超臨界CO2發(fā)泡微孔塑料的研究進(jìn)展-副本

1、 超臨界CO2發(fā)泡微孔塑料的研究進(jìn)展 微孔塑料一般是指泡孔直徑為0 .1 10 m 、泡孔密度為109 1015個(gè)/cm3 、材料密度相比發(fā)泡前可減少5 % 95 %的新型泡沫塑料 。經(jīng)過(guò)近30 年的發(fā)展, 現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出以聚苯乙烯(PS) 、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE) 、聚氯乙烯(PVC) 、聚碳酸酯(PC) 、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 和聚乙烯醇縮丁醛(PVB) 等樹(shù)脂為基體的微孔塑料。與未發(fā)泡材料及普通泡沫塑料相比, 微孔聚合物材料具有缺口沖擊強(qiáng)度高、韌性好、比強(qiáng)度高、疲勞壽命長(zhǎng)、熱穩(wěn)定性高、介電常數(shù)低、熱導(dǎo)率低等優(yōu)異性能,因而可用于制造食品包裝材料、輕質(zhì)、高強(qiáng)、隔音的飛機(jī)和汽車(chē)部件

2、、質(zhì)量輕、緩沖性強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)器材、高電壓絕緣材料、保溫性?xún)?yōu)異的纖維材料和低摩擦的表面改性材料等, 開(kāi)孔結(jié)構(gòu)的微孔塑料則適合用作分離、吸附材料、催化劑載體、生物醫(yī)學(xué)材料和分子級(jí)的過(guò)濾器等。這些獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是普通泡沫塑料所無(wú)法具有的, 因此微孔泡沫塑料是一種具有極大應(yīng)用價(jià)值和開(kāi)發(fā)潛力的新型材料。1超臨界CO2 的特性及其作用超臨界CO2 是指溫度高于31 .1 、壓力大于7 .38 MPa的CO2 , 它具有近似液體的溶解度和近似氣體的擴(kuò)散系數(shù), 同時(shí)具有對(duì)多數(shù)有機(jī)物溶解性能好、黏度低、擴(kuò)散系數(shù)大、無(wú)毒、不燃、化學(xué)惰性、無(wú)溶劑殘留、價(jià)廉易得、使用安全、不污染環(huán)境等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn) 。與其他超臨界惰性氣體(如N2)

3、相比, 超臨界CO2 更容易制備, 與聚合物也有更強(qiáng)的相互作用 。超臨界CO2 可以降低聚合物體系的界面張力, 對(duì)聚合物熔體有很好的增塑作用, 因而可以降低聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg ), 并能降低聚合物熔體的黏度和提高熔體的流動(dòng)性, 降低擠出溫度 。超臨界CO2 還可以大幅提高其他氣體或小分子化合物在被增塑后的聚合物中的擴(kuò)散速度和溶解吸附程度 。超臨界CO2 存在的諸多優(yōu)點(diǎn)使其成為一種十分理想的微孔塑料物理發(fā)泡劑。2 超臨界CO2發(fā)泡微孔塑料的原理聚合物微孔發(fā)泡過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程, 在這個(gè)過(guò)程中發(fā)泡氣體與聚合物之間發(fā)生一系列相變過(guò)程。如圖1所示, 首先將一定量的超臨界CO2氣體溶于聚合物

4、熔體中, 經(jīng)對(duì)流、擴(kuò)散作用形成聚合物/氣體均相體系。隨后聚合物/超臨界CO2 均相體系在熱力學(xué)不穩(wěn)定作用下(壓力降低或溫度升高)發(fā)生相分離, 快速成核, 然后經(jīng)氣泡膨脹、冷卻固化定型得到最終產(chǎn)品。因此一般將超臨界CO2發(fā)泡微孔塑料的成型過(guò)程分為4 個(gè)階段 :(1)氣體溶解超臨界CO2 溶解于聚合物熔體中, 形成聚合物/超臨界CO2均相體系;(2)氣泡成核在溫度上升或壓力下降導(dǎo)致的熱力學(xué)不穩(wěn)定作用的推動(dòng)下, 聚合物/超臨界CO2 均相體系發(fā)生相分離, 形成泡核;(3)氣泡長(zhǎng)大通過(guò)氣體的擴(kuò)散與熱量的傳遞, 氣泡膨脹;(4)泡孔定型通過(guò)自然或強(qiáng)行的方法終止氣泡生長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力, 泡核停止生長(zhǎng), 即得到微孔

5、塑料。這4 個(gè)階段直接決定了最終微孔塑料制品的泡孔結(jié)構(gòu)與性能。3 超臨界CO2發(fā)泡微孔塑料的生產(chǎn)工藝目前超臨界氣體發(fā)泡微孔塑料的成型工藝主要包括間歇成型、熱壓成型、擠出成型、注射成型和擠出吹塑成型等。其中間歇成型和熱壓成型主要應(yīng)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn), 而擠出成型、注射成型和擠出吹塑成型則廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。間歇成型法間歇成型法裝置簡(jiǎn)單, 可控性強(qiáng), 各種工藝參數(shù)與所得微孔結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系清晰, 是進(jìn)行微孔聚合物成型機(jī)理研究和確定工藝參數(shù)的有效方法, 是擠出成型和注射成型設(shè)備設(shè)計(jì)及工藝條件確定的基礎(chǔ) 。根據(jù)發(fā)泡原理的不同, 可以將其分為升溫法和降壓法兩大類(lèi)。升溫法具體步驟為, 如圖2 所示:將已預(yù)先成

6、型的聚合物零件或料胚放入高壓反應(yīng)釜內(nèi), 先用少量CO2 吹洗,以排除反應(yīng)釜內(nèi)的空氣, 然后密封反應(yīng)釜。將反應(yīng)釜升溫至預(yù)定溫度(該溫度低于聚合物的Tg )后, 打開(kāi)高壓氣瓶向高壓反應(yīng)釜內(nèi)注入CO2 氣體至預(yù)定壓力(稱(chēng)為飽和壓力), 隨后恒溫放置一段時(shí)間, 讓超臨界CO2充分飽和樣品以形成聚合物/超臨界CO2 均相體系。隨后迅速卸壓至常壓, 快速將樣品放入預(yù)先加熱的恒溫油浴鍋中加熱一段時(shí)間以進(jìn)行發(fā)泡, 此時(shí)的溫度和時(shí)間稱(chēng)為發(fā)泡溫度和發(fā)泡時(shí)間。最后將樣品水冷、洗滌、干燥, 即得到微孔塑料。何亞?wèn)|等 12 研究了發(fā)泡溫度對(duì)PMMA 微孔塑料泡孔結(jié)構(gòu)的影響, 研究發(fā)現(xiàn), 隨著發(fā)泡溫度的升高, 泡孔密度先

7、增大后減小, 發(fā)泡溫度對(duì)制品泡孔結(jié)構(gòu)的影響很大;I Tsivintzelis 等 22 研究發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)改變飽和壓力和發(fā)泡時(shí)間來(lái)控制制品的泡孔結(jié)構(gòu)和泡孔密度。徐輝等 23 通過(guò)升溫法對(duì)PP 進(jìn)行微孔發(fā)泡, 并研究了所得微孔PP 的力學(xué)性能。研究表明, 與純PP 相比, 發(fā)泡PP 的拉伸強(qiáng)度降為純PP 的86 %, 斷裂伸長(zhǎng)率降為純PP 的8 %, 彎曲強(qiáng)度降為純PP 的89 %, 沖擊強(qiáng)度卻顯著升高, 為純PP 的2 .41倍。L M Matuana 等 24 研究了發(fā)泡溫度與發(fā)泡時(shí)間對(duì)PLA 微孔制品孔隙率及體積膨脹率的影響。研究發(fā)現(xiàn), 發(fā)泡溫度升高, 孔隙率及體積膨脹率先升高后降低, 發(fā)泡

8、時(shí)間延長(zhǎng), 孔隙率及體積膨脹率下降, 最終制備的微孔PLA 可用作生物醫(yī)學(xué)材料。F Youhei 等 25利用兩種不同的烷基銨對(duì)蒙脫土(MMT)改性, 隨后將其分別與PLA 熔融擠出制備PLA/MMT 納米復(fù)合材料, 最后采用升溫法對(duì)其微孔發(fā)泡。通過(guò)對(duì)比兩種PLA 微孔塑料發(fā)現(xiàn), 納米填料的尺寸與結(jié)構(gòu)對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)具有重要影響, 較小尺寸的納米填料更易得到泡孔密度較大的PLA 微孔塑料。升溫法的優(yōu)點(diǎn)在于在較高壓力、較低溫度的條件下, 超臨界CO2 在聚合物中的溶解度較大。而根據(jù)經(jīng)典均相成核理論 26 , 較高的CO2濃度可以提高成核數(shù)量, 進(jìn)而使微孔塑料具有較大的泡孔密度和較小的泡孔尺寸, 從而可

9、以得到力學(xué)性能優(yōu)異的微孔塑料。對(duì)于具有較高Tg 或較高加工溫度的聚合物, 升溫法為其微孔發(fā)泡提供了一種新的途徑。3 .1 .2 降壓法降壓法的具體步驟(圖3 27 )為:將料坯放入高壓反應(yīng)釜內(nèi), 用少量CO2氣體吹洗, 排除高壓反應(yīng)釜內(nèi)的空氣。隨后密封反應(yīng)釜并加熱升溫至預(yù)定的發(fā)泡溫度, 溫度恒定后注入CO2氣體至預(yù)定的發(fā)泡壓力, 恒溫恒壓保持一段時(shí)間(發(fā)泡時(shí)間)以形成聚合物/超臨界CO2均相體系。隨后打開(kāi)卸壓閥, 按照不同的卸壓速率降至常壓, 并保溫一段時(shí)間(泡孔生長(zhǎng)時(shí)間)。最后降至常溫取出樣品。L Zirkel 等 9 對(duì)超臨界CO2發(fā)泡FEP 薄膜進(jìn)行了研究, 發(fā)現(xiàn)薄膜的泡孔結(jié)構(gòu)取決于發(fā)泡

10、溫度、發(fā)泡壓力、發(fā)泡時(shí)間、卸壓速率等工藝參數(shù), 可以通過(guò)改變工藝參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)的控制。H N Pham 等 28 采用雙螺桿擠出機(jī)通過(guò)熔融插層的方法制備PP/黏土納米復(fù)合材料, 隨后對(duì)其進(jìn)行微孔發(fā)泡, 最終制得泡孔密度為107 108個(gè)/ cm3 、泡孔直徑為30 120 m 、泡孔壁厚為5 15 m 的微孔塑料;T Kentaro 等 29 采用同樣的方法對(duì)PP/MMT 納米復(fù)合材料進(jìn)行微孔發(fā)泡, 并通過(guò)帶有顯微鏡的高速數(shù)字照相機(jī)對(duì)氣泡成核和早期泡孔生長(zhǎng)階段納米MMT 的作用進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn), 納米MM T 主要起著兩方面的作用:一方面, 納米MMT 作為成核劑促進(jìn)氣泡成核, 隨著

11、其含量的增大,微孔塑料泡孔密度增大;另一方面, 納米MMT 降低了CO2的擴(kuò)散率, 而早期氣泡的生長(zhǎng)主要由CO2 的擴(kuò)散率控制, 因而氣泡生長(zhǎng)減緩, 隨著納米MM T 含量的增加, 微孔塑料泡孔直徑減小。Y W Di 等 30 采用密煉機(jī)通過(guò)熔融剪切混合的方法制備了PLA/有機(jī)改性黏土納米復(fù)合材料, 隨后通過(guò)降壓法對(duì)其進(jìn)行微孔發(fā)泡, 并研究了加入納米黏土對(duì)PLA 流變性能、力學(xué)性能及泡孔結(jié)構(gòu)的影響。研究發(fā)現(xiàn), 相比純PLA , PLA 納米復(fù)合微孔塑料具有更大的泡孔密度和更小的泡孔尺寸,且隨著納米黏土含量的增加, 泡孔密度增大, 平均孔徑減小。相比升溫法, 降壓法的發(fā)泡溫度較高。一方面, 使得

12、超臨界CO2 在聚合物中的溶解度降低, 進(jìn)而引起制品泡孔密度的減小與泡孔尺寸的增大;另一方面, 使得聚合物鏈段活動(dòng)性增強(qiáng), 達(dá)到溶解飽和時(shí)所需時(shí)間較短, 且省去了油浴發(fā)泡的環(huán)節(jié), 使得降壓法的發(fā)泡周期大大縮短, 因此在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中更為常用。3 .2 擠出成型法擠出成型法的具體步驟(圖4 15 )為:CO2 氣體通過(guò)注射泵由高壓氣缸注入機(jī)筒內(nèi), 在擠出期間要保持CO2氣體體積流率和壓力恒定, 注射點(diǎn)在離機(jī)筒約12D的位置, 在這一區(qū)域機(jī)筒的直徑恒定。經(jīng)螺桿的剪切混合和氣體的對(duì)流、擴(kuò)散, 在機(jī)筒內(nèi)形成聚合物/超臨界CO2均相體系, 均相體系在通過(guò)機(jī)頭口模時(shí), 壓力劇降, 發(fā)生相分離, 迅速成核。最后

13、迅速水冷固化定型,即得到微孔泡沫塑料。X M Han 等 31 采用單螺桿擠出機(jī)連續(xù)擠出PS 微孔塑料, 并研究了CO2 濃度與機(jī)頭溫度對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明, 在溶解極限以下, 隨著CO2 濃度的升高, 平均孔徑減小, 泡孔密度增大, 升高機(jī)頭溫度與增大CO2濃度具有等同效應(yīng)。A D Carlo s 等 32 研究了硬質(zhì)PVC 的連續(xù)擠出微孔發(fā)泡過(guò)程, 研究發(fā)現(xiàn)快速熔融和合適的熔體流變性能是保證連續(xù)微孔發(fā)泡的關(guān)鍵因素。錢(qián)敏偉等 33 采用三元乙丙橡膠(EPDM)與接枝PE 對(duì)等規(guī)PP 進(jìn)行共混改性, 隨后對(duì)改性PP 進(jìn)行連續(xù)擠出發(fā)泡, 并研究了熔體溫度、機(jī)頭壓力及CO2 濃度對(duì)制品表觀(guān)密

14、度及泡孔結(jié)構(gòu)的影響。研究表明, 熔體溫度升高, 制品表觀(guān)密度升高, 發(fā)泡效率降低, 最佳發(fā)泡溫度區(qū)間為124 135 ;機(jī)頭壓力升高, 制品表觀(guān)密度降低, 平均孔徑減小, 泡孔密度增大;CO2 濃度增大, 制品表觀(guān)密度減小, 泡孔密度增大, 但濃度過(guò)大會(huì)造成擠出不穩(wěn)現(xiàn)象, CO2濃度應(yīng)小于其溶解度。信春玲等 34 對(duì)等規(guī)PP 進(jìn)行熔融接枝改性, 隨后采用雙螺桿擠出機(jī)對(duì)改性PP 進(jìn)行連續(xù)擠出發(fā)泡, 并研究了相關(guān)工藝參數(shù)對(duì)改性PP 發(fā)泡倍率與泡孔結(jié)構(gòu)的影響, 研究結(jié)果與錢(qián)敏偉的結(jié)論相似。吳清鋒等 35 利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)對(duì)PP 進(jìn)行共混改性, 同時(shí)采用馬來(lái)酸酐接枝PP 作為增容劑來(lái)提高

15、PP 與PDMS 的相容性, 最后對(duì)PP 進(jìn)行連續(xù)擠出發(fā)泡, 并研究了口模溫度與CO2濃度對(duì)微孔制品膨脹比及泡孔結(jié)構(gòu)的影響, 研究發(fā)現(xiàn),口模溫度升高, 膨脹比及泡孔密度均先增大后減小;CO2濃度增大, PP 及其與PDMS 共混物的膨脹比和泡孔密度均增加。黃英珠等 36 采用超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯(PE-U HMW)對(duì)PP 進(jìn)行共混改性, 隨后采用雙螺桿擠出機(jī)對(duì)改性PP 進(jìn)行連續(xù)擠出發(fā)泡, 并對(duì)PEUHMW對(duì)PP 結(jié)晶性能與發(fā)泡性能的影響進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn), 加入PE-UHMW 使PP 在較高溫度下結(jié)晶, 結(jié)晶速率降低, 結(jié)晶溫度拓寬;隨著PE-UHMW加入量的增大, PP 平均孔徑減小,

16、泡孔密度增大, 泡孔尺寸分布也更為均勻。近年又開(kāi)發(fā)出一種新的擠出成型技術(shù)電磁動(dòng)態(tài)擠出成型技術(shù), 它將振動(dòng)力場(chǎng)引入到微孔塑料擠出成型的全過(guò)程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 振動(dòng)力場(chǎng)的引入使加工溫度明顯降低, 熔體的黏性、彈性減小, 混合、混煉效果顯著提高, 泡孔結(jié)構(gòu)也得以明顯改善。電磁動(dòng)態(tài)成型技術(shù)的引入豐富了微孔塑料的擠出成型理論, 是一種具有廣闊應(yīng)用前景的新方法。3 .3 注射成型法注射成型法的具體步驟(圖5 37 )為:聚合物粒料通過(guò)螺桿的機(jī)械塑化和加熱器的加熱塑化作用熔融成為熔體。超臨界CO2以一定的流率由計(jì)量閥控制注入機(jī)筒內(nèi)的聚合物熔體中, 形成聚合物熔體/氣體均相體系, 隨后通過(guò)加熱器加熱熔體/氣體

17、均相體系。由于體系溫度急劇升高, 發(fā)泡劑在熔體中的溶解度顯著下降,使均相體系產(chǎn)生極大的熱力學(xué)不穩(wěn)定性, 氣體從熔體中析出形成大量的微細(xì)氣泡核。螺桿前移使含有大量微細(xì)氣泡的聚合物熔體注入型腔中, 由壓縮空氣所提供的背壓可以防止氣泡在充模過(guò)程中發(fā)生膨脹。充模過(guò)程完成后, 型腔內(nèi)壓力下降使氣泡膨脹, 同時(shí)由于模具的冷卻作用使泡體固化定型。納米復(fù)合材料進(jìn)行微孔發(fā)泡, 并對(duì)影響微孔塑料制品泡孔結(jié)構(gòu)和性能的因素進(jìn)行了研究。研究表明, 納米MMT 和相關(guān)工藝參數(shù)(如熔融溫度、氣體濃度、螺桿直徑、注射速率)對(duì)微孔塑料的力學(xué)性能和泡孔結(jié)構(gòu)有著顯著影響。A Chandra 等 39 還研究了納米填料的加入對(duì)聚酰胺

18、6 微孔塑料結(jié)晶行為的影響。研究發(fā)現(xiàn), 加入納米MMT 使聚酰胺6 微孔塑料中的晶體尺寸減小, 此外, 加入納米MMT 還促進(jìn)了聚酰胺6 中晶體的形成。S S Hw ang 等 42 采用雙螺桿注塑機(jī)通過(guò)熔融插層的方法制備了PLA/納米MMT 微孔復(fù)合材料, 并研究了MMT 含量對(duì)微孔材料性能和泡孔結(jié)構(gòu)的影響。力學(xué)性能和掃描電鏡分析表明, PLA 復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度降低, 泡孔直徑逐漸增大, 這種現(xiàn)象主要?dú)w因于MMT 的加入導(dǎo)致了PLA 分解速率的增大。微孔塑料注射成型一般通過(guò)改變溫度成核, 與改變壓力法相比, 更易控制;同時(shí)由于超臨界CO2 的引入, 相比傳統(tǒng)的注射成型, 微孔注射

19、成型可以降低材料消耗、縮短成型周期、減小制品翹曲和殘余應(yīng)力, 降低機(jī)械損耗和生產(chǎn)成本, 提高表面品質(zhì), 增加制品尺寸穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性, 且適用于大多數(shù)聚合物 37 , 因而注射成型是最有應(yīng)用前景的微孔塑料成型方法。4 超臨界CO2發(fā)泡微孔塑料的泡孔結(jié)構(gòu)的影響因素影響微孔塑料泡孔結(jié)構(gòu)的因素很多, 筆者將其分為兩大類(lèi):外部因素與內(nèi)部因素。外部因素主要包括成型方法、溫度、壓力、時(shí)間、外力場(chǎng)、成核劑(如納米粒子)等;內(nèi)部因素則主要包括聚合物和氣體本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì), 熔體的黏度、彈性、界面張力、結(jié)晶性(如結(jié)晶度、晶體結(jié)構(gòu)等)、交聯(lián)度等。總體來(lái)說(shuō), 外部因素的變化會(huì)引起內(nèi)部因素發(fā)生改變, 內(nèi)部因素的改變又會(huì)

20、直接影響聚合物的4 個(gè)發(fā)泡環(huán)節(jié), 而發(fā)泡環(huán)節(jié)最終直接決定了微孔塑料的泡孔結(jié)構(gòu)。因此外部因素的改變會(huì)影響微孔塑料的泡孔結(jié)構(gòu), 可以通過(guò)調(diào)節(jié)外部因素來(lái)控制微孔塑料的泡孔結(jié)構(gòu), 進(jìn)而獲得所需結(jié)構(gòu)的微孔泡沫塑料。本文將主要討論外部因素對(duì)微孔塑料泡孔結(jié)構(gòu)的影響。4 .1 溫度一般來(lái)說(shuō), 溫度的升高會(huì)使超臨界CO2 在聚合物中的溶解量減小、擴(kuò)散速率增大、熔體黏度、彈性下降、聚合物/氣體界面張力下降, 泡孔合并現(xiàn)象加劇。根據(jù)經(jīng)典均相成核理論 26 , CO2 溶解量的減小會(huì)導(dǎo)致成核速率的下降, 進(jìn)而使得微孔塑料泡孔密度減小;CO2 擴(kuò)散速率的增大則會(huì)導(dǎo)致熱力學(xué)不穩(wěn)定作用加劇, 進(jìn)而增大成核速率和微孔塑料的泡

21、孔密度;熔體黏度、界面張力的下降則會(huì)導(dǎo)致氣泡膨脹阻力減小, 泡孔合并現(xiàn)象也會(huì)加劇, 從而使得泡孔孔徑增大, 最終使得微孔塑料泡孔孔徑變大, 表觀(guān)密度下降。因此對(duì)于一般的成型方法 18 , 41-43 , 溫度升高會(huì)使微孔塑料的泡孔密度減小, 泡孔孔徑增大, 表觀(guān)密度下降, 但對(duì)于升溫成型法,由于飽和條件(溫度、壓力、時(shí)間)相同,CO2在聚合物中的溶解量相同, 升高發(fā)泡溫度使CO2 擴(kuò)散速率增大, 體系熱力學(xué)不穩(wěn)定作用加劇, 成核速率增大, 使得微孔塑料的泡孔密度增大4 .2 壓力根據(jù)經(jīng)典均相成核理論, 隨著壓力的升高, 超臨界CO2在聚合物體系中的溶解度和擴(kuò)散速率增大, 氣泡成核的能壘降低,

22、從而使得氣泡的成核點(diǎn)增多、成核速率增大, 最終使微孔塑料的泡孔密度增大。此外, 在高壓作用下, 一方面, 超臨界CO2 對(duì)聚合物體系具有明顯的增塑作用, 使得聚合物熔體的黏度降低、泡孔膨脹的阻力減小, 使微孔塑料制品的泡孔孔徑增大。張平等 44在研究發(fā)泡工藝對(duì)PP 泡孔結(jié)構(gòu)的影響時(shí)發(fā)現(xiàn), 隨著壓力的升高,CO2的溶解度增加, 熔體黏度減小, 泡孔直徑和泡孔密度均增加;另一方面, 高壓會(huì)增加氣泡生長(zhǎng)的阻力, 起到抑制氣泡長(zhǎng)大的作用, 從而使所得微孔塑料的泡孔孔徑減小。陳國(guó)華等 43 提出的氣泡成核與長(zhǎng)大競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制也表明泡孔密度的增加會(huì)導(dǎo)致泡孔孔徑減小。刑哲等 42 在研究超臨界CO2 發(fā)泡交聯(lián)PE

23、 時(shí)也發(fā)現(xiàn)飽和壓力的升高會(huì)導(dǎo)致泡孔直徑減小。上述兩方面作用對(duì)泡孔直徑的影響相反, 最終所得微孔塑料的泡孔直徑減小與否則取決于哪種作用占據(jù)主要地位。4 .3 時(shí)間根據(jù)加工方法及工藝階段的不同, 可以將工藝時(shí)間分為飽和時(shí)間、發(fā)泡時(shí)間和卸壓時(shí)間。飽和時(shí)間和卸壓時(shí)間主要是降壓成型法的重要工藝參數(shù), 而發(fā)泡時(shí)間則主要是升溫成型法的重要工藝參數(shù), 對(duì)于其他成型方法, 發(fā)泡時(shí)間可調(diào)節(jié)性不大, 主要研究如何在較短的發(fā)泡時(shí)間里得到孔徑均一、分布均勻的泡孔結(jié)構(gòu)。對(duì)于降壓成型法, 超臨界CO2 尚未達(dá)到溶解度以前, 延長(zhǎng)飽和時(shí)間可以提高聚合物中超臨界CO2 的溶解量, 增加氣泡的成核點(diǎn), 并可以提高CO2在聚合物中分布的均勻程度, 從而提高微孔塑料的泡孔密度和泡孔分布的均勻度;降低卸壓時(shí)間可以提高體系的熱力學(xué)不穩(wěn)定性, 增大氣相成核的推動(dòng)力, 提高成核速率和氣核均勻性, 從而增大微孔塑料的泡孔密度, 隨著泡孔密度的增大泡孔直徑則呈先增大后減小的趨勢(shì)。Z MXu 等 4 在研究PP 微孔發(fā)泡時(shí)也得出同樣的結(jié)論。對(duì)于升溫成型法, 延長(zhǎng)發(fā)泡時(shí)間, 由于起始階段溫差較大, 體系處于極度的熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài), 泡孔密度和泡孔孔徑急劇增