超臨界CO2在制備超輕聚合物中的擴(kuò)散機(jī)理研究.pdf

1、超臨界CO2流體因其具有傳質(zhì)系數(shù)高、擴(kuò)散能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于制備超輕聚合物材料（微孔材料），可以有效改善小分子在聚合物中的擴(kuò)散能力、反應(yīng)速度等，以及獲得更密更小的泡孔。然而目前，人們對于材料的制備及其過程控制多憑經(jīng)驗(yàn)，對于材料成型過程中的關(guān)鍵步驟認(rèn)識尚不清楚。其中，超臨界流體擴(kuò)散于聚合物中的特性對于科學(xué)研究、過程設(shè)計(jì)以及工業(yè)化生產(chǎn)都是重要的基礎(chǔ)。基于上述問題，本文對超臨界CO2制備超輕聚合物的過程以及超臨界CO2在聚合物中的擴(kuò)散機(jī)

2、理進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
　　本文以熱塑性聚氨酯彈性體（TPU）顆粒作為研究對象，采用單一因素法，對超輕TPU顆粒材料的制備過程中，影響顆粒最終成型質(zhì)量的因素進(jìn)行了研究，為制備出最佳質(zhì)量的超輕TPU顆粒材料提供依據(jù)。本文認(rèn)為，影響超輕TPU顆粒材料成型質(zhì)量的主要因素有飽和壓力、發(fā)泡溫度、發(fā)泡方式。其中，隨著飽和壓力的增大，材料的密度大小呈現(xiàn)先減小后增大的變化，顆粒內(nèi)部的泡孔密度逐漸增大，泡孔平均直徑逐漸減?。浑S著發(fā)泡溫度的升高，顆粒密度

3、呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，顆粒的平均粒徑逐漸增大，155℃時(shí)，顆粒有破裂粘連現(xiàn)象；四種發(fā)泡方式中，高溫蒸汽發(fā)泡的效果最好，最佳發(fā)泡溫度135℃。
　　利用差壓法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，通過改變飽和壓力和飽和溫度的條件，對超臨界CO2流體在TPU材料中的擴(kuò)散速率、擴(kuò)散量進(jìn)行了測量。本文發(fā)現(xiàn)，超臨界CO2在TPU中沿著顆粒直徑方向的擴(kuò)散符合Fick擴(kuò)散定律，并依據(jù)此推導(dǎo)出擴(kuò)散系數(shù)方程。發(fā)現(xiàn)本文所研究的擴(kuò)散系數(shù)會隨著飽和壓力的升高而逐漸增大，但在高