超臨界co2發(fā)泡微孔塑料的研究進(jìn)展-副本-展示頁(yè)
2025-07-04 11:59本頁(yè)面
【正文】 )后, 打開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。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。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)。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)氣泡長(zhǎng)大———通過(guò)氣體的擴(kuò)散與熱量的傳遞, 氣泡膨脹。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。如圖1所示, 首先將一定量的超臨界CO2氣體溶于聚合物熔體中, 經(jīng)對(duì)流、擴(kuò)散作用形成聚合物/氣體均相體系。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。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 。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)和汽車部件、質(zhì)量輕、緩沖性強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)器材、高電壓絕緣材料、保溫性優(yōu)異的纖維材料和低摩擦的表面改性材料等, 開孔結(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。 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 μm 、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) 等樹脂為基體的微孔塑料。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)值和開發(fā)潛力的新型材料。與其他超臨界惰性氣體(如N2)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 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 。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。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。(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。(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), 即得到微孔塑料。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。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) 。
數(shù)學(xué)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1