体中所含发泡剂种类、浓 度及分布状态等的函数。本文立足于实际生产，采用英国R 0 s a nd双料筒毛细管流变仪,研究了剪切速率、温度、废纸浆含量、发泡剂含量和种类等对废纸浆 /H D P E复合发泡材料熔体的流变性

19、能的影响，并通过S E M对发泡材料的泡孔形态进行了研究。 1 实验材料和方法1.1 主要原料H D P E:中国石油兰州石化公司,G B1116 89,熔点:120140C ;废纸浆：自制，细筛过筛得到250297um粒径的过筛物；偶氮二甲酰胺(A C,深圳多彩化工有限公司， 分解温度195 205C;Z n O,深圳多彩化工有限公司；硬脂酸，天津市博迪化工有限公司;N a H C 03,天津市博迪化工有限公司。1.2 实验设备双螺杆挤出机:C T E-35型，科倍隆科亚(南京机械有限公司；注塑机J P H218W型，宁波海天集团股份公司；R 0 s a nd双料筒毛细管流变仪：B O H

20、L I N I N S T RUM E N T S公司;高速混合机：S H R-10A型，张家港格兰机械有限公司；电热恒温鼓风干燥箱：101-4-S型,上海跃进医疗器械厂；平板硫化机:X L B-400 4002型，郑州大众机械厂；扫描电镜S E M:J S M-6360L V,日本电子J E 0 L。1.3 材料制备(1废纸浆制备 废纸板T水浸泡30h左右-粉碎-鼓风干燥箱110C干燥24hT再粉碎-鼓风干燥箱干燥48h(105110C 。(2发泡材料制备先把废纸浆与H D P E在高速混合机中，于80r下搅拌5m in。将混合均匀的物料在同向双螺杆挤出机中挤出造粒，调节好挤62化工学报第

21、62 卷出机各段的温度与挤出速度并控制机头压力。各段温度 C为160/160/165/170/180/180/180/190/180,机头温度为175C;螺杆转速为80rm i n -1,机头压力为 23M P a 。将干燥好的粒料与发泡剂 A C 和 Z n O ,在开炼机上混练 5m i n ,辊筒温度:前辊175C ,后辊170C。将混合好的材料切成一定大小的片材,在平板硫化机上模压发泡 :温度 185C ,压力 3M P a ,保压时间 10m i n 。 1.4 性能测定(1 流变性能测试 将挤出木塑颗粒、发泡剂和 Z n O 混合均匀 ,快速加到流变 仪中进行测试。所用流变仪为英国

22、 B O H L I N I N S T R UM E N T S 公司生产 的R 0 s a n d双料筒毛细管流变仪(图 1。一个料筒装有普通毛细管 ,另一个装有零口模毛细管 ,两个毛细管入口形状一样。该流变仪采用了零口模技术 ,可方便快速地进行入口压力降的 R 0 s a -n d校核,较传统的 B a g l e y 校正省时和准确 ,并能进行非牛顿修正。实验测试参数设置:毛细管直径为1m m，长径比为16： 1。每个样取5组数据,求平均值。R 0 s a n d流变仪计算公式如下P 0=P R -P L -P RL L -L R(1 T w =P L -P (Or 2L L (2 丫

23、 w n =3n +(1 丫 w 4n(3 n a = Tw(4I?图1 R o s a n d双料筒毛细管流变仪测试部分结构F i g .1 D i a g r a m o fR 0 s a n d d o u b l e -b a r r e l c a p ill a r yr h e o m e t e r (2扫描电镜(S E M观察 将发泡材料的断截面，真空喷金,进行扫描电镜观察。2实验结果与讨论2.1废纸浆/H D P E发泡复合材料的加工流变2.1.1 废纸浆 /H D P E 发泡复合材料的管壁滑移现象 考察木塑复合发泡材料的管壁滑移具有重要的理论和实际意义。图2为R o s

24、 a n d双料筒毛细管流变仪长口模压力降 P L 和零口模的压力降 P R 与关系示意图。本实验丫设定最大值为600s-1,当超过此值时 ,P R 和 P L 出现不稳定的压力振荡 ,剪切速率继续增加 ,P R 和 PL 状态不变 ,表现为管壁滑移现象。宏观上 ,口模挤出物随着剪切速率的增加出现畸变 ,直至喷射流动。废纸浆 /H D P E 发泡复合材料熔体的管壁滑移现象可能与挤出 熔体破裂现象有关。对于 H D P E 型熔体 ,由于熔体在管壁附近发生 “时滑时黏 ”的压力振荡 ,才导致熔体挤出后的有规则破裂 9。在废纸浆/H D P E发泡复合材料流变性能研究时,r有一个最大值600s

25、-1。图2 R0 s a n d双料筒毛细管流变仪长口模压力曲线P L 和零口模压力曲线 P RF i g .2 P r e s s c u r v e o f c a p i l l a r ye P L a n d z e r o d i e P R a t d i2.1.2发泡剂A C含量对废纸浆/H D P E发泡复合材料熔体黏度的影响在180C条件下，分别测定不同含量发泡剂 A C的废纸浆/H D P E发泡复合材料熔体 与丫的流变曲线。基本配方（质量份，下同:H D P E100,废纸浆40,硬脂酸1,A C :n 0=1 : 4。由图3可知,各组分随着剪切速率的增加，黏度n下降，

26、表现为假塑性流动。发泡剂A C含量的不同，对剪切速率的敏感性不同；不加发泡剂A C ,复合材料熔体n从 1300P a S降到 500P aS剪切变稀”很明显;当发泡剂含量为-5462 第9期曾广胜等:废纸浆/H D P E复合发泡材料的流变行为及发泡形态I OU 3H)300- JCJU U)t) 6OUshear rale/yi<2 a图3发泡剂A C含量对废纸浆/H D P E发泡复合材料熔体黏度的影响F i g .3 I n f I u e n c e o f b l o w i n ga g e n t A C c o n t e n t o n w a s t e p a p

27、e r p u l p /H D P E c o m p o s i t em e'l st v i s c o s i t y 1p h r 时,复合 材料熔体n a从 7OOP a s 降到 500P as对剪切速率不敏感；当剪切速率很小时，如100s -1时，不加发泡剂A C的黏度与加发泡剂的黏度相差很大 ,即发泡剂的加入能明显降低复合材料的熔体n a也即在低剪切速率下，n对发泡剂含量变化敏感；而高剪切速率下,黏度对发泡剂含量变化不敏感。a与剪依据 O s t w a l d -D e W a e l e 幂律公式 ,高分子共混熔体的剪切黏度n切速率有如下关系a =k Yn(5由

28、式（5 可知,废纸浆 /H D P E 发泡复合材料之所以表现为假塑性流动 ,主要是基体 H D P E 为热塑性高分子 ,而废纸浆也为天然高分子 ,符合流变学一般规律 ,即“剪 切变稀 ”。发泡剂 A C 之所以能降低复合材料的熔体黏度 ,一是发泡剂分解产生的气泡 ,增加了熔体中的 “空穴（自由体积 ”二;是气体分子在聚合物分子之间起了隔离作用。l e r 等 10研究发现 ,用 L D P E 及 H D P E 加入化学发泡剂 ,在毛细管流变仪上测试 ,发现加入0.5%的发泡剂时（气体溶于熔体中，熔体的黏度下降约20%。B i g g等11研究了 P S加入D N T A （二亚硝基对苯

29、二甲酰胺的黏度情况，同样发现黏度降 低。至于复合材料熔体黏度随 AC含量的增加而降低，这主要是因为AC含量增加,分解产生的气体也增加，溶解到熔体中的气体的塑化作用远大于保证气体溶解所需 的熔体压力对聚合物/气体I At" 111 FtirAt :他i M I 悶rT At 4 ptirino"附割町3tX; 車町 iW磁訪3 旧icrFs-i溶液体系作用，即溶解的气体对黏度的降低作用大。因此对于废纸浆/H D P E发泡复合材料，由于黏度低,流动性好，可以在较低的温度下发泡成型，对生产节能具有一定的指导意义。2.1.3废纸浆含量对废纸浆/H D P E发泡复合材料熔体黏度的

30、影响在180C 条件下，分别测定含不同量废纸浆的废纸浆/H D P E发泡复合材料熔体a与丫的流变曲线（图4。基本配方:H D P E 100,硬脂酸1,A C1,A C : Z n 0=1 ： 4。随着剪切速率的增加，各组分的n降低，表现为假塑性流 动。随着废纸浆含量的增加，复合材料的n不断升高，对剪切速率的敏感性也在增加； 当废纸浆含量为 20份时,随着剪切速率从 100s -1到 600s -1，复合材料的熔体黏度从600P a S到500P a s废纸浆含量为100份时,复合材料熔体黏度从 1300P a s 到 500P a s ,即废纸浆含量增加了复合材料的剪切敏感性。图 4 废纸

31、浆含量对废纸浆 /H D P E 发泡复合材料熔体黏度的影响F i g .4 I n f l u e n c e o f w a s t e p a p e r p u l pc o n t e n t o n w a s t e p a p e r p u l p /H D P E c o m p o s i t em e's废纸浆作为增强和填充体系加入到废纸浆 /H D P E 复合材料中,对熔体流动有很大的阻碍作用:一是因为废纸浆纤维是极性分子 ,内含氢键,容易团聚,和非极性 H D P E 相容 性不好,当然这种团聚随着纸浆的增加越发明显 ;二是由于废纸浆纤维是较 H D P

32、E模量更高的高分子，刚性很强,在180C时,不会熔融塑化，流动性很差。当废纸浆含量 很低时,复合材料熔体主要体现 H D P E 的流动特征,即发泡剂对熔体黏度影响大于 废纸浆对熔体黏度的影响 ,表现为熔体对剪切速率不敏感。而当废纸浆含量很高时废纸浆对复合材料的影响不能忽略 ,废纸浆纤维增加了熔体的流动阻力 ,提6462化工学报 第62卷高了熔体黏度 ,此时废纸浆纤维对熔体黏度的影响超过发泡剂的影响 ,即废纸浆纤维含量的增加提高了复合材料熔体的剪切敏感性。在废纸浆 /H D P E 发泡复合材 料加工过程中 ,随着植物纤维的增加 ,应该适当增加剪切速率 ,如提高转速等以降低熔体黏度 ,利于加工

33、成型。2.1.4 温度对废纸浆 /H D P E 发泡复合材料熔体黏度的影响考察不同温度下的废纸浆/H D P E复合材料熔体n a与 丫的流变曲线（图5。基本配方:H D P E 100,废纸浆40,硬脂酸1,A C 1,A C : Z n 0=1: 4。随着剪切速率的增加，各组分的n a笔低，表现为假塑性流动。当剪切速率小于 275s -1时，熔体黏度随着温度的升高而降低。低温下,如170C, n对剪切速率特别敏感； 而当剪切速率大于275s -1时,n出现反常现象,即熔体黏度随着温度的升高反而降 低；在剪切速率为 275s-1 时,曲线交于一点 ,不同温度下的熔体黏度相同iaoo<

34、- i7or : MX：A»issrl(X> ZW KXJ' 4,1丿MWshcarmt/J 图5温度对废纸浆/H D P E发泡复合材料熔体黏度的影响F i g .5 I n f I u e n c e0 f d i f f e r e n t t e m p e r a t u r e o n w a s te p a p e r p u I p /H D P Ec o m p o s i t e m e l S v i s c o s i t y在温度远高于玻璃化温度T g和熔点T m时（T >T g +100 E ,高分子熔体黏度与温度的依赖关系可用A n

35、 d r a d e方程很好地描述0(T =K e E n /R T(6由式（6知，温度升高,熔体黏度下降。在低剪切速率下，由于温度是分子无规则热 运动激烈程度的反映，温度升高，分子无规则热运动加剧，分子间距增大,较多的能量使材料内部形成更多的|屮Fmir-vib.11 ifi空穴（自由体积”因而使链段更易活动，表现为熔体黏度随温度的升高而降低。 而在高剪切速率下,出现温度升高，黏度越高的反常现象。可能的原因为在高温-高剪切流场中， 材料内部发生复杂的力学化学反应，形成某种结构。植物纤维的加工温度一般在200r以下，否则容易分解碳化。虽然实验所用温度都低于200C ,但是在高剪切流动场下,H

36、D P E和纸浆纤维以及纸浆纤维和纸浆纤维之间摩擦、取向、扩散和缠结加剧,造成局部生热，从而引起纸浆纤维的分解碳化，碳化的颗粒较大，流动性差,对熔体 的流动产生一定的阻力。至于交点275s-1的意义，可理解为此剪切速率下熔体黏度对温度已失去敏感性，黏度波动不大，在 此剪切速率下加工的木塑产品质量稳定性高。但是，对剪切速率的设定，还得考虑剪速率对气泡成核的促进作用。根据剪切能成核理论12-13,剪切能不仅降低气泡成核所需克服的G i b b s自由能,而且提高气泡成核速率 ,即剪切速率越大 ,能得到泡孔密度大、孔径均一的制品。所以 ,在实际木塑发泡材料生产中 ,应避免在高温 -高剪切下进行挤出木

37、塑发泡的加工,设定合适的剪切速率 (转速显得尤为关键。图 6 发泡剂种类对废纸浆 /H D P E 发泡复合材料熔体黏度的影响F i g .6 I n f l u e n c e o f d i f f e r e n t b l o w i n ga g e n t o n w a s t e p a p e r p u l p /H D P E c o m p o s i t em e'l st2.1.5 发泡剂种类对废纸浆 /H D P E 发泡复合材料熔体黏度的影响 偶氮二甲酰胺 (A C 属于有机发泡剂 ,为放热型发泡剂 ,分解产生 N 2、C O 、NH 3 等气体;碳酸氢

38、钠 (N a H C O 3为无机发泡剂 ,分解吸热产生C O 2和 H 2O 气体,60C开始分解;A C /N a H C O 3为吸-放热平衡发泡剂，即吸-放热基本平衡,分解无突发,较宽范围内平稳分解。考察不同发泡剂体系下的废纸浆 /H D P E 发泡复合材料熔体n a与 丫的流变曲线(图6。基本配方:7462 第9期曾广胜等:废纸浆/H D P E 复合发泡材料的流变行为及发泡形态2 4,6 8 化工学报 2 第6卷 HDE1 O,废纸浆4,硬脂酸1, A POOC：ZO=n,A。随着剪切速率的增1 ： 4 C ：N HC 3 =1 ： 1a O加，各组分的n降低，表现为假塑性流动。

39、当剪a切速率小于3 5S时，吸热型发泡剂 NHC 3熔2 a O -1系分解产生不同的气体对熔体黏度造成影响，对大 多数树脂来讲，N、H2O和C 2的溶 解度对黏度O 2的影响性质相似。这也从另一个方面证明了上述温 度对复合材料 黏度影响的正确性。当然，对于木塑 发泡加工来讲，采用 A作为发泡剂，更能保证产C品质量的稳定性，因为其黏度的变化不大，加工范 围宽，发泡的密度和泡 孔稳定。2 2 废纸浆/ D E发泡复合材料的泡孔形态.HP 2 2 1 A含 量对泡孔形态的影响 图7显示了 . C不同发泡剂含量下的废纸浆 /P复合材料的冲HD E击断面S EM照片。基本配方： HD E1 0, 纸浆

40、P 0 8,硬脂酸1，A 0C：ZO=1 ：4。当A含量2份n C时，泡孔数量很 少，泡孔孔径很大；当A含量4 C份时，泡孔数量增多， 孔径减小；当A含量8份C时，泡孔 数量达到最大，泡孔分布均匀， 径很小。总的来讲，随着发泡剂 A含量的增加，制品C的泡孔数量增加， 径减小，减少了泡孔合并现象。根据经典成核理论，随着熔体中 A含量的增C多，成核驱动力增大，成核点增多，熔体的热力学1不稳定性增加4。当模具卸压时，气体的溶解度体黏度高于其他组分；当剪切速率大于3 5 s时，2 -1放热型发泡A熔体黏度高于其他组分；吸放热平C衡发 泡剂A / a O的熔体黏度介于N HC 3 C N HC 3 a

41、O和A之间；在剪切速率为3 5 s三条曲线交C 2 -1于一点，即黏度值相等。其实，发泡剂种类对复合发泡材料熔体黏度的 影响规律和温度对其的影响规律基本 相似。温度的 影响是热效应，而吸热、放热和平衡发泡剂对黏度的影响也是热效 应，两者没有本质的差别，从而两 者曲线的走势也都差不多。N HC 3分 解吸热，a O使复合材料熔体温度降低；而 A分解放热，复合C材料熔体 温度升高；A / a O吸放热平衡，C N HC 3温度介于两者之间。由上 述分析可知，低剪切速率，下，温度高（C体系）熔体黏度低，温度低A （ a O体系）熔体黏度高；高剪切速率下，NHC3,温度高 （C体系）熔体黏度高，温度低

42、A （ a O体系），熔体黏度低。至于不同发泡剂体N HC 3降低，产生气体增多，能得到泡孔数量大，泡孔均 图7 不同A含量下废纸浆/ P发泡复合材料的泡孔形态 C HD E Fg 7 nleCc neto at a e up HD Ec moi cl op ooy i . If neo Aotn n w sep prpl/ P ops es emrhlguft第9期 HDE曾广胜等：废纸浆/ P复合发泡材料的流变行为及发泡形态2 4,6 9图8不同废纸浆含量下废纸浆/ P发泡复合材料的泡孔形态 H DEFg 8 nlat ae upcnetoup HD Ec m oiopooyi. If n

43、eo wep potn nwsepprpl/P opsesemr匀分散的制品。 2 2 2 废纸浆含量对泡孔形态的影响 图显示不同废纸浆含量下的废纸浆/ P复合材料HD E的冲击断面S EM照片。基本配方：HDE1 0， P 0A ，A C2 C：ZO=1 : 4， 硬脂酸1。当废纸浆含n量4份时，气泡尺寸小，数量也最多，泡孔合0并也少。当废纸浆含量6份时，出现了明显的0泡孔合并现象； 当废纸浆含量到8份时，可明0显看到泡孔数量减小，泡孔合并， 孔径大小不一；当废纸浆含量到1 0份时，泡孔合并现象最0明显。即泡孔数量随着废纸浆含量的增加而减小，泡孔合并现象随着废纸浆含 量的 增加越发明显，泡孔

44、尺寸增大。由上述 废纸浆含量对复合材料n的影响可知，废纸浆含量越多，a越大，对a n成核的阻力越大，越不易 发 泡。这主要是因为随着废纸浆含量的增加，复合材料内树脂HD E 含P量相对减少，可供发泡的 树脂越来越少，所以形1 7成泡孔的数量 减少51。另一方面，随着废纸浆维汇聚在一起，很容易形 成大的空洞，造成材料缺陷。3 结论（）废纸浆/ P复合发泡材料熔体表现为1 HD E非牛顿流体流动特征，当剪切速率达到 6 0s时，01 出现管壁滑移现象。（）发泡剂A能明显降低熔体黏度，随着2 C A含 量的增加，熔 体黏度下降。随着废纸浆含量C的增加，熔体黏度增加。（）当剪切速率小于2 5 s时,低；当剪切速率大于2 5 s时，7（）当剪切速率小于3 5 s时,随着温度的3 71升高，熔体黏度降1熔体黏度反而随着温度的升高而升高。吸热型发泡4 2 1剂（a O ）熔体黏度最高；当剪切速率大于NHC 3 3 5 s时，放热型发泡剂 A熔体黏度最高。2 1 C ()通过S 5 EM观察发现，随着发泡剂A含C量的增加，泡孔数量增加，孔径变小；随着废纸浆 含量的增加，泡孔数量减小，孔 径增