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1、微孔泡沫塑料成型技术（综述）演讲人：一、微孔泡沫塑料概述微孔泡沫塑料的定义及概念的提出泡沫塑料是以塑料为主要组分，以气体为填料的复合材料。而目前正着力研究的微孔发泡塑料(microcellularfoam，简称MCF)是指一种泡孔直径在0.1-10μm，泡孔密度在109一1015个/cm3左右的新型泡沫材料。目前还有人提出了超细微孔塑料和极细微孔塑料的概念。微孔发泡塑料最先由Martiai等在1981年 研制出设计思想当泡沫塑料中泡孔的尺寸小于泡孔内部材料的裂纹时,泡孔的存在将不会降低材料的机械性能微孔的存在将使材料原来存在的裂纹尖端钝化,有利于阻止裂纹
2、在应力作用下的扩展,从而使材料的性能得到提高。微孔泡沫塑料的SEM图片微孔塑料发展史微孔塑料最早源于EastmanKodak公司提出的一个论题即如何在保证制品的物理力学性能和外观不变差的基础上,通过减少生产原料的使用量来降低生产成本。1981年J.E.Martini最先研制成功微孔泡沫塑料Martini认为由于微孔泡沫塑料的泡孔极小且分布均匀,使聚合物中的微隙圆孔化,泡孔实际起到了一种类似橡胶颗粒增韧的作用,这些微小的泡孔通过钝化裂纹尖端,增加传播裂纹所需要的能量来阻止裂纹的扩展。此后J.SColton等进行了多方面的改进在此设想的基础上，Martini
3、、Waldman和Suh等研制出采用气体过饱和法制备微孔聚合物的基本工艺方法，并取得了相关材料的专利权。1982年Castor提出热致相分离法，Waldman提出连续挤出微孔泡沫塑料的概念1985年J.H.Aubert和R.L.Clough提出了一种相分离法生产低密度PS微孔塑料。1993年，Dxion等人用超临界流体沉析方法成功地制备了聚苯乙烯微孔塑料。1995年Texel公司取得了麻省理工学院关于微孔塑料的独家专利,开始了工业化规模生产,并推出了MuCellTM发泡技术,开辟了微孔塑料生产的新途径。目前，发达国家的高度重视,许多著名公司如美国Trex
4、el公司、加拿大的Engel公司等都已致力于微孔发泡技术的实际应用开发及商业化推广。微孔塑料的性能和应用由于微孔泡沫塑料所具有的独特的泡孔结构，使微孔泡沫塑料呈现出许多优良的特性。冲击强度高韧性好比刚度大高的疲劳寿命介电常数低热稳定性高所用发泡剂环保热传导系数低质轻……优良性能与一般的泡沫塑料制品相比冲击强度可以提高5一7倍断裂韧度提高5倍疲劳寿命提高4~17倍抗裂纹扩展性提高2倍比强度提高3一5倍比刚度提高3一5倍应用应用高压电绝缘层汽车飞机生物医学材料食品包装近年来,微孔塑料还被用作建筑材料、家电产品零部件、信息工程用品及运动器材等。二、微孔塑料的成
5、型原理微孔泡沫塑料的成型过程和一般泡沫塑料一样也要经过三个阶段第一阶段第二阶段第三阶段气泡核的形成气泡核的膨胀泡体的固化定型下面对几种常用的气泡成核机理进行阐述：（1）利用高聚物分子中的自由空间为成核点高聚物是由许多大分子链堆砌而成,前人已用实验证明其中存在“自由体积”(或称自由空间)。由于高聚物分子中存在的这种自由空间,物理发泡剂(气态或液态)在一定的工艺条件下能渗入这些自由体积,进而膨胀成气泡核。分子架成核理论即出于此机理。利用塑料熔体中的低势能点为发泡成核点热点成核理论已由前人经过较全面的论证指出,当塑料熔体中同时出现大量过饱和气体和大量热点时就能
6、形成大量气泡核。从微观上分析,温度升高使高聚物分子的动能增加,势能下降形成低势能点,使不稳定的过饱和气体容易由此析出。目前采用加成核剂提高成核率,也是因为在成核剂与聚合物熔体间能形成势能较低的界面,以充当成核点的结果。气液相混合直接形成气泡核此类成核过程一般都是通过剧烈搅拌使气体与聚合物液体直接混合形成泡体。目前还未见到有研制成功的报道。三、微孔塑料的制备方法相分离法这是较早出现的一种制备开孔结构微孔泡沫塑料的方法聚合物溶于溶剂溶剂体系呈均相升高温度迅速降温体系分离得到具有微孔结构的聚合物升华干燥或临界萃取溶剂与聚合物分离微孔泡沫材料单体聚合法单体聚合法
7、是利用微乳液的热力学稳定性和有序的微结构,将聚合单体分散在微乳液中进行聚合得到微孔泡沫材料。超临界流体法处于临界温度(Tc)和临界压力(Pc)以上的流体称为超临界流体。超临界流体没有明显的气液分界面,它既非气态又非液态,是一种气液不分的状态,但其兼具二者的优点,既像气体一样容易扩散,又像液体一样有很强的溶解能力,而且其粘度、溶解能力等与密度相关的性能都可通过调节压力来控制。超临界流体沉析法是以超临界流体作为反溶剂,将聚合物溶液通过毛细管喷入超临界流体中,使聚合物干燥和玻璃化,经高速扩散和强烈雾化使体系产生相分离而形成带有微孔的颗粒。超饱和气体法基本原理是
8、:将聚合物在高压(6~30MPa)下被惰性气体所饱和,形成聚合物/气体均相体系,
