超臨界co2發(fā)泡微孔塑料的研究進(jìn)展-副本-資料下載頁
2025-06-25 11:59本頁面
【正文】 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)增加氣泡生長的阻力, 起到抑制氣泡長大的作用, 從而使所得微孔塑料的泡孔孔徑減小。陳國華等[ 43] 提出的氣泡成核與長大競爭機(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 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)。對于降壓成型法, 超臨界CO2 尚未達(dá)到溶解度以前, 延長飽和時(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。Z MXu 等[ 4] 在研究PP 微孔發(fā)泡時(shí)也得出同樣的結(jié)論。對于升溫成型法, 延長發(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大, 隨著溫差的減小, 泡孔密度增幅漸緩,CO2 擴(kuò)散進(jìn)入泡孔, 泡孔孔徑持續(xù)增大。劉濤等[ 21]在研究超臨界CO2 制備微孔PC 時(shí)也發(fā)現(xiàn)隨著發(fā)泡時(shí)間延長, 泡孔密度和孔徑均增加, 體積密度降低。4 .4 外力場外力場主要包括剪切場和振動(dòng)場, 廣泛應(yīng)用于擠出、熱壓與注射成型。引入外力場的主要作用在于提高混合攪拌的強(qiáng)度和對流擴(kuò)散的速率, 以快速形成均相體系, 進(jìn)而獲得孔徑均一、泡孔分布均勻的微孔塑料制品。周南橋等[ 47] 研究了不同剪切速率下PS/超臨界CO2均相體系的形成過程, 結(jié)果表明, 剪切速率的增加提高了聚合物和氣體的混合程度, 泡孔分布變得均勻,泡孔密度增大。朱文利等[ 14] 應(yīng)用電磁動(dòng)態(tài)擠出成型技術(shù)研究了PVC 微孔塑料的擠出成型過程, 研究發(fā)現(xiàn),振動(dòng)力場的引入顯著降低了PVC 的加工溫度, 提高了混合混煉的效果, 并改善了制品品質(zhì)。周南橋等[ 19] 還進(jìn)一步研究了動(dòng)態(tài)剪切力場對微孔塑料氣泡成核的影響, 發(fā)現(xiàn)隨著振動(dòng)力場振幅和振頻的增大, 泡孔密度增大, 泡孔直徑減小。5 結(jié)語近30 年來, 國內(nèi)外學(xué)者對超臨界氣體發(fā)泡微孔塑料進(jìn)行了大量研究, 初步建立了超臨界氣體發(fā)泡微孔塑料的理論體系, 研發(fā)了發(fā)泡微孔塑料的生產(chǎn)設(shè)備, 設(shè)計(jì)了相關(guān)的生產(chǎn)工藝, 并開發(fā)出種類繁多、應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域的微孔塑料制品。隨著科技的發(fā)展, 對微孔塑料的性能必將提出更高的要求, 納米復(fù)合材料的微孔發(fā)泡、微孔泡沫材料的功能化及環(huán)保型可降解微孔塑料是未來微孔塑料發(fā)展的方向。但微孔塑料的研究仍遠(yuǎn)未成熟, 相關(guān)的生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)工藝需要改進(jìn), 微孔發(fā)泡理論也亟待豐富和完善, 同時(shí)還需探索新穎的塑料微孔化方法, 擴(kuò)大適于微孔化的塑料種類, 拓展微孔塑料的使用領(lǐng)域。聚合物發(fā)泡是多學(xué)科交叉的領(lǐng)域, 涉及聚合物流變學(xué)、熱力學(xué)、物質(zhì)傳輸與成核等多門學(xué)科, 需要多個(gè)領(lǐng)域?qū)＜彝献饕酝苿?dòng)該領(lǐng)域不斷發(fā)展。
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