羅 丹, 裴響林, 尹曉剛, 董代強(qiáng), 付 海, 何 力, 龔 維,

碳酸氫鈉的改性及其對聚丙烯發(fā)泡行為的影響

羅 丹1, 裴響林1, 尹曉剛1, 董代強(qiáng)1, 付 海1, 何 力2, 龔 維1,2

(1. 貴州師范大學(xué) 材料與建筑工程學(xué)院, 貴州 貴陽 550025;(2. 國家復(fù)合改性聚合物材料工程技術(shù)研究中心, 貴州 貴陽 550014)

為了提高碳酸氫鈉的分解溫度，使其滿足于聚烯烴材料的功能化需求，設(shè)計(jì)“一步法”和“兩步法”合成技術(shù)，以碳酸氫鈉(SB)為核，環(huán)氧樹脂(EP)為壁材，制備得到EP@SB微“膠囊”。利用紅外(FT-IR)、熱重(TG)、掃描電鏡(SEM)等技術(shù)，研究不同方法改性后碳酸氫鈉分解溫度、形貌和性能的變化，并探究改性碳酸氫鈉對聚丙烯(PP)發(fā)泡行為的影響。結(jié)果表明：改性后碳酸氫鈉的分解溫度相比純的碳酸氫鈉提高了36 ℃，分解溫度區(qū)間由67降為25 ℃；兩步法改性得到的EP@SB比表面積更大、分散性更好，且相比未改性碳酸氫鈉，在聚丙烯(PP)中的發(fā)泡行為改善明顯，平均泡孔直徑變小、發(fā)泡倍率提高將近3.2%。

碳酸氫鈉；環(huán)氧樹脂；分解溫度；聚丙烯；發(fā)泡行為

1 前 言

隨著工程塑料的快速發(fā)展，發(fā)泡材料的應(yīng)用也越來越廣泛，特別是在汽車、建筑行業(yè)及航空航天等領(lǐng)域受到高度的重視[1]。發(fā)泡劑的種類繁多，簡單地可分為物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑。譬如，常用的化學(xué)發(fā)泡劑有碳酸氫鈉、偶氮二甲酰胺(AC)、4, 4-氧代雙苯磺酰肼(OBSH)等，一般而言，AC和OBSH發(fā)泡劑雖然產(chǎn)氣量大，發(fā)泡行為也較好，但它們對環(huán)境會造成一定的危害，使其應(yīng)用受限。而作為環(huán)境友好型的碳酸氫鈉不僅綠色環(huán)保，而且儲存穩(wěn)定、價(jià)格低廉，使其在發(fā)泡材料領(lǐng)域受到廣泛青睞。

目前，有關(guān)碳酸氫鈉的發(fā)泡國內(nèi)外學(xué)者做了許多相關(guān)研究工作，Leemsuthep等[2]以碳酸氫鈉為發(fā)泡劑制得炭黑填充環(huán)氧多孔樹脂(CBEP)材料，并探究發(fā)泡對樹脂材料導(dǎo)電性的影響。結(jié)果表明：碳酸氫鈉能使CBEP的熱性能和導(dǎo)電性能明顯增強(qiáng)。Umponpanarat等[3]研究碳酸氫鈉發(fā)泡劑對石膏性能的影響，研究表明碳酸氫鈉發(fā)泡劑的加入能降低石膏的導(dǎo)熱系數(shù)，并增強(qiáng)其抗壓強(qiáng)度。Yao等[4]探究了檸檬酸改性碳酸氫鈉，他們發(fā)現(xiàn)改性后碳酸氫鈉的初始分解溫度由112.6提高到146.9 ℃，分解溫度范圍由56.2降至31.5 ℃，吸熱峰溫度由150.5提高到165.9 ℃。楊貴昌等[5]探究了用硬脂酸和芥酸酰胺共混改性碳酸氫鈉，結(jié)果表明改性后碳酸氫鈉分解溫度提高至131 ℃。Sadik等[6]用檸檬酸改性碳酸氫鈉，使碳酸氫鈉的分解溫度有所提高。曹賢武等[7]用硬脂酸改性碳酸氫鈉也使其分解溫度提高、分解溫度區(qū)間變窄，但其在聚丙烯材料中的發(fā)泡效果卻并不理想。上述研究關(guān)于碳酸氫鈉發(fā)泡劑復(fù)合材料綜合性能的影響，改性碳酸氫鈉對發(fā)泡行為的影響，均取得了一定的理論成果。但是，碳酸氫鈉的分解溫度低、分解溫度區(qū)間寬，不利于其在材料的發(fā)泡過程中形成均勻細(xì)小的泡孔[8-9]，而只適用于發(fā)泡一些低結(jié)晶溫度的材料，使其在聚烯烴材料中的應(yīng)用受到限制，而不能滿足聚烯烴發(fā)泡材料功能化需求。一些有機(jī)酸改性后的碳酸氫鈉，也不能顯著改善其在聚烯烴材料中的應(yīng)用。為了克服碳酸氫鈉的缺點(diǎn)及有機(jī)酸改性碳酸氫鈉的不足，本研究將探索新的改性方法，以提高碳酸氫鈉的分解溫度，并將其應(yīng)用于聚烯烴材料的發(fā)泡，對輕量化制品的應(yīng)用開發(fā)具有重要意義。

本研究以環(huán)氧樹脂為改性劑，分別采用2種不同的制備方法對碳酸氫鈉進(jìn)行表面改性，并將改性后的碳酸氫鈉用于PP復(fù)合材料的發(fā)泡。研究制備方法對EP@SB分解溫度和分解溫度范圍的影響規(guī)律，分析發(fā)泡PP材料對發(fā)泡行為的影響，試圖獲得理想的環(huán)氧樹脂改性碳酸氫鈉發(fā)泡劑，為聚烯烴發(fā)泡制品開發(fā)提供指導(dǎo)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)原料

雙酚A (環(huán)氧值= 0.51 mol×(100 g)-1)環(huán)氧樹脂、固化助劑DMP-30(2, 4, 6-三(二甲胺基甲基)苯酚)，阿拉丁試劑有限公司；異丙醇，分析純，天津大茂化學(xué)試劑廠；碳酸氫鈉，分析純，阿拉丁試劑有限公司；石油醚，天津市富宇精細(xì)化工有限公司；十二烷基苯磺酸鈉，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%，阿拉丁試劑有限公司；聚丙烯(PP T30S)、低密度聚乙烯(LDPE)，中國石油天然氣股份有限公司；蒙脫土(MMT)、三亞乙基四胺，阿拉丁試劑有限公司。

2.2 樣品制備

采用球磨機(jī)對碳酸氫鈉粉末進(jìn)行預(yù)處理，并用標(biāo)準(zhǔn)分子篩進(jìn)行過篩，選取170～210目的碳酸氫鈉備用。

2.2.1 一步法改性碳酸氫鈉

稱取1 g環(huán)氧樹脂置于三頸燒瓶中，并加入120 mL的異丙醇，在超聲作用下使其溶解。然后，加入5 g碳酸氫鈉，常溫?cái)嚢?0 min后加入三亞乙基四胺(環(huán)氧樹脂質(zhì)量的10%)和十二烷基苯磺酸鈉(三亞乙基四胺質(zhì)量的10%)，在40 ℃的油浴鍋中繼續(xù)反應(yīng)20 min，加熱到70 ℃并恒溫反應(yīng)6 h。反應(yīng)結(jié)束后取樣、抽濾，所得產(chǎn)物分別用無水乙醇和蒸餾水洗滌3次，置于50 ℃的真空干燥箱內(nèi)48 h后，即可得到改性碳酸氫鈉，用T-1表示；而未改性的碳酸氫鈉用T表示。

2.2.2 兩步法改性碳酸氫鈉

同一步法步驟，其他條件一致，反應(yīng)結(jié)束后，取樣、抽濾，將濾餅上的樣品轉(zhuǎn)入圓底燒瓶中，加入120 mL的石油醚和3～5滴促進(jìn)劑DMP-30后繼續(xù)攪拌4 h。后處理：所得懸浮液分別用無水乙醇和蒸餾水各洗滌3次，在50 ℃真空干燥箱內(nèi)放置48 h后，即可得到兩步法改性的碳酸氫鈉，用T-2表示，而韓國商業(yè)化(DX820)的碳酸氫鈉用T-3表示。

2.2.3 發(fā)泡母粒的制備

將不同發(fā)泡劑分別與LDPE樹脂按質(zhì)量比為1:9，加入溫度為100 ℃的轉(zhuǎn)矩流變儀(XSS-300型，上?？苿?chuàng)橡塑機(jī)械設(shè)備公司)中共混20 min。待樣品冷卻成型后，用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，得到不同類型的發(fā)泡母粒。

2.2.4 PP/MMT復(fù)合材料的制備

將蒙脫土材料(MMT)按質(zhì)量分?jǐn)?shù)=3%的比例加入PP材料中，并置于雙螺桿擠出機(jī)(TSE40A型，南京瑞亞高聚物裝備有限公司)中混煉擠出、造粒。然后將其置于80 ℃烘箱中干燥12 h，備用。

2.2.5 發(fā)泡樣條制備

將不同類型的發(fā)泡母粒與PP/MMT復(fù)合材料以質(zhì)量比(PP):(MMT)=15:85混合均勻后，于注塑成型機(jī)(BT80V-11型，博創(chuàng)股份有限公司)中進(jìn)行2次開模注塑發(fā)泡，其注塑工藝為：溫度分別為噴嘴溫度為190 ℃、第1段溫度為189 ℃、第2段為186 ℃、下料段溫度為184 ℃，注射速度95%：熱熔膠料推射到模具型腔的壓力占注塑成型機(jī)熔體壓力的95%，注射壓力為40 MPa，時(shí)間35 s，制備得到啞鈴狀的發(fā)泡樣條。

2.3 測試與表征

2.3.1 紅外表征

按一定配比稱取溴化鉀和EP@SB復(fù)合材料樣品，進(jìn)行壓片，用傅里葉紅外光譜儀(美國 Thermo Nicolet公司)測量各樣品的紅外光譜。

2.3.2 熱重測試

取EP@SB復(fù)合材料樣品5～10 mg，于熱重分析儀(Q50，美國Perkin-Elmer公司)，氮?dú)夥諊乱?0 ℃×min-1的升溫速率從40升溫到600 ℃。

2.3.3 DSC表征

取EP@SB復(fù)合材料樣品5～10 mg，于差示掃描量熱儀(Q10型，美國Perkin-Elmer公司)，氮?dú)夥障乱?0 ℃×min-1的速率升溫到80 ℃，并恒溫10 min，消除樣品質(zhì)量誤差，然后降到40 ℃，并以10 ℃×min-1的速率升溫至300 ℃。

2.3.4 吸附性能測試

取EP@SB復(fù)合材料樣品0.5 g，于氮?dú)馕絻x(TriStar? II 3020，Micromeritics公司)，測試樣品的吸附能力。

2.3.5 泡孔結(jié)構(gòu)表征

將改性得到的碳酸氫鈉樣品噴金處理，置于掃描電鏡(KYKY-EM6200，北京中科技儀股份有限公司)中進(jìn)行掃描測試；發(fā)泡樣條在測試前先用液氮脆斷，再在斷口處噴金后測試。利用Image-ProPlus 軟件對掃描電鏡圖片進(jìn)行處理，對泡孔尺寸及泡孔密度進(jìn)行計(jì)算[9-10]。

式中：f為發(fā)泡材料的發(fā)泡倍率，%；0為泡孔密度，個(gè)×cm-3；為掃描電鏡圖中泡孔的數(shù)目；為放大倍數(shù)；為發(fā)泡樣條電鏡圖中所選的統(tǒng)計(jì)面積，cm2；為未發(fā)泡樣品的密度，g×cm-3；f為發(fā)泡樣品的密度，g×cm-3。

3 結(jié)果與討論

3.1 EP@SB樣品的紅外分析

圖1為環(huán)氧樹脂一步法改性碳酸氫鈉的紅外光譜圖(即T-1)。由圖可知，改性后的EP@SB在1 605、1 280 cm-1處有明顯的特征峰，它們是NaHCO3中C═O和C─O的伸縮振動峰，824 cm-1是CO32-的彎曲振動吸收峰；2 518 cm-1為─OH的吸收峰，由于NaHCO3中的O─H作用力弱，使其吸收帶后移。同時(shí)，1 175、1 053 cm-1處的特征吸收峰對應(yīng)于EP中C─O─C的對稱伸縮振動峰；3 423 cm-1處出現(xiàn)的一個(gè)較寬的吸收帶來源于EP中─OH的伸縮吸收峰；2 998cm-1處為EP中─CH2的吸收峰。另外，1 605、1 524 cm-1處的特征吸收峰對應(yīng)于EP苯環(huán)上的C─C、C─H吸收峰。這些都表明，碳酸氫鈉成功地被環(huán)氧樹脂包覆。

圖1 碳酸氫鈉、環(huán)氧樹脂及改性后碳酸氫鈉的FTIR譜圖

3.2 EP@SB材料的熱重分析

采用2種不同的方法對碳酸氫鈉改性，圖2為2種改性方法得到改性碳酸氫鈉以及韓國商業(yè)化碳酸氫鈉的熱重曲線。從曲線T-1、T-2可以看出，TG曲線大致分為2個(gè)梯度，40～200 ℃對應(yīng)SB的分解，250～600 ℃對應(yīng)EP的分解。結(jié)合圖2和表1可知，純SB的初始分解溫度0為119 ℃，失重率為37%。韓國商業(yè)化的碳酸氫鈉的初始分解溫度為145 ℃，失重率為29%。兩步法改性所得EP@SB(T-2)失重率為22%，初始分解溫度為150 ℃。而一步法改性所得EP@SB(T-1)失重率為31%，初始分解溫度可達(dá)到155 ℃，相比純的SB提高了36 ℃，T-3的初始分解溫度和SB相比提高了26 ℃。與韓國商業(yè)化碳酸氫鈉相比，一步法和兩步法改性的碳酸氫鈉分解溫度提高較明顯。這主要是由于外層環(huán)氧樹脂的熱傳遞，導(dǎo)致碳酸氫鈉逐步受熱分解，隨后環(huán)氧樹脂外囊膨脹，直至高溫時(shí)氣體逸出[11-12]。表1是改性后碳酸氫鈉的熱失重參數(shù)，其中0是初始分解溫度，m為吸熱峰值溫度，f為熱分解結(jié)束溫度，Δ是熱分解溫度區(qū)間(Δ=f-0)。結(jié)合圖2和表1可知，T-1分解溫度范圍由67減小到25 ℃，T-2分解溫度區(qū)間從67降為27 ℃，T-3的分解溫度區(qū)間從67降為30 ℃，無論是一步法還是兩步法都能使SB分解溫度區(qū)間都變窄，且比T-3的減小得多。這主要是由于環(huán)氧包覆層的阻隔作用，當(dāng)外層環(huán)氧樹脂受熱分解膨脹破裂時(shí)，使核內(nèi)的碳酸氫鈉溫度瞬間上升導(dǎo)致其分解速度快速增加，使其分解溫度區(qū)間變窄[13-14]。

圖2 不同合成方法改性碳酸氫鈉的熱重曲線

表1 環(huán)氧樹脂改性碳酸氫鈉的熱失重?cái)?shù)據(jù)

圖3 環(huán)氧樹脂改性碳酸氫鈉粉末的DSC曲線圖

表2 環(huán)氧改性碳酸氫鈉的熱力學(xué)參數(shù)

3.3 EP@SB材料的DSC分析

圖2是環(huán)氧樹脂改性碳酸氫鈉的DSC曲線。結(jié)合圖3表2可以看出，T-1樣品的最大分解速率溫度P為172 ℃，T-2的為175 ℃，與SB相比分別提高了20和23 ℃，而T-3的P為162 ℃，表明了韓國商業(yè)化樣品和2種制備方法所得改性碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性明顯比純NaHCO3好，其主要?dú)w功于NaHCO3外層固化交聯(lián)的環(huán)氧聚合物對NaHCO3的保護(hù)作用。另外，T-1樣品的焓值Δ為-112 J×g-1，T-2樣品的焓值為-115 J×g-1，T-3樣品的焓值為-110 J×g-1，焓值的絕對值越大，則熱穩(wěn)定性越好。對比分析可知，T-2樣品中環(huán)氧包覆碳酸氫鈉的效果最佳。

結(jié)合TG和DSC曲線可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)EP改性后SB的分解溫度、分解溫度區(qū)間有明顯的變化。同時(shí)，兩步法改性得到的碳酸氫鈉，其熱穩(wěn)定性更好。

3.4 EP@SB材料的形貌分析

圖4為改性碳酸氫鈉的SEM形貌圖。由圖可知，改性后的碳酸氫鈉相比純樣表面更粗糙，且出現(xiàn)紋理，表明EP包覆在SB的外層；T-1樣品出現(xiàn)較嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象，而T-2樣品顆粒之間沒有出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，多呈單獨(dú)的顆粒狀，且包覆較好，較少見到裸露的碳酸氫鈉?？梢姡瑑刹椒ò驳男Ч硐?，這可能是由于兩步法制備過程中多了“二次固化”和“洗滌過程”，且2個(gè)過程是同時(shí)進(jìn)行。二次固化能將預(yù)固化中沒有固化完全的環(huán)氧樹脂進(jìn)行二次固化，從而達(dá)到碳酸氫鈉被完全包覆的目的，而洗滌能使一步法中團(tuán)聚在一起的復(fù)合物分散均勻，進(jìn)而提高改性的效率。

圖4 不同方法改性碳酸氫鈉粉末的SEM圖

為了進(jìn)一步證明EP@SB的核殼結(jié)構(gòu)，采用投射電鏡對EP@SB樣品進(jìn)行表征(以T-2為例)。如圖5所示，可以看出，核心和殼層之間有明顯的邊界，大襯度的為核心碳酸氫鈉，小襯度的為環(huán)氧殼層，進(jìn)一步證明了環(huán)氧樹脂包覆在碳酸氫鈉的表面。

圖5 兩步法制備EP@SB的TEM圖

3.5 BET等溫吸附解析曲線

圖6是EP@SB的BET等溫吸附解析曲線。由圖可知，該等溫吸附曲線屬于典型的IV型[15]，在較低的相對壓力下，曲線略微凸向上，當(dāng)吸附逐漸達(dá)到單層飽和吸附狀態(tài)時(shí)，將向多層吸附狀態(tài)過渡[16]。當(dāng)相對壓力到達(dá)0.88 Pa時(shí)，吸附質(zhì)發(fā)生毛細(xì)凝聚現(xiàn)象，吸附量陡然上升，此時(shí)吸附等溫線和脫附等溫線不重合，且產(chǎn)生吸附滯后回環(huán)現(xiàn)象，此回環(huán)比較狹窄[17]。圖中可以看出，無論是改性后還是純的碳酸氫鈉，其吸附量都是隨著相對壓力的增大而增大，且當(dāng)/0=0.9時(shí)，T-2樣品、T樣品、T-1樣品的吸附量分別為4.74、4.26和3.68 cm3×g-1。進(jìn)一步地，根據(jù)等溫吸附曲線和BET方程擬合，計(jì)算得出T-2樣品的比表面積為6.247 4 m2×g-1、NaHCO3樣品為4.408 8 m2×g-1、T-1樣品為5.569 7 m2×g-1?？梢钥闯?，兩步法改性碳酸氫鈉的比表面積最大，而一步法改性的樣品由于有顆粒團(tuán)聚，導(dǎo)致其分散性不好，從而比表面積較小。

3.6 發(fā)泡PP復(fù)合材料發(fā)泡行為和減重量的分析

圖7是發(fā)泡PP復(fù)合材料的泡孔結(jié)構(gòu)圖。圖中可以看出，PP/T泡孔形狀不均勻，有明顯的坍塌并泡現(xiàn)象，主要是由于純碳酸氫鈉的發(fā)氣量大，分解速度快，導(dǎo)致形成的泡孔較大，且易在擴(kuò)散、遷移時(shí)出現(xiàn)并泡現(xiàn)象[18]。PP/(T-3)樣品泡孔數(shù)量少，且分布不均勻，大多處于欠發(fā)泡狀態(tài)。而改性后的PP/(T-1)、PP/(T-2)樣品的發(fā)泡效果有明顯的改善，其中，PP/(T-1)樣品泡孔形狀好，數(shù)量較多，發(fā)泡行為理想。PP/(T-2) 樣品的泡孔分布均勻，并泡現(xiàn)象極少，發(fā)泡行為更好。這可能是由于環(huán)氧改性后使發(fā)泡體系的熱穩(wěn)定性增加，發(fā)泡溫度更集中，促使泡孔的穩(wěn)定性增強(qiáng)，有利于減少泡孔并泡、降低坍塌的概率。另一方面，環(huán)氧交聯(lián)網(wǎng)狀聚合物也能有效提高PP的熔體強(qiáng)度，從而有效防止泡孔的合并和坍塌[19]，使PP(T-2)具有規(guī)整的泡孔結(jié)構(gòu)。圖8為發(fā)泡PP復(fù)合材料的減重曲線。由圖8(a)可知，PP/T、PP/(T-1)、PP/(T-2)、PP/(T-3) 樣品的減重分別為8.7%、9.8%、11.9%、4.3%。由圖8(b)可知，在一定參數(shù)下，PP/T樣品密度為0.83 g×cm-3，PP/(T-2)樣品的密度最低為0.81 g×cm-3。對比分析可知，PP/(T-2)樣品的產(chǎn)氣量最高，發(fā)泡行為最好，且膨脹性能優(yōu)于PP/T、PP(T-1)、PP(T-3)樣品。因此，經(jīng)兩步法改性后的碳酸氫鈉在PP中注塑發(fā)泡的效果最好。

圖6 環(huán)氧樹脂改性碳酸氫鈉的等溫吸附曲線

圖7 發(fā)泡PP復(fù)合材料的泡孔結(jié)構(gòu)

圖8 發(fā)泡PP復(fù)合材料的減重和表觀密度曲線

圖9為不同PP發(fā)泡材料的泡孔尺寸和泡孔密度分布圖。由圖9(a)可知，PP/(T-2)樣品的泡孔尺寸最小且均勻，平均粒徑為140 μm，而PP/T和PP/(T-1)的泡孔尺寸較大，平均粒徑分別為190和180 μm。泡孔平均尺寸最大的是PP/(T-3)樣品，達(dá)到320 μm。圖9(b)看出，PP/(T-3)的泡孔密度最小，為0.531×105cells×cm-3，次之的是PP/T和PP/(T-1)，分別為2.474×105、5.820×105cells×cm-3，而泡孔密度最大的是PP/(T-2)，為9.961×105cells×cm-3?？梢钥闯?，包覆后的碳酸氫鈉得到的發(fā)泡樣品PP/(T-1)，PP/(T-2)在聚丙烯中的發(fā)泡行為比PP/T和PP/(T-3)好，特別是PP/(T-2)，泡孔密度最大，泡孔尺寸最小，其原因是環(huán)氧樹脂對氣泡擴(kuò)散的阻力較大，促使氣泡擴(kuò)散、遷移的速率更均勻，從而生成形貌優(yōu)異的泡孔。經(jīng)分析可知，包覆后的碳酸氫鈉得到的發(fā)泡樣品PP/(T-1)、PP/(T-2)在聚丙烯中的發(fā)泡行為比PP/T和PP/(T-3)好。

圖9 發(fā)泡PP復(fù)合材料的泡孔參數(shù)

4 結(jié) 論

(1) 經(jīng)過環(huán)氧樹脂改性的碳酸氫鈉，無論用一步法還是兩步法改性都能使其分解溫度提高，分解溫度區(qū)間變窄。一步法改性碳酸氫鈉的分解溫度從119升高到155 ℃，提高了36 ℃；分解溫度區(qū)間比純樣縮短了42 ℃。兩步法改性的碳酸氫鈉分解溫度由119增加到150 ℃；分解溫度區(qū)間由67降至32 ℃。

(2) 兩步法改性碳酸氫鈉的效果比一步法改性的效果理想，兩步法改性后的碳酸氫鈉，熱穩(wěn)定性更強(qiáng)、比表面積更大、分散性能更好。

(3) 經(jīng)兩步法改性得到的EP@SB在PP材料中的發(fā)泡行為最理想，其泡孔結(jié)構(gòu)分散均勻。相比純的碳酸氫鈉，其平均泡孔直徑從190減小到140 μm，泡孔密度由2.474×105增加到9.961×105cells×cm-3，發(fā)泡倍率提升了3.2%。

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Modification of sodium bicarbonate and its effects on polypropylene foaming behaviors

LUO Dan1, PEI Xiang-lin1, YIN Xiao-gang1, DONG Dai-qiang1, FU Hai1, HE Li2, GONG Wei1,2

(1. School of Material and Architectural Engineering, Guizhou Normal University, Guiyang 550025, China;2. National Engineer Research Center for Compounding and Modification Polymeric Material,Guiyang 550014, China)

In order to improve decomposition temperature of sodium bicarbonate to meet requirements of polyolefin functionalization, a new epoxy resin@ sodium bicarbonate (EP@SB) microcapsules using SB as core and EP as shell were synthesized by one-step or two-step methods. The structure and properties of sodium bicarbonate modified by different methods were studied by SEM, FTIR and TG, and the effect of modified sodium bicarbonate on polypropylene (PP) foaming was investigated. The results indicate that the decomposition temperature of the modified sodium bicarbonate is 36 ℃ higher than that of pure sodium bicarbonate, and the decomposition temperature range is also reduced from 67 to 25℃. The EP@SB modified by a two-step method had a larger specific surface area and better dispersibility, and the foaming behavior of the modified EP@SB in polypropylene (PP) was obviously improved with the average cell diameter became smaller and the foaming ratio increased by nearly 3.2%.

sodium bicarbonate; epoxy resin; decomposition temperature; polypropylene; foaming behavior

O 631.5；O 611.6

A

10.3969/j.issn.1003-9015.2021.03.022

1003-9015(2021)03-0552-08

2020-05-05；

2020-09-23。

貴州省百層次人才項(xiàng)目(黔科合人才[2016] 5673號)；貴州省科研機(jī)構(gòu)服務(wù)企業(yè)行動計(jì)劃項(xiàng)目(黔科服企[2018] 4010號)；國家自然科學(xué)基金 (52063008)；貴州省科學(xué)技術(shù)基金([2020]1Y212號)。

羅丹(1996-)，女，貴州貴陽人，貴州師范大學(xué)碩士生。

龔維，E-mail：gw20030501@163.com