1、第 62卷 第 9期 化 工 學 報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論文廢紙漿/H D P E復合發泡材料的流變行為及發泡形態曾廣勝 1,2,許 超 1,2,劉躍軍 1,2,瞿金平 3(1,湖南株洲 412008;,湖南株洲湖南工業大學包裝新材料與技術中國包裝總公司重點實驗室湖南工業大學先進包裝材料與技術湖南省普通高校重點實驗室412008;華南理工大學聚合物新型成型裝備國家工程研究中心,廣東廣州 5106403摘要:將廢舊瓦楞紙板粉碎制漿 ,與 H D P E (高

2、密度聚乙烯通過模壓成型制備了廢紙漿 /H D P E 發泡復合材料。利用英國R 0 s a n d雙料筒毛細管流變儀，在線研究了發泡劑A C含量、廢紙漿含量、溫度以及吸熱、放熱和平衡發泡劑對廢紙漿 /H D P E 復合發泡材料的 流變行為的影響 ,并在 S E M 下觀察了不同 A C 含量和廢紙漿含量對發泡形態的影 響。結果表明：廢紙漿/H D P E復合發泡材料熔體表現為假塑性流動特征，當剪切速率達到 600s -1時,出現管壁滑移現象。發泡劑 A C 能明顯降低熔體黏度 ,隨著 A C 含量的增加 ,熔體黏度下降。隨著廢紙漿含量的增加 ,熔體黏度增加。當剪切速率小于 275s -1時,

3、隨著溫度的升高 ,熔體黏度降低 ;當剪切速率大于 275s -1時,熔體黏度反而隨著溫度的升高而升高。當剪切速率小于 325s -1時,吸熱型發泡劑 (N a H C O 3 熔體黏度最高 ;當剪切速率大于 325s -1時,放熱型發泡劑 A C 熔體黏度最高。通過 S E M 觀察發現 ,隨著發泡劑 A C含量的增加 ,泡孔數量增加 ,孔徑變小 ;隨著廢紙漿含量的增加 ,泡孔數量減小 ,孔徑增大 ,泡孔合并現象嚴重。關鍵詞 ：木塑 ;H D P E ;發泡 ;流變 ;泡孔D O I ：10.3969/j.i s s n .0438-1157.2011.09.038中圖分類號 ：T Q321.

4、5文獻標志碼 ：A 文章編號 ：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。聯系人及第一作者 :曾廣勝 (1975,男,教授。基金項目 :湖南省自然科學基金項目 (09J J 6083;國家科技部中小企業技術創新基金項目 (09C 26214301937;湖南省教育廳科技計劃 (08C 278;湖南省高校科技成果產業化培育項目 (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引言木塑復合材料是近年來發展起來的一種新型材料 ,用植物纖維填充和增強的熱塑性材料 ,兼有木材和塑料的性能和特點。發泡木塑復合材料是在木塑復合材料的基礎上采用物理或化學發泡劑制得的新型發泡材料。國內外對木塑復合材料做了大 量研究 ,但主要集中在植物纖維和樹脂的相容性及發泡形態方面 1-8。而對木塑發 泡材料實際生產中涉及的帶發泡劑 （氣相和纖維 （固相的熔體所具有的流變行為的研究幾乎還是空白。在木塑發泡材料的成型加工中 ,熔體的流動

18、行為與傳統材料的流變行為存在明顯的差異 ,原因是前者為一個固相 （纖維、氣相 （發泡劑和液相 （熔體共 存的復雜體系 ,成型過程中 ,氣相與固相之間、固相與液相之間 ,以及氣相與液相之間相互作用、相互影響 ,從而導致了該復合材料具有獨特的流變行為。不帶發泡劑的 木塑復合材料熔體的黏度是剪切速率、溫度和纖維含量的函數,而帶有發泡劑的木塑復合材料熔體的黏度是剪切速率、溫度、纖維含量、熔體中所含發泡劑種類、濃 度及分布狀態等的函數。本文立足于實際生產，采用英國R 0 s a nd雙料筒毛細管流變儀,研究了剪切速率、溫度、廢紙漿含量、發泡劑含量和種類等對廢紙漿 /H D P E復合發泡材料熔體的流變性

19、能的影響，并通過S E M對發泡材料的泡孔形態進行了研究。 1 實驗材料和方法1.1 主要原料H D P E:中國石油蘭州石化公司,G B1116 89,熔點:120140C ;廢紙漿：自制，細篩過篩得到250297um粒徑的過篩物；偶氮二甲酰胺(A C,深圳多彩化工有限公司， 分解溫度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 實驗設備雙螺桿擠出機:C T E-35型，科倍隆科亞(南京機械有限公司；注塑機J P H218W型，寧波海天集團股份公司；R 0 s a nd雙料筒毛細管流變儀：B O H

20、L I N I N S T RUM E N T S公司;高速混合機：S H R-10A型，張家港格蘭機械有限公司；電熱恒溫鼓風干燥箱：101-4-S型,上海躍進醫療器械廠；平板硫化機:X L B-400 4002型，鄭州大眾機械廠；掃描電鏡S E M:J S M-6360L V,日本電子J E 0 L。1.3 材料制備(1廢紙漿制備 廢紙板T水浸泡30h左右-粉碎-鼓風干燥箱110C干燥24hT再粉碎-鼓風干燥箱干燥48h(105110C 。(2發泡材料制備先把廢紙漿與H D P E在高速混合機中，于80r下攪拌5m in。將混合均勻的物料在同向雙螺桿擠出機中擠出造粒，調節好擠62化工學報第

21、62 卷出機各段的溫度與擠出速度并控制機頭壓力。各段溫度 C為160/160/165/170/180/180/180/190/180,機頭溫度為175C;螺桿轉速為80rm i n -1,機頭壓力為 23M P a 。將干燥好的粒料與發泡劑 A C 和 Z n O ,在開煉機上混練 5m i n ,輥筒溫度:前輥175C ,后輥170C。將混合好的材料切成一定大小的片材,在平板硫化機上模壓發泡 :溫度 185C ,壓力 3M P a ,保壓時間 10m i n 。 1.4 性能測定(1 流變性能測試 將擠出木塑顆粒、發泡劑和 Z n O 混合均勻 ,快速加到流變 儀中進行測試。所用流變儀為英國

22、 B O H L I N I N S T R UM E N T S 公司生產 的R 0 s a n d雙料筒毛細管流變儀(圖 1。一個料筒裝有普通毛細管 ,另一個裝有零口模毛細管 ,兩個毛細管入口形狀一樣。該流變儀采用了零口模技術 ,可方便快速地進行入口壓力降的 R 0 s a -n d校核,較傳統的 B a g l e y 校正省時和準確 ,并能進行非牛頓修正。實驗測試參數設置:毛細管直徑為1m m，長徑比為16： 1。每個樣取5組數據,求平均值。R 0 s a n d流變儀計算公式如下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?圖1 R o s a n d雙料筒毛細管流變儀測試部分結構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掃描電鏡(S E M觀察 將發泡材料的斷截面，真空噴金,進行掃描電鏡觀察。2實驗結果與討論2.1廢紙漿/H D P E發泡復合材料的加工流變2.1.1 廢紙漿 /H D P E 發泡復合材料的管壁滑移現象 考察木塑復合發泡材料的管壁滑移具有重要的理論和實際意義。圖2為R o s

24、 a n d雙料筒毛細管流變儀長口模壓力降 P L 和零口模的壓力降 P R 與關系示意圖。本實驗丫設定最大值為600s-1,當超過此值時 ,P R 和 P L 出現不穩定的壓力振蕩 ,剪切速率繼續增加 ,P R 和 PL 狀態不變 ,表現為管壁滑移現象。宏觀上 ,口模擠出物隨著剪切速率的增加出現畸變 ,直至噴射流動。廢紙漿 /H D P E 發泡復合材料熔體的管壁滑移現象可能與擠出 熔體破裂現象有關。對于 H D P E 型熔體 ,由于熔體在管壁附近發生 “時滑時黏 ”的壓力振蕩 ,才導致熔體擠出后的有規則破裂 9。在廢紙漿/H D P E發泡復合材料流變性能研究時,r有一個最大值600s

25、-1。圖2 R0 s a n d雙料筒毛細管流變儀長口模壓力曲線P L 和零口模壓力曲線 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發泡劑A C含量對廢紙漿/H D P E發泡復合材料熔體黏度的影響在180C條件下，分別測定不同含量發泡劑 A C的廢紙漿/H D P E發泡復合材料熔體 與丫的流變曲線。基本配方（質量份，下同:H D P E100,廢紙漿40,硬脂酸1,A C :n 0=1 : 4。由圖3可知,各組分隨著剪切速率的增加，黏度n下降，

26、表現為假塑性流動。發泡劑A C含量的不同，對剪切速率的敏感性不同；不加發泡劑A C ,復合材料熔體n從 1300P a S降到 500P aS剪切變稀”很明顯;當發泡劑含量為-5462 第9期曾廣勝等:廢紙漿/H D P E復合發泡材料的流變行為及發泡形態I OU 3H)300- JCJU U)t) 6OUshear rale/yi<2 a圖3發泡劑A C含量對廢紙漿/H D P E發泡復合材料熔體黏度的影響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 時,復合 材料熔體n a從 7OOP a s 降到 500P as對剪切速率不敏感；當剪切速率很小時，如100s -1時，不加發泡劑A C的黏度與加發泡劑的黏度相差很大 ,即發泡劑的加入能明顯降低復合材料的熔體n a也即在低剪切速率下，n對發泡劑含量變化敏感；而高剪切速率下,黏度對發泡劑含量變化不敏感。a與剪依據 O s t w a l d -D e W a e l e 冪律公式 ,高分子共混熔體的剪切黏度n切速率有如下關系a =k Yn(5由

28、式（5 可知,廢紙漿 /H D P E 發泡復合材料之所以表現為假塑性流動 ,主要是基體 H D P E 為熱塑性高分子 ,而廢紙漿也為天然高分子 ,符合流變學一般規律 ,即“剪 切變稀 ”。發泡劑 A C 之所以能降低復合材料的熔體黏度 ,一是發泡劑分解產生的氣泡 ,增加了熔體中的 “空穴（自由體積 ”二;是氣體分子在聚合物分子之間起了隔離作用。l e r 等 10研究發現 ,用 L D P E 及 H D P E 加入化學發泡劑 ,在毛細管流變儀上測試 ,發現加入0.5%的發泡劑時（氣體溶于熔體中，熔體的黏度下降約20%。B i g g等11研究了 P S加入D N T A （二亞硝基對苯

29、二甲酰胺的黏度情況，同樣發現黏度降 低。至于復合材料熔體黏度隨 AC含量的增加而降低，這主要是因為AC含量增加,分解產生的氣體也增加，溶解到熔體中的氣體的塑化作用遠大于保證氣體溶解所需 的熔體壓力對聚合物/氣體I At" 111 FtirAt :他i M I 悶rT At 4 ptirino"附割町3tX; 車町 iW磁訪3 舊icrFs-i溶液體系作用，即溶解的氣體對黏度的降低作用大。因此對于廢紙漿/H D P E發泡復合材料，由于黏度低,流動性好，可以在較低的溫度下發泡成型，對生產節能具有一定的指導意義。2.1.3廢紙漿含量對廢紙漿/H D P E發泡復合材料熔體黏度的

30、影響在180C 條件下，分別測定含不同量廢紙漿的廢紙漿/H D P E發泡復合材料熔體a與丫的流變曲線（圖4。基本配方:H D P E 100,硬脂酸1,A C1,A C : Z n 0=1 ： 4。隨著剪切速率的增加，各組分的n降低，表現為假塑性流 動。隨著廢紙漿含量的增加，復合材料的n不斷升高，對剪切速率的敏感性也在增加； 當廢紙漿含量為 20份時,隨著剪切速率從 100s -1到 600s -1，復合材料的熔體黏度從600P a S到500P a s廢紙漿含量為100份時,復合材料熔體黏度從 1300P a s 到 500P a s ,即廢紙漿含量增加了復合材料的剪切敏感性。圖 4 廢紙

31、漿含量對廢紙漿 /H D P E 發泡復合材料熔體黏度的影響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廢紙漿作為增強和填充體系加入到廢紙漿 /H D P E 復合材料中,對熔體流動有很大的阻礙作用:一是因為廢紙漿纖維是極性分子 ,內含氫鍵,容易團聚,和非極性 H D P E 相容 性不好,當然這種團聚隨著紙漿的增加越發明顯 ;二是由于廢紙漿纖維是較 H D P

32、E模量更高的高分子，剛性很強,在180C時,不會熔融塑化，流動性很差。當廢紙漿含量 很低時,復合材料熔體主要體現 H D P E 的流動特征,即發泡劑對熔體黏度影響大于 廢紙漿對熔體黏度的影響 ,表現為熔體對剪切速率不敏感。而當廢紙漿含量很高時廢紙漿對復合材料的影響不能忽略 ,廢紙漿纖維增加了熔體的流動阻力 ,提6462化工學報 第62卷高了熔體黏度 ,此時廢紙漿纖維對熔體黏度的影響超過發泡劑的影響 ,即廢紙漿纖維含量的增加提高了復合材料熔體的剪切敏感性。在廢紙漿 /H D P E 發泡復合材 料加工過程中 ,隨著植物纖維的增加 ,應該適當增加剪切速率 ,如提高轉速等以降低熔體黏度 ,利于加工

33、成型。2.1.4 溫度對廢紙漿 /H D P E 發泡復合材料熔體黏度的影響考察不同溫度下的廢紙漿/H D P E復合材料熔體n a與 丫的流變曲線（圖5。基本配方:H D P E 100,廢紙漿40,硬脂酸1,A C 1,A C : Z n 0=1: 4。隨著剪切速率的增加，各組分的n a筆低，表現為假塑性流動。當剪切速率小于 275s -1時，熔體黏度隨著溫度的升高而降低。低溫下,如170C, n對剪切速率特別敏感； 而當剪切速率大于275s -1時,n出現反常現象,即熔體黏度隨著溫度的升高反而降 低；在剪切速率為 275s-1 時,曲線交于一點 ,不同溫度下的熔體黏度相同iaoo<

34、- i7or : MX：A»issrl(X> ZW KXJ' 4,1丿MWshcarmt/J 圖5溫度對廢紙漿/H D P E發泡復合材料熔體黏度的影響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在溫度遠高于玻璃化溫度T g和熔點T m時（T >T g +100 E ,高分子熔體黏度與溫度的依賴關系可用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，溫度升高,熔體黏度下降。在低剪切速率下，由于溫度是分子無規則熱 運動激烈程度的反映，溫度升高，分子無規則熱運動加劇，分子間距增大,較多的能量使材料內部形成更多的|屮Fmir-vib.11 ifi空穴（自由體積”因而使鏈段更易活動，表現為熔體黏度隨溫度的升高而降低。 而在高剪切速率下,出現溫度升高，黏度越高的反常現象。可能的原因為在高溫-高剪切流場中， 材料內部發生復雜的力學化學反應，形成某種結構。植物纖維的加工溫度一般在200r以下，否則容易分解碳化。雖然實驗所用溫度都低于200C ,但是在高剪切流動場下,H

36、D P E和紙漿纖維以及紙漿纖維和紙漿纖維之間摩擦、取向、擴散和纏結加劇,造成局部生熱，從而引起紙漿纖維的分解碳化，碳化的顆粒較大，流動性差,對熔體 的流動產生一定的阻力。至于交點275s-1的意義，可理解為此剪切速率下熔體黏度對溫度已失去敏感性，黏度波動不大，在 此剪切速率下加工的木塑產品質量穩定性高。但是，對剪切速率的設定，還得考慮剪速率對氣泡成核的促進作用。根據剪切能成核理論12-13,剪切能不僅降低氣泡成核所需克服的G i b b s自由能,而且提高氣泡成核速率 ,即剪切速率越大 ,能得到泡孔密度大、孔徑均一的制品。所以 ,在實際木塑發泡材料生產中 ,應避免在高溫 -高剪切下進行擠出木

37、塑發泡的加工,設定合適的剪切速率 (轉速顯得尤為關鍵。圖 6 發泡劑種類對廢紙漿 /H D P E 發泡復合材料熔體黏度的影響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 發泡劑種類對廢紙漿 /H D P E 發泡復合材料熔體黏度的影響 偶氮二甲酰胺 (A C 屬于有機發泡劑 ,為放熱型發泡劑 ,分解產生 N 2、C O 、NH 3 等氣體;碳酸氫

38、鈉 (N a H C O 3為無機發泡劑 ,分解吸熱產生C O 2和 H 2O 氣體,60C開始分解;A C /N a H C O 3為吸-放熱平衡發泡劑，即吸-放熱基本平衡,分解無突發,較寬范圍內平穩分解。考察不同發泡劑體系下的廢紙漿 /H D P E 發泡復合材料熔體n a與 丫的流變曲線(圖6。基本配方:7462 第9期曾廣勝等:廢紙漿/H D P E 復合發泡材料的流變行為及發泡形態2 4,6 8 化工學報 2 第6卷 HDE1 O,廢紙漿4,硬脂酸1, A POOC：ZO=n,A。隨著剪切速率的增1 ： 4 C ：N HC 3 =1 ： 1a O加，各組分的n降低，表現為假塑性流動。

39、當剪a切速率小于3 5S時，吸熱型發泡劑 NHC 3熔2 a O -1系分解產生不同的氣體對熔體黏度造成影響，對大 多數樹脂來講，N、H2O和C 2的溶 解度對黏度O 2的影響性質相似。這也從另一個方面證明了上述溫 度對復合材料 黏度影響的正確性。當然，對于木塑 發泡加工來講，采用 A作為發泡劑，更能保證產C品質量的穩定性，因為其黏度的變化不大，加工范 圍寬，發泡的密度和泡 孔穩定。2 2 廢紙漿/ D E發泡復合材料的泡孔形態.HP 2 2 1 A含 量對泡孔形態的影響 圖7顯示了 . C不同發泡劑含量下的廢紙漿 /P復合材料的沖HD E擊斷面S EM照片。基本配方： HD E1 0, 紙漿

40、P 0 8,硬脂酸1，A 0C：ZO=1 ：4。當A含量2份n C時，泡孔數量很 少，泡孔孔徑很大；當A含量4 C份時，泡孔數量增多， 孔徑減小；當A含量8份C時，泡孔 數量達到最大，泡孔分布均勻， 徑很小。總的來講，隨著發泡劑 A含量的增加，制品C的泡孔數量增加， 徑減小，減少了泡孔合并現象。根據經典成核理論，隨著熔體中 A含量的增C多，成核驅動力增大，成核點增多，熔體的熱力學1不穩定性增加4。當模具卸壓時，氣體的溶解度體黏度高于其他組分；當剪切速率大于3 5 s時，2 -1放熱型發泡A熔體黏度高于其他組分；吸放熱平C衡發 泡劑A / a O的熔體黏度介于N HC 3 C N HC 3 a

41、O和A之間；在剪切速率為3 5 s三條曲線交C 2 -1于一點，即黏度值相等。其實，發泡劑種類對復合發泡材料熔體黏度的 影響規律和溫度對其的影響規律基本 相似。溫度的 影響是熱效應，而吸熱、放熱和平衡發泡劑對黏度的影響也是熱效 應，兩者沒有本質的差別，從而兩 者曲線的走勢也都差不多。N HC 3分 解吸熱，a O使復合材料熔體溫度降低；而 A分解放熱，復合C材料熔體 溫度升高；A / a O吸放熱平衡，C N HC 3溫度介于兩者之間。由上 述分析可知，低剪切速率，下，溫度高（C體系）熔體黏度低，溫度低A （ a O體系）熔體黏度高；高剪切速率下，NHC3,溫度高 （C體系）熔體黏度高，溫度低

42、A （ a O體系），熔體黏度低。至于不同發泡劑體N HC 3降低，產生氣體增多，能得到泡孔數量大，泡孔均 圖7 不同A含量下廢紙漿/ P發泡復合材料的泡孔形態 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曾廣勝等：廢紙漿/ P復合發泡材料的流變行為及發泡形態2 4,6 9圖8不同廢紙漿含量下廢紙漿/ P發泡復合材料的泡孔形態 H DEFg 8 nlat ae upcnetoup HD Ec m oiopooyi. If n

43、eo wep potn nwsepprpl/P opsesemr勻分散的制品。 2 2 2 廢紙漿含量對泡孔形態的影響 圖顯示不同廢紙漿含量下的廢紙漿/ P復合材料HD E的沖擊斷面S EM照片。基本配方：HDE1 0， P 0A ，A C2 C：ZO=1 : 4， 硬脂酸1。當廢紙漿含n量4份時，氣泡尺寸小，數量也最多，泡孔合0并也少。當廢紙漿含量6份時，出現了明顯的0泡孔合并現象； 當廢紙漿含量到8份時，可明0顯看到泡孔數量減小，泡孔合并， 孔徑大小不一；當廢紙漿含量到1 0份時，泡孔合并現象最0明顯。即泡孔數量隨著廢紙漿含量的增加而減小，泡孔合并現象隨著廢紙漿含 量的 增加越發明顯，泡孔

44、尺寸增大。由上述 廢紙漿含量對復合材料n的影響可知，廢紙漿含量越多，a越大，對a n成核的阻力越大，越不易 發 泡。這主要是因為隨著廢紙漿含量的增加，復合材料內樹脂HD E 含P量相對減少，可供發泡的 樹脂越來越少，所以形1 7成泡孔的數量 減少51。另一方面，隨著廢紙漿維匯聚在一起，很容易形 成大的空洞，造成材料缺陷。3 結論（）廢紙漿/ P復合發泡材料熔體表現為1 HD E非牛頓流體流動特征，當剪切速率達到 6 0s時，01 出現管壁滑移現象。（）發泡劑A能明顯降低熔體黏度，隨著2 C A含 量的增加，熔 體黏度下降。隨著廢紙漿含量C的增加，熔體黏度增加。（）當剪切速率小于2 5 s時,低；當剪切速率大于2 5 s時，7（）當剪切速率小于3 5 s時,隨著溫度的3 71升高，熔體黏度降1熔體黏度反而隨著溫度的升高而升高。吸熱型發泡4 2 1劑（a O ）熔體黏度最高；當剪切速率大于NHC 3 3 5 s時，放熱型發泡劑 A熔體黏度最高。2 1 C ()通過S 5 EM觀察發現，隨著發泡劑A含C量的增加，泡孔數量增加，孔徑變小；隨著廢紙漿 含量的增加，泡孔數量減小，孔 徑增