您知道微孔发泡塑料是如何得到的吗？

微孔发泡塑料是指泡孔直径小于10μm、泡孔密度在109～1015个／cm3的一种新型发泡塑料。相对于未发泡塑料，微孔发泡塑料的独特结构使其在冲击强度、韧性和抗疲劳等方面具有优良的性能，热稳定性高，介电常数低，热导率低，同时具有比强度高，可改善光学、隔热和隔音性能等优点。这些独特的优点均是普通发泡料所无法比拟的，因此微孔发泡塑料是一种具有极大应用价值和开发潜力的新型发泡材料。

微孔发泡塑料成型原理

微孔发泡塑料的研究目的为在不降低其性能的前提下，尽量减少材料的用量，其设计思想主要有两点：当微孔发泡塑料中泡孔尺寸小于塑料内部的裂纹时，微孔的存在将不会降低塑料的力学性能；同时，微孔的存在将使塑料中原来存在的裂纹尖端钝化，有利于阻止裂纹在应力作用下扩展，从而使塑料的性能得到提高。

制备微孔发泡塑料的基本要素为利用热力学不稳定作用产生很高的泡孔成核率，且成核速率要远远大于泡孔生长的速率。这样在泡孔开始生长之前就可以产生大量的泡孔核，并且泡核尺寸较小，在气体扩散的发泡过程中，所有泡核以几乎相同的速率增长，这样就得到泡孔分布均匀、尺寸均匀的微孔发泡塑料。

微孔发泡塑料的成型一般要经过三个阶段：聚合物／气体均相体系的形成、气泡成核、泡孔的长大和控制，如下图所示。首先，聚合物／气体均相体系形成，气体必须经过机械混合或者渗透作用扩散到聚合物中并达到热力学平衡，形成均相体系；然后，突然降低压力或升高温度，聚合物／气体均相体系在热力学不稳定作用下成核；最后，随着体系内的过饱和气体不断扩散进入泡核，泡孔逐渐长大，然后通过控制压力和温度进而控制泡孔的增长，冷却定型得到所需的泡孔结构。

什么是超临界流体微孔发泡技术

超临界流体是指温度和压力都在临界点（临界温度、临界压力）以上的一种流体。超临界流体的密度与液体相近，介电常数随压力的增大而增大，有利于溶解一些低挥发性物质；同时黏度近似于气体，扩散系数较大，有较好的流动性、渗透性和传递性能。基于超临界流体的诸多优点，超临界流体技术被广泛应用于微孔发泡技术。超临界流体微孔发泡技术主要分为间歇成型法、连续挤出法和注射成型法。

（1）间歇成型法

将间歇成型法与超临界技术相结合制备微孔发泡塑料，其成型原理与早期的间歇法相似。间歇成型法可分为升温法和降压法，两者的区别主要在于升温法是利用温度梯度实现热力学不稳定状态；而降压法是利用压力差实现热力学不稳定状态。

超临界CO2可以降低聚合物体系的表面张力，对聚合物熔体有很好的增塑作用，同时可以降低聚合物的玻璃化转变温度及熔体的黏度，提高熔体流动性，降低挤出温度，是十分理想的物理发泡剂。

（2）连续挤出法

近几年，有关微孔发泡塑料的研究重点已经转到微孔发泡塑料连续成型方面。连续挤出法是将聚合物加入到挤出机中，经熔融、均化后，气体通过机筒的主入口注入到聚合物熔体中。注入的气体和聚合物熔体随即被混合形成气液两相混合物。在机筒内剪切混合场的作用下，两相混合物中的气体完全扩散进入聚合物熔体，形成聚合物／气体均相体系。最后均相体系被输送进发泡机头，进行微孔发泡。

（3）注射成型法

微孔发泡成型法中另一种比较常用的方法是注射成型法，其形成聚合物熔体／气体均相体系的原理与挤出成型法类似，不同之处在于与注塑机结合可直接成型各种形状的微孔发泡塑料件。微孔注射成型一般通过改变温度成核，与改变压力法相比，前者更易控制。微孔注射成型法能够更有效地减轻塑料件质量，泡孔一般均匀地分布在塑料件中。

（4）三种方法比较

间歇成型法的控制参数少，气泡生长速度慢，易于控制泡孔尺寸，易于分析观察加工过程对泡孔结构和性能的影响，但也存在生产周期长、生产效率低的问题，不适合工业化生产。

连续挤出法具有节省材料、缩短生产周期、提高尺寸稳定性及精度、减少废品率及生产成本相对较低的优点，但发泡工艺控制难度较大，挤出发泡成型机理的研究也存在较大困难。

注射成型法可以降低材料消耗、缩短成型周期、减小翘曲和残余应力，降低机械损耗和生产成本，增加尺寸稳定性和准确性，适用于大多数塑料；但其成型的微孔发泡制品在料头或锐边料流区有黯区、表面光泽不均，易出现空隙、气泡、白点、溢边及收缩等表面粗糙，或表面有气流痕迹等表面破坏。

节选自《工程塑料应用》论文《超临界流体微孔发泡塑料的研究进展》，作者李静莉等，有改动。