微發(fā)泡注塑成型的發(fā)展概述
微發(fā)泡注塑成型的發(fā)展概述
上世紀80年代初，美國麻省理工學院（MIT）首先提出微發(fā)泡塑料的概念并發(fā)展了相應的成型技術。提出該概念是希望在聚合物基體中引入大量比聚合物原已存在的缺陷尺度更小的空隙，從而在減少材料用量的同時提高其剛性，并避免對強度等性能造成明顯的影響。這種工藝制備的微發(fā)泡材料孔徑一般小于10微米，尤其突出的是泡孔密度非常高，達到109-1015個/cm3。微發(fā)泡成型過程可分成三個階段，首先是將超臨界流體（主要是二氧化碳和氮氣）溶解到聚合物中，并形成聚合物/氣體的單相溶液；然后，通過溫度或壓力等條件引發(fā)體系的熱力學不穩(wěn)定性，使得氣體在溶液中的溶解度下降；由于氣體平衡濃度的降低，從而在聚合物基體中形成大量的氣泡核，然后逐漸長大生成微小的孔洞。
許多人認為超臨界流體應用于聚合物加工只是處于實驗室的研究，實際上，這種方法的商業(yè)應用早就開始了。20世紀50年代始，超臨界乙烯就已用于大規(guī)模制造低密度聚乙烯。進入21世紀，Trexel公司與MIT合作，首先利用這種技術實現(xiàn)了微發(fā)泡注塑的商業(yè)化應用。據(jù)報道，Reedy國際公司也開發(fā)了類似的擠出微發(fā)泡裝置。
關于聚合物微發(fā)泡成型技術已有大量的文獻報道，研究以無定型和半結(jié)晶型聚合物微發(fā)泡材料的成型過程為主，如聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚碸（Polysulfone）等。加工技術方面的研究主要涉及微發(fā)泡擠出、微發(fā)泡注塑、微發(fā)泡吹塑及旋轉(zhuǎn)模塑等。從事微發(fā)泡技術研究并取得較顯著研究成果的單位主要有美國的麻省理工學院、威斯康辛—邁迪遜大學、佐治亞理工大學、加拿大的多倫多大學、德國的GKSS 研究中心、荷蘭的特文特大學等。
