超臨界發泡材料及其改性
張湘漢20190329
超臨界流體：
當純流體的溫度和壓力處於它的臨界溫度和臨界壓力以上時，該流體處於超臨界狀態，稱為超臨界流體（簡稱scf），其物理和化學性質介於液體和氣體之間。
超臨界流體有如下特點：
①密度與液體相近，比氣體大兩個數量級，且臨界點附近溫度和壓力發生微小變化時其密度就會發生顯著的變化。
②介電常數隨壓力的增大而增大，有利於溶解一些低揮發性物質，相應溶質的溶解度可提高5—10個數量級。
③黏度比液體小1個數量級，近似於普通氣體，而擴散係數比液體大2個數量級，因而有較好的流動性、滲透性和傳遞效能。
超臨界發泡的特點:
1、相比於普通的ac發泡劑，發泡的泡沫更純淨，著色效能更好。ac發泡劑是黃色晶體，並且分解易產生較多的副產物，導致製品又味道，顏色有偏差。
2、超臨界發泡的泡沫泡孔更加細膩，與ac發泡劑相比，具有更好的分散性。3、超臨界發泡的泡沫可以更輕，密度可以達到15kg/m3。
4、超臨界發泡的泡沫的抗衝擊強度更大，具有更好的熱穩定性、韌性、良好的隔音性能，更低的導熱係數和熱導率。
超臨界發泡方法：
1、浸泡法（間歇發泡成型）
聚合物在高壓容器中吸附氣體達到飽和,然後體系在快速釋壓和快速公升溫的條件下形成了泡孔核並生長。
2、連續擠出成型
連續擠出成型，往螺桿裡面注入，然後利用螺桿剪下共混均勻，擠出降壓發泡。
超臨界發泡材料的製備過程:
1.形成聚合物/氣體飽和體系:在一定的溫度和壓力下,將非反應性氣體如氮氣和二氧
化碳溶解於聚合物中,形成均勻的聚合物/氣體飽和體系；
2.泡核形成：通過壓力聚降或溫度聚公升，使飽和體系成為熱力學不穩定狀態，從而迅
速成為不飽和體系；
3.泡核增長：體系內的氣體擴散入泡核，使泡孔增長，體系自由能持續降低。泡孔增
長往往伴隨泡孔合併和泡壁破裂；
4.泡孔結構成型：聚合物基體的剛性增加，同時聚合物中氣體的擴散與逸出，導致了
氣體驅動力的降低。這兩者綜合導致了泡孔結構的最後成型。
超臨界發泡材料效能分析：
①超臨界發泡的製品具有更細膩、更均勻的泡孔結構，可以提高材料的力學效能。②其微孔結構的泡孔尺寸小於材料內部的缺陷，泡孔的存在將不會降低材料的強度，由於微孔的存在使材料中原有的裂紋尖端鈍化，有利於阻止裂紋在應力作用下擴充套件，從而改善塑料的力學效能。
超臨界發泡材料的應用：
發泡的產品主要用於建築、航空航天、汽車、醫療保健。
超臨界發泡材料的改性：
超臨界發泡材料的形態一般包括泡孔密度，泡孔尺寸及其分布。通過加強泡孔成核和控制泡孔增長可以增加其泡孔密度，減小泡孔尺寸，以及均化泡孔分布狀態。加強泡孔成核的方法有：
新增奈米填料，使用結晶聚合物進行共混改性。控制泡孔增長的方法有：抑制泡孔合併和抑制泡壁破裂。
其中抑制泡孔合併的方法有增加泡孔成核速率，可通過奈米粒子來誘導成核；控制泡壁破裂的方法有增加聚合物的熔體強度，如加入填料等方法。
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