微孔发泡高分子材料.pdf

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1、第18卷第4期高分子材料科学与工程VOl.18~NO.42002年7月POLYMERMATERIALSSIENEANDENGINEERINGJul.2002=============================================================微孔发泡高分子材料鲁德平~管蓉刘剑洪(湖北大学化材学院~湖北武汉430062D(深圳大学师范学院化生系~深圳518060D摘要:微孔发泡材料是新型的改性热塑性高分子材料~微孔的引入提高了高分子材料的韧性~绝缘性~耐热性和耐疲劳性能等O文中以美国麻省理工学院Suh教授等研制开发的微孔发泡材料为主线~综

2、述了微孔发泡高分子材料的研究背景~发展历史~性能特征~泡孔成核模型公式~制备以及应用前景~以推动我国的研究在该领域的发展O关键词:微孔发泡;高分子材料;制备;性能中图分类号:TB383文献标识码:A文章编号:1000-7555(2002D04-0030-04研究背景的差异O美国麻省理工学院对微孔发泡材料的为了响应工业界提出的进一步减轻高分子研制和开发最为成功~已转入工业化规模投产O材料的重量~而不牺牲材料的物理力学性能~使微孔发泡材料的发展史~即是麻省理工学院研材料不变形的挑战~美国麻省理工学院(MITD制和将该类材料扩大到工业化规模的历史~因机械系的Suh教授等人在20

3、世纪80年代初研此本文将以此为线索进行叙述O制开发出了微孔发泡聚苯乙烯材料[1麻省理工学院的Suh教授小组~在20世OSuh等人通过研究高分子材料中的添加剂发现~当添纪80年代初选择聚苯乙烯(PSD作为基材进行加剂的粒子尺寸在微米级~且小于高分子材料微孔发泡材料的研究~因为聚苯乙烯的常规发中的临界孔隙尺寸时~能有效地增强材料的性泡已非常成功和成熟~对聚苯乙烯材料的性能能~因此Suh等人认为若将微米级的泡孔引入研究也比较清楚OSuh领导的小组首先以二氧高分子材料基材~应该具有微米级添加剂同样化碳和氮气作发泡剂~成功研制了聚苯乙烯微的增强效应~后来的研究证实了这一设想的正孔发

4、泡材料~随后YOun和Suh建立了热固性确性O树脂的泡孔成核和增长的模型[5~OltOn和Suh对聚苯乙烯中加入成核剂进行了理论和实发展历史验的研究[3~6~7O值得一提的是~Suh小组的研究微孔发泡材料指泡孔尺寸小于50pm~是由美国MIT-工业聚合物加工项目资助的~83的热塑性高分100pm~泡孔密度超过10/cm其成员有EastmanKOdak~E.I.DuPOnt~Dex-子材料[2~而最初Suh等对微孔发泡材料的定ter~Kraft~Nashua~波音商业飞机公司等美国义为[3:泡孔尺寸为10pm或小于该尺寸的任著名的工业公司OSuh小组对微孔发泡材料的何高分子

5、泡沫材料O20世纪90年代中期~Suh研究工作后来得到美国科学基金的资助~并成等又认为微孔发泡材料为[4:泡孔尺寸在<10立了MIT-工业化微孔塑料研究实验室[8O209-315-3pm~泡孔密度为10cm~10cm~密度比世纪90年代初~Suh小组成功研制出实验室规原材料下降5%~95%的材料O对微孔发泡材料模的微孔发泡材料连续挤出设备[9~1994年麻定义的变化来自实验室研究和工业化规模生产省理工学院将该技术转到新成立的Trexel聚收稿日期:2000-10-05作者简介:鲁德平~男~43岁~副教授.第期鲁德平等微孔发泡高分子材料合物技术公司开始将实验室的研究成果转入

6、在常温几十小时后试样被某一非反应气体所工业化规模的生产ree公司在麻省理工学浸润并达到饱和取出PS试样片置于铝片上院的实验研究基础上设计了工业化规模的微放入烘箱中在PS的玻璃化温度以上Oc左孔发泡材料挤出机年在经过两年零八右发泡Omin让其自然冷却到室温PS被气个月的反复试验后工业化规模的微孔发泡挤体饱和后由于压力和温度的变化热力学体系出设备问世O生产规模由麻省理工学院的几的不稳定使得PS内部形成大量极小的气泡增加到工业化规模的O核随后膨胀固化定型制得PS微孔发泡材ree公司将这种生产微孔发泡材料的技料由于发泡在PS的玻璃化温度附近进行PS术注册为Mue并与全世界十几家有

7、名的聚合物的高粘性使气泡生长很慢可通过控制材料加工设备公司(如KraSSMaffeiUnioy-发泡时间和温度来调节泡孔的大小采用两步法制备微孔发泡材料的时间在几MiaronEne~uSyArburAuSiSSe十小时以上生产周期长不能连续生产效率CompoSiteMar-Lee公司D合作开发注射和吹塑微孔发泡材料设备预计在ZOOO年底相应低对此Su小组继续努力在ZO世纪O年的注射加工设备问世代初研制成功连续生产的微孔发泡材料挤出设备连续生产微孔发泡材料的加工工艺由性能特征部分组成聚合物原料进料和熔化超临界气体微孔发泡高分子材