一种基于连续自成核技术的超临界发泡条件预测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于连续自成核技术的超临界发泡条件预测方法，属于超临界发泡技术领域。本发明专利技术提供的适用热塑性弹性体预测发泡中的最佳交联度和发泡温度的方法，以解决需要不断实验尝试才能确定发泡时最佳的交联度及发泡温度的问题，同时可获取更准确的分子链结构、结晶行为等信息。

【技术实现步骤摘要】
一种基于连续自成核技术的超临界发泡条件预测方法
本专利技术涉及一种基于连续自成核技术的超临界发泡条件预测方法，属于超临界发泡

技术介绍
热塑性弹性体兼具橡胶和塑料两者的双重特性，热塑性弹性体类泡沫制品具有质轻、高弹、减震、隔热、强韧等特性，可广泛应用于运动服饰、体育器材、塑胶跑道、包装、建筑、交通运输、安全防护等领域。但热塑性弹性体熔体强度较低，导致其发泡产品尺寸的稳定性较低，回缩严重，表面质量较差。因此一般需要对其进行交联改性，提高材料的熔体强度。未交联时基体熔体强度较低，在发泡成型过程中，熔体因无法包裹气泡，从而产生泡孔合并、塌陷等现象，气体易从基体中逸出，因此所得制品具有发泡倍率低、泡孔密度小、泡孔尺寸不稳定等特点；交联度较低时，基体粘度上升，但熔体强度仍较低，发泡时泡孔孔壁易破裂；进一步提高交联度后，基体粘度较高，熔体强度较高，明显改善孔壁破裂现象，基体内生成孔径均一、泡孔密度较高等结构较好的泡孔，当交联度继续提高，此时基体粘度较大，气体扩散困难，同时链段被交联网络束缚住形成闭孔结构且泡孔较小；若基体完全交联，基体粘度过高，熔体强度过高导致气泡无法生长，从而无法制备发泡材料。因此发泡过程中对交联度的控制尤为重要。目前实验中大多采用有机溶剂在高温下溶胀判断聚合物凝胶含量，不仅有毒而且耗时较长；也有采用流变法通过计算交联密度，但流变过程较为烦琐，稳定性不强，同时且需进行一系列发泡实验获得发泡最佳交联度，此过程耗时极长。因此上述两种方法无法直接通过交联度判断发泡所需最佳的交联度。另外发泡温度是控制微孔形貌的重要参数，它显著影响发泡气体的溶解和扩散过程。微孔形貌的影响是双重的，一方面，升高温度使聚合物基体分子链段运动加快，易于气体分子从基体向微孔内扩散；另一方面，当发泡温度超过一定的值时，泡孔内部的发泡压力可能超过泡孔壁所承受的限度，从而出现泡孔合并与塌陷现象；发泡温度太低，CO2扩散入基体内部较为困难，同时分子链运动活性下降，阻碍泡孔生长过程使制品发泡倍率较低，材料较硬；当发泡温度超过聚合物熔点，基体中晶区全部溶解，得到的发泡材料孔径较大，孔密度低，密度小，但收缩性较大，若采用化学交联剂进行改性时，发泡温度较高时，在发泡过程中交联剂会继续发生分解，交联度会随溶胀时间的增加而增加，溶胀时间较长时，材料的交联度较高，得到的发泡材料发泡倍率降低，密度增加，因此在半结晶性聚合物发泡中对交联度和发泡温度的掌控尤为重要。交联网络的引入对半结晶性聚合物的结晶、熔融行为有较大的影响。目前仅能通过DSC判断交联对聚合物熔点、结晶度的影响，因此发泡时仅能通过熔点确定一个大致的发泡温度区间，并不能直接得出一个最佳的发泡温度区间。无论是想要得到发泡所需最佳的交联度还是最佳发泡温度范围，均需通过不断发泡然后观察发泡倍率、泡孔形貌、孔径、孔密度才能确定。因此目前急需一种既能预测最佳交联度又可预测最佳发泡温度的技术。
技术实现思路
本专利技术提供一种适用热塑性弹性体预测发泡中的最佳交联度和发泡温度的方法，以解决需要不断实验尝试才能确定发泡时最佳的交联度及发泡温度的问题，同时可获取更准确的分子链结构、结晶行为等信息，为深入研究热塑性弹性体低温发泡的交联行为和结晶行为提供有力支撑。一种基于连续自成核技术的超临界发泡条件预测方法，包括如下步骤：步骤1，获得在不同的交联剂用量条件下制备得到的聚合物材料；步骤2，将上述的聚合物材料通过连续自成核/退火(SSA)方法获得DSC曲线；步骤3，在不同交联剂含量条件下的DSC曲线上，将主熔融峰的面积消失处的临界位置所对应的交联剂用量作为最优值；步骤4，对于主熔融峰所在位置偏向低温方向上的下一个熔融峰作为次熔融峰，将各条DSC曲线上各个次熔融峰的温度趋近位置所对应的温度作为最优发泡温度。在一个实施方式中，所述的聚合物是半结晶聚合物。在一个实施方式中，所述的步骤1中，聚合物材料是通过聚合物原料与交联剂共混后制备得到。在一个实施方式中，所述的聚合物材料是由一种聚合物构成或者是由两种以上聚合物原料共混得到。在一个实施方式中，当聚合物材料是由两种聚合物原料共混得到时，分别对两个聚合物原料的主熔融峰按照步骤3进行交联剂用量的预测，将两个用量之间的范围作为最优值。在一个实施方式中，当聚合物材料是由两种聚合物原料共混得到时，分别对两个聚合物原料的次熔融峰按照步骤4进行发泡温度的预测，将两个温度之间的范围作为最优值。在一个实施方式中，当聚合物是由两种以上的聚合物共混得到时，每个聚合物的主熔融峰和次熔融峰的位置是与该聚合物在单独DSC测试中得到的峰位置进行对比而确定得到。在一个实施方式中，所述的最优值为一个具有偏差范围的数值。在一个实施方式中，所述的偏差量为最优值的0.01-10％。在一个实施方式中，所述的发泡是指超临界发泡，发泡温度范围50-300℃，压力5-60MPa。在一个实施方式中，所述的SSA方法中，包括如下步骤：步骤a，升温消除聚合物热历史；步骤b，确定出Ts温度，并依次进行升温连续自成核以及退火处理；连续自成核处理过程中的最大温度在每个循环中依次降低，直到熔融范围的全宽度。在一个实施方式中，所述的Ts温度比聚合物材料熔点高10-25℃。在一个实施方式中，在每个循环中，温度下降的梯度是0.1-10℃。在一个实施方式中，升温和/或退火的过程中，温度变化速率是1-40℃/min。有益效果与现有技术相比，本专利技术产生了以下有益的技术效果：1.本专利技术提供了一种适用热塑性弹性体预测发泡中的最佳交联度和发泡温度的方法，可以通过简便的方法预测出最优制备参数；同时可获取更准确的分子链结构、结晶行为等信息，为深入研究热塑性弹性体低温发泡的交联行为和结晶行为提供有力支撑。2.本专利技术提供的方法在大大缩短实验时间的同时也能保证良好的分级效果。因此,可通过减少实验过程提高发泡效率。附图说明图1是连续自成核/退火(SSA)热处理原理图图2是连续自成核/退火(SSA)热处理原理图。在这种情况下，Ts温度从124℃到40℃间隔6℃，共15个自成核/退火步骤。图3是纯EVA与LDPE及EVA/LDPE共混物连续自成核/退火(SSA)热处理后曲线图。图4是EVA/LDPE共混物在95℃时发泡的SEM图。(a)0wt％,(b)0.17wt％,(c)0.33wt％，(d)0.5wt％,(e)0.66wt％，(f)0.99wt％由于1.32wt％样品发泡倍率极低，因此SEM图几乎无法看到有效的泡孔结构。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术提供的热塑性弹性体预测发泡所需最佳交联度及发泡温度的表征方法作进一步说明。在本专利技术中，所使用的发泡材料聚合物可以是半结晶聚合物，可以对其交联和结晶进行表征，例如本方法可以针对EVA、POE、OBC、LDPE、PBAT、PBS等聚合物的交联过程中的参数进行预测，也可用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于连续自成核技术的超临界发泡条件预测方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1，获得在不同的交联剂用量条件下制备得到的的聚合物材料；/n步骤2，将上述聚合物材料通过SSA方法获得DSC曲线；/n步骤3，在不同发泡条件下的DSC曲线上，将主熔融峰的面积消失处的临界位置所对应的交联剂用量作为最优值；/n步骤4，对于主熔融峰所在位置偏向低温方向上的下一个熔融峰作为次熔融峰，将各条DSC曲线上各个次熔融峰的温度趋近位置所对应的温度作为最优发泡温度。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于连续自成核技术的超临界发泡条件预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，获得在不同的交联剂用量条件下制备得到的的聚合物材料；
步骤2，将上述聚合物材料通过SSA方法获得DSC曲线；
步骤3，在不同发泡条件下的DSC曲线上，将主熔融峰的面积消失处的临界位置所对应的交联剂用量作为最优值；
步骤4，对于主熔融峰所在位置偏向低温方向上的下一个熔融峰作为次熔融峰，将各条DSC曲线上各个次熔融峰的温度趋近位置所对应的温度作为最优发泡温度。


2.根据权利要求1所述的基于连续自成核技术的超临界发泡条件预测方法，其特征在于，所述的聚合物是半结晶聚合物；
所述的步骤1中，聚合物材料是通过聚合物原料与交联剂共混后制备得到。


3.根据权利要求1所述的基于连续自成核技术的超临界发泡条件预测方法，其特征在于，所述的聚合物材料是由一种聚合物原料构成或者是由两种以上聚合物原料共混得到。


4.根据权利要求3所述的基于连续自成核技术的超临界发泡条件预测方法，其特征在于，当聚合物材料是由两种聚合物原料共混得到时，分别对两个聚合物原料的主熔融峰按照步骤3进行交联剂用量的预测，将两个用量之间的范围作为最优值；
分别对两个聚合物原料的次熔融峰按照步骤4进行发泡温度的预测，将两个温度之间的范围作为最优值。


5.根据权利要求3所述的基于连续...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚鹏剑，李艳婷，李光宪，黄亚江，洪江，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51