第七章微泡塑料微孔塑料的誕生微孔塑料是由麻省理工學(xué)院（MIT）的Martini和Suh等在20世紀(jì)80年代初首先提出并研制成功的。其設(shè)計(jì)思想是通過(guò)制造一種泡孔直徑比聚合物中所有已存在的微隙都要小的泡沫材料，從而達(dá)到既降低材料成本又能提高性能的目的。第一節(jié)簡(jiǎn)介微泡塑料：泡孔直徑不大于50m，泡孔密度在109~1013泡孔/cm3的泡沫塑料。氣泡對(duì)聚合物高分子鏈間的缺陷起到鈍化的作用，并且吸收能量達(dá)到增韌的效果。微泡塑料的優(yōu)點(diǎn)：特殊之處：采用超臨界流體這一發(fā)泡劑。超臨界流體（SupercriticalFluid,簡(jiǎn)稱SCF）是指處于臨界溫度和臨界壓力之上的流體特點(diǎn):

高密度(液體)與高擴(kuò)散性(氣體)氣體、液體和超臨界流體的性質(zhì)性質(zhì)氣體超臨界流體液體1bar，15～30℃Tc，PcTc，4Pc15～30℃密度/(g/mL)(0.6~2)×10-30.2~0.50.4~0.90.6~1.6黏度/[g/(cm﹒s)](1~3)×10-4(1~3)×10-4(3~9)×10-4(0.2~3)×10-2擴(kuò)散系數(shù)/(cm2/s)0.1~0.40.7×10-30.2×10-3(0.2~3)×10-5超臨界流體物質(zhì)沸點(diǎn)/℃臨界點(diǎn)數(shù)據(jù)臨界溫度Tc/℃臨界壓力Pc/Mpa臨界密度ρ/(g/cm3)二氧化碳－78.531.067.390.448水100374.222.000.344乙烷－88.032.44.890.203乙烯－103.79.55.070.20丙烷－44.5974.260.220丙烯－47.7924.670.23n–丁烷－0.5152.03.800.228n–戊烷36.5196.63.370.232n–己烷69.0234.22.970.234甲醇64.7240.57.990.272乙醇78.2243.46.380.276異丙醇82.5235.34.760.27苯80.1288.94.890.302甲苯110.63184.110.29氨－33.4132.311.280.24甲烷－164.0－83.04.60.16+gaspolymer擴(kuò)散控制泡孔成核泡孔成型超臨界流體注入混合擴(kuò)散過(guò)程二、微泡塑料的制備方法變溫變壓法恒壓變溫法恒溫變壓法變溫變壓法：在一定溫度（室溫）下，用高壓（3~5MPa）非反應(yīng)性氣體（超臨界CO2或N2）飽和聚合物樣品，直至達(dá)到吸附-擴(kuò)散平衡，然后將樣品從高壓容器中取出，得到一氣體超飽和的聚合物樣品，加熱樣品至發(fā)泡溫度，則樣品內(nèi)氣體就成核，發(fā)泡，氣泡生長(zhǎng)。控制發(fā)泡溫度和發(fā)泡時(shí)間，可改變微泡塑料的泡孔形態(tài)。恒壓變溫法：在一定溫度（室溫）下，用高壓（3~5MPa）非反應(yīng)性氣體（超臨界CO2或N2）飽和聚合物樣品，直至達(dá)到吸附-擴(kuò)散平衡。然后在壓力不變的情況下，加熱聚合物樣品，由于溫度上升，氣體溶解度下降，使聚合物樣品內(nèi)氣體成核，發(fā)泡，氣泡生長(zhǎng)，制得微泡塑料控制發(fā)泡溫度和發(fā)泡時(shí)間，可改變微泡塑料的泡孔形態(tài)。恒溫變壓法：在一定的溫度下，用超高壓（25~35MPa）非反應(yīng)性氣體（超臨界CO2或N2）飽和聚合物樣品，直至達(dá)到吸附-擴(kuò)散平衡，然后降低體系壓力，聚合物樣品就處于超飽和狀態(tài)，聚合物內(nèi)的流體就成核，發(fā)泡，氣泡生長(zhǎng)。控制壓力和發(fā)泡時(shí)間，可改變微泡塑料的泡孔形態(tài)。超微泡技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)因素塑料必須被足夠的氣體所飽和，因此需要較高的壓力在微孔的發(fā)展階段必須控制溫度以控制塑料基體的穩(wěn)定性必須選擇一種對(duì)所選擇的塑料有適宜的溶解性和擴(kuò)散性的氣體為形成大量的超微孔，成核過(guò)程中均勻成核必須占主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)制備工藝間歇法擠出發(fā)泡法注射發(fā)泡法微孔擠出發(fā)泡成型與傳統(tǒng)擠出發(fā)泡技術(shù)的不同：微孔發(fā)泡塑料加工過(guò)程中需要大量超臨界狀態(tài)的惰性氣體，其濃度可為一般發(fā)泡加工的10倍微孔發(fā)泡塑料成型過(guò)程中其成核數(shù)大大超過(guò)一般物理發(fā)泡加工方法，高出傳統(tǒng)發(fā)泡約3個(gè)數(shù)量級(jí)（通過(guò)聚合物/氣體均相體系的快速改變實(shí)現(xiàn)）由于微孔發(fā)泡塑料的泡孔尺寸小，這就必須要求泡孔的長(zhǎng)大階段限制在0.01s之內(nèi)。微孔擠出發(fā)泡的實(shí)現(xiàn)發(fā)泡劑注入裝置形成聚合物/氣體均相體系的混合裝置成核發(fā)泡裝置通過(guò)改變口模的形狀微孔注射發(fā)泡成型裝置及特點(diǎn)（1）發(fā)泡劑注入注射機(jī)塑化裝置（MuCellTM技術(shù)）

在塑化機(jī)筒中安裝了多個(gè)用來(lái)注入發(fā)泡劑流體的注射器、特殊的螺桿、復(fù)雜的控制技術(shù)（2）預(yù)先加入發(fā)泡劑流體在熱壓罐中對(duì)聚合物顆粒進(jìn)行超臨界流體的預(yù)飽和處理，使聚合物顆粒中溶解一定量的超臨界流體；把溶解有超臨界流體的聚合物顆粒，放入普通注塑機(jī)中進(jìn)行加工。（3）發(fā)泡劑流體注入輔助裝置這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是加入發(fā)泡劑階段與注射計(jì)量階段是分開的（4）發(fā)泡劑流體注入特殊噴嘴噴嘴采用魚雷體結(jié)構(gòu)，在魚雷體內(nèi)部鑲有多孔金屬材料，超臨界流體通過(guò)這些多孔金屬材料被注入熔體。MuCellTM技術(shù)應(yīng)用實(shí)例成型醫(yī)療器械整體手柄，采用PC和聚砜，質(zhì)量減輕達(dá)30%，成型周期縮短50%，鎖模力從120T下降到15T。成型電扇電機(jī)罩時(shí)，采用25%滑石粉填充PP共聚物，質(zhì)量減輕15%，可消除凹痕，不需要保壓。成型門狀大尺寸制品，采用玻璃纖維增強(qiáng)的PA66，成型周期縮短30%，制品尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異，鎖模力從200T下降到30T。影響泡孔結(jié)構(gòu)的因素1）配方發(fā)泡基體的性質(zhì)重要的添加劑成核劑、起泡劑、泡沫穩(wěn)定劑、交聯(lián)劑、增粘劑發(fā)泡劑

分解速率、發(fā)泡效率、熱能變化與初期分解狀況、成核劑效果、氣體組成、發(fā)泡促進(jìn)劑與抑制劑2）成型加工工藝因素溫度壓力時(shí)間冷卻速率3）設(shè)備準(zhǔn)確定量溫度控制多級(jí)壓力