1、实验部分

1.1实验原料和仪器

1.1.1实验原料

TPAE（型号4510，ρ=1.07 g/cm3，硬度49 D，硬段含量50%），旭阳集团；Talc（10μm），北京利国伟业超细粉体有限公司；CaCO3（型号NC-60A），泉州市旭丰粉体原料有限公司；CaSiO3（比表面积140 m2/g，孔径20~40 nm），山西玉竹科技钙业股份有限公司；WI（经硅烷偶联剂KH-560表面处理），湖北冯家山硅纤有限公司；CO2（纯度99.999%），北京顺安奇特气体有限公司。

4种无机粒子的表观形貌如图1所示，可以看出，CaSiO3颗粒为多孔蜂窝状结构，Talc颗粒形状为偏平形，CaCO3颗粒形状不规则，WI多为针状形颗粒。

1.1.2实验仪器

Haake转矩流变仪；扫描电子显微镜（SEM）；真空干燥箱；界面张力仪；真密度仪；光学法接触角仪；模压机；间歇发泡装置（实验室自制）。

1.2 TPAE/无机粒子复合物的制备

将TPAE粒料和4种无机粒子在真空干燥箱中100℃干燥8 h，将干燥好的TPAE分别与4种无机粒子按照质量比98/2的比例依次加入转矩流变仪中进行混合，温度为225℃，转速为60 r/min，时间为10 min。其中，TPAE与Talc、CaCO3、CaSiO3、WI的复合物分别用TPAE-2Talc、TPAE-2CaCO3、TPAE-2CaSiO3、TPAE-2WI表示。将改性TPAE在表征和发泡前再次进行真空干燥，并通过模压机制成10 mm×10 mm×3 mm的薄片。

1.3 TPAE泡沫的制备

采用间歇发泡工艺中的熔融发泡法制备TPAE/无机粒子泡沫。先用低压CO2将高压反应釜吹扫3次，以去除釜中的空气和水分。将样品放入温度为230℃的反应釜中，并注入CO2气体，在15 MPa下保压15 min以保证样品完全熔融和气体饱和。随后将发泡釜的温度通过风冷形式降至发泡温度，再保压15 min以平衡CO2在样品中的扩散与溶解，最后快速泄压获得发泡TPAE泡沫样品。

1.4测试与表征

界面张力测试用模压机将TPAE制成1 mm厚的薄片，再用红外制样机将4种无机粒子在大于10 t的压力下制成1 mm厚的圆形薄片。利用光学法接触角仪测试出TPAE、Talc、CaSiO3、CaCO3、WI分别与去离子水、二碘甲烷、乙二醇、丙三醇等多种测试溶液的接触角值θ，每组样品至少测量3次，测试结果取均值。

根据Owens-Wendt公式（1）来计算TPAE、Talc、CaSiO3、CaCO3、WI的表面张力γ。

其中，S、L分别代表固体和液体，γd、γp则分别为表面张力的色散分量和极性分量，以γL（1+cosθ）2(γdL)1 2对(γpLγdL)1 2作图，可求出直线的截距(γdS)1 2和斜率(γpS)1 2，从而可得样品的表面张力。其中，测试用的不同液体的γL如表1所示。

根据式（2）可以分别计算出TPAE与4种无机粒子之间的界面张力。

其中，γ12为两种物质的界面张力，mN/m；γd1、γd2分别代表两种物质的表面张力的色散分量，mN/m；γp1、γp2分别代表两种物质的表面张力的极性分量，mN/m。

发泡倍率测试发泡样品的发泡倍率φ的计算公式如下。

其中，ρ0为未发泡试样的密度，g/cm3；ρf为发泡样品的密度，g/cm3，根据测试标准ASTM D792-00使用排水法测得。

扫描电镜分析将未发泡和发泡的样品裁剪成细长条，用液氮进行脆断并对断面喷金处理，最后放入电子扫描显微镜室内，对脆断面进行拍照，可得到未发泡样品的表面形貌和发泡样品脆断面的泡孔形态。其中发泡样品的泡孔直径和密度需要软件Image J来统计分析，泡孔直径D计算公式如下。

其中，di为第i个泡孔的直径，μm；n为泡孔个数。泡孔密度N的计算公式如下。

其中，A为SEM照片中统计范围的面积，m2。收缩率测试收缩率Qi表示发泡样品随时间收缩程度的变化，计算公式如下。

其中，φ1为样品的初始发泡倍率，φi为样品随时间变化的发泡倍率。

开孔率测试使用真密度仪对所有发泡样品进行测试，测试前应先将设备校正，之后将所有发泡样品用刀片纵向切开，并均匀地放入样品池内，基于气体膨胀置换法对泡沫的开孔率进行测定。

无机粒子对TPAE界面张力、发泡、抗收缩行为的影响（一）

无机粒子对TPAE界面张力、发泡、抗收缩行为的影响（二）

无机粒子对TPAE界面张力、发泡、抗收缩行为的影响（三）

无机粒子对TPAE界面张力、发泡、抗收缩行为的影响（四）