1、實驗部分

1.1實(shi)驗(yan)原料(liao)和儀器

1.1.1實(shi)驗原料

TPAE（型號4510，ρ=1.07 g/cm3，硬度49 D，硬段含量50%），旭(xu)陽(yang)集團；Talc（10μm），北京(jing)利(li)國偉業超細粉(fen)體有(you)限(xian)(xian)公司(si)(si)；CaCO3（型號NC-60A），泉州市旭(xu)豐粉(fen)體原料有(you)限(xian)(xian)公司(si)(si)；CaSiO3（比表(biao)面積140 m2/g，孔徑20~40 nm），山西玉竹科技鈣業股份有(you)限(xian)(xian)公司(si)(si)；WI（經(jing)硅烷偶聯劑(ji)KH-560表(biao)面處理），湖北馮(feng)家(jia)山硅纖有(you)限(xian)(xian)公司(si)(si)；CO2（純度99.999%），北京(jing)順安奇特氣體有(you)限(xian)(xian)公司(si)(si)。

4種無機粒子的表觀形貌如圖1所示，可以看出，CaSiO3顆粒為(wei)多孔蜂窩狀(zhuang)結(jie)構，Talc顆粒形狀(zhuang)為(wei)偏(pian)平形，CaCO3顆粒形狀(zhuang)不規(gui)則(ze)，WI多為(wei)針狀(zhuang)形顆粒。

1.1.2實驗儀器(qi)

Haake轉矩流變儀；掃描電子顯(xian)微鏡（SEM）；真空干燥箱；界面張力儀；真密度儀；光學法接(jie)觸角(jiao)儀；模壓機(ji)；間歇(xie)發泡裝置（實驗室(shi)自(zi)制(zhi)）。 

1.2 TPAE/無機粒子復合物的制備

將TPAE粒(li)料和4種無(wu)(wu)機(ji)粒(li)子在(zai)真(zhen)空干(gan)燥箱中100℃干(gan)燥8 h，將干(gan)燥好(hao)的(de)TPAE分別與4種無(wu)(wu)機(ji)粒(li)子按照質量比98/2的(de)比例依次加入轉矩(ju)流變儀中進(jin)行(xing)混合，溫度為225℃，轉速(su)為60 r/min，時(shi)間為10 min。其中，TPAE與Talc、CaCO3、CaSiO3、WI的(de)復合物分別用TPAE-2Talc、TPAE-2CaCO3、TPAE-2CaSiO3、TPAE-2WI表(biao)示。將改性(xing)TPAE在(zai)表(biao)征和發泡前再(zai)次進(jin)行(xing)真(zhen)空干(gan)燥，并通過(guo)模(mo)壓(ya)機(ji)制成(cheng)10 mm×10 mm×3 mm的(de)薄片。

1.3 TPAE泡沫的(de)制備(bei)

采用間(jian)歇發(fa)泡(pao)工(gong)藝中(zhong)的熔(rong)融發(fa)泡(pao)法制備TPAE/無機粒子(zi)泡(pao)沫。先用低壓(ya)CO2將高壓(ya)反應釜(fu)吹掃(sao)3次(ci)，以(yi)去除釜(fu)中(zhong)的空氣(qi)和水分。將樣(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin)放(fang)入溫(wen)度(du)為230℃的反應釜(fu)中(zhong)，并(bing)注入CO2氣(qi)體，在15 MPa下(xia)保壓(ya)15 min以(yi)保證樣(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin)完全熔(rong)融和氣(qi)體飽和。隨后(hou)將發(fa)泡(pao)釜(fu)的溫(wen)度(du)通過風冷形式降至發(fa)泡(pao)溫(wen)度(du)，再保壓(ya)15 min以(yi)平衡CO2在樣(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin)中(zhong)的擴散與(yu)溶解，最后(hou)快速泄壓(ya)獲得發(fa)泡(pao)TPAE泡(pao)沫樣(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin)。

1.4測試與(yu)表征

 界面張力(li)測(ce)試用模壓(ya)機將TPAE制(zhi)成1 mm厚的薄片，再用紅外制(zhi)樣機將4種無機粒(li)子在大(da)于(yu)10 t的壓(ya)力(li)下制(zhi)成1 mm厚的圓形薄片。利用光學法接觸角(jiao)儀測(ce)試出TPAE、Talc、CaSiO3、CaCO3、WI分別與去離(li)子水、二(er)碘甲烷、乙(yi)二(er)醇(chun)、丙(bing)三醇(chun)等(deng)多種測(ce)試溶液的接觸角(jiao)值θ，每(mei)組樣品至少測(ce)量3次，測(ce)試結果取(qu)均值。

根(gen)據Owens-Wendt公式（1）來計算TPAE、Talc、CaSiO3、CaCO3、WI的表面(mian)張力γ。

其中(zhong)，S、L分(fen)別代表固體和液體，γd、γp則分(fen)別為表面張力(li)的(de)色散分(fen)量和極性(xing)分(fen)量，以γL（1+cosθ）2(γdL)1 2對(γpLγdL)1 2作圖(tu)，可求出直線的(de)截距(ju)(γdS)1 2和斜率(γpS)1 2，從而可得(de)樣品的(de)表面張力(li)。其中(zhong)，測試用的(de)不同液體的(de)γL如(ru)表1所示。

根(gen)據式（2）可以分別計算出TPAE與4種無機粒子之間(jian)的界(jie)面(mian)張力。

其中(zhong)，γ12為兩種(zhong)物質(zhi)(zhi)的(de)(de)界面(mian)張力(li)，mN/m；γd1、γd2分(fen)(fen)別代(dai)表(biao)兩種(zhong)物質(zhi)(zhi)的(de)(de)表(biao)面(mian)張力(li)的(de)(de)色散分(fen)(fen)量，mN/m；γp1、γp2分(fen)(fen)別代(dai)表(biao)兩種(zhong)物質(zhi)(zhi)的(de)(de)表(biao)面(mian)張力(li)的(de)(de)極(ji)性分(fen)(fen)量，mN/m。

發泡(pao)倍(bei)(bei)率測試(shi)發泡(pao)樣品的發泡(pao)倍(bei)(bei)率φ的計算公式如下(xia)。

其中，ρ0為(wei)未(wei)發泡試(shi)樣(yang)的(de)密(mi)度，g/cm3；ρf為(wei)發泡樣(yang)品的(de)密(mi)度，g/cm3，根據測試(shi)標準ASTM D792-00使用排水法測得。

掃描電鏡分析將未發(fa)泡(pao)(pao)(pao)和發(fa)泡(pao)(pao)(pao)的(de)(de)樣(yang)品(pin)裁剪(jian)成細長條(tiao)，用液氮進(jin)行(xing)(xing)脆斷(duan)并對斷(duan)面噴金處理(li)，最后放入電子掃描顯微鏡室(shi)內，對脆斷(duan)面進(jin)行(xing)(xing)拍照，可得到未發(fa)泡(pao)(pao)(pao)樣(yang)品(pin)的(de)(de)表面形貌和發(fa)泡(pao)(pao)(pao)樣(yang)品(pin)脆斷(duan)面的(de)(de)泡(pao)(pao)(pao)孔形態。其中發(fa)泡(pao)(pao)(pao)樣(yang)品(pin)的(de)(de)泡(pao)(pao)(pao)孔直徑和密度需要軟件Image J來統計分析，泡(pao)(pao)(pao)孔直徑D計算公式如下。

其中，di為第i個泡(pao)孔的直徑，μm；n為泡(pao)孔個數。泡(pao)孔密度N的計算公式如下。

其中(zhong)，A為SEM照片中(zhong)統計(ji)范圍(wei)的(de)面(mian)積，m2。收(shou)縮率(lv)測試收(shou)縮率(lv)Qi表(biao)示發泡樣(yang)品隨時間收(shou)縮程度的(de)變化，計(ji)算公式如(ru)下。

其(qi)中，φ1為樣(yang)品的(de)初(chu)始發泡倍(bei)率(lv)，φi為樣(yang)品隨時(shi)間變化的(de)發泡倍(bei)率(lv)。

開孔(kong)率測(ce)(ce)試使用真密(mi)度儀對所有發泡樣品(pin)進行測(ce)(ce)試，測(ce)(ce)試前應先將設(she)備校正(zheng)，之后將所有發泡樣品(pin)用刀片(pian)縱向切開，并均勻(yun)地放入樣品(pin)池內，基于氣體膨脹置換法對泡沫的開孔(kong)率進行測(ce)(ce)定(ding)。

無機粒子對TPAE界面張力、發泡、抗收縮行為的影響（一）

無機粒子對TPAE界面張力、發泡、抗收縮行為的影響（二）

無機粒子對TPAE界面張力、發泡、抗收縮行為的影響（三）

無機粒子對TPAE界面張力、發泡、抗收縮行為的影響（四）