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文檔簡介
1、什么是微孔塑料?什么是微孔塑料?收藏微孔塑料(MicrocellularPlastics,簡稱MCP)是一種新型泡沫塑料,其泡孔直徑在0.1~10μm,泡孔密度在109~1015cm3之間,材料的密度可比發(fā)泡前減少5%~98%]。當(dāng)聚合物中的自由體積和缺陷能被一些微小的孔所取代,微孔將能減緩材料內(nèi)部的應(yīng)力集中,從而優(yōu)化和改善材料的抗沖擊性能。與一般的泡沫塑料相比,微孔塑料最顯著的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是氣泡尺寸非常小,而泡孔密度非常大。微孔塑料的獨(dú)特
2、結(jié)構(gòu)使其具有許多優(yōu)異的性能,比如:?重量可降低5%~95%,從而降低成本;?沖擊強(qiáng)度和韌性分別提高5倍以上,剛性質(zhì)量比提高5~7倍,疲勞壽命延長5倍以上;?此外,微孔塑料與普通塑料相比還具有更高的熱穩(wěn)定性、較低的介電常數(shù)和良好的絕熱性能;?微孔塑料的制備使用安全環(huán)保氣體,不用氟利昂發(fā)泡劑,對環(huán)境無污染;?泡孔很小,肉眼幾乎看不出來,其外觀同非發(fā)泡塑料一樣;?特別是當(dāng)泡孔直徑處于0.01~1m的范圍時,由于其泡孔直徑小于可見光的波長,所制
3、備的微孔塑料將是透明的;?當(dāng)泡孔尺寸小于基體內(nèi)部缺陷時,微孔的存在將使材料原來存在的裂紋尖端純化,有利于阻止裂紋在應(yīng)力作用下的擴(kuò)展,從而可提高材料的強(qiáng)度等力學(xué)性能。微孔塑料因其優(yōu)越的性能,已在日常生活用品、建筑材料、運(yùn)動裝備、運(yùn)輸工具以及紡織和服裝工業(yè)中得于廣泛的應(yīng)用。微孔塑料的發(fā)展微孔塑料的發(fā)展微孔塑料的研究在國外開展得十分活躍。在1980年美國麻省理工學(xué)院的NamP.Suh教授提出通過氣體核將非常小的的泡孔引入到塑料制品中去,從而達(dá)
4、到既降低成本,又提高性能的雙重效果。目前,微孔塑料已成為材料領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。除了PVC已開發(fā)出微孔塑料外,PS也是一類研究較多的微孔塑料。其他的一些用常用發(fā)泡劑很難實(shí)現(xiàn)發(fā)泡的品種也采用了超飽和氣體法成功地制得了微孔塑料,如聚碳酸酯[(PC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯[4](PET)等。由于微孔聚合物的優(yōu)異性能使其很適合應(yīng)用于各種包裝、隔音材料,航空和汽車零部件,而且具有開孔結(jié)構(gòu)的的微孔材料可用于分離、吸附材料,催化劑的載體、藥物緩釋材料
5、等很多方面。在有的應(yīng)用場合,一般的發(fā)泡材料因泡孔過大會產(chǎn)生泡孔的塌陷,而使用微孔材料則可以很好的解決這一問題。此外采用微孔發(fā)泡技術(shù)一般不需使用化學(xué)發(fā)泡劑分解產(chǎn)生氣泡,而多采用超飽和氣體注入,這種加工方式將滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。我國的微孔塑料發(fā)展較為緩慢,研究工作始于近幾年,無論是理論研究還是生產(chǎn)方面都與國外存在一定的差距。但由于微孔塑料是一項(xiàng)較為新穎的研究,國外的工作也遠(yuǎn)沒有成熟,我國的研究人員和工業(yè)界應(yīng)力爭在此方面取得突破。應(yīng)注重完
6、善超飽和氣體連續(xù)擠出法,探討新穎的塑料微孔化方法,研究微孔塑料的微孔發(fā)泡機(jī)理,優(yōu)化微孔控制的各微孔塑料的SEM圖首先將待加工聚合物放在一個壓力容器中,在一定的壓力和溫度下,被某一非反應(yīng)氣體所浸潤,這一浸潤時間應(yīng)足夠長(超過20h)以達(dá)到氣體在聚合物中均勻濃縮,得到飽和聚合物氣體均相體系,這是在聚合物中獲得均勻的氣泡核的必要步驟。這一浸潤過程通常在常溫下進(jìn)行,但較高的溫度可以加速氣體在聚合物中的擴(kuò)散,縮短浸潤時間。然后,將處在飽和狀態(tài)下的
7、聚合物加熱到發(fā)泡溫度,此溫度接近聚合物的玻璃化溫度,由于熱力學(xué)體系的不穩(wěn)定,使得聚合物內(nèi)部形成大量細(xì)密的氣泡核,之后膨脹、固化定型得到微孔塑料。由于在玻璃化溫度附近聚合物的高粘性,氣泡生長很慢,因此可通過控制發(fā)泡時間和發(fā)泡溫度來調(diào)節(jié)氣泡大小和泡沫密度至所需程度。42連續(xù)擠出法連續(xù)擠出法因?yàn)閮刹椒ㄖ苽湮⒖姿芰喜荒軐?shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn),限制了其商業(yè)化應(yīng)用。很多學(xué)者因此轉(zhuǎn)而研究微孔塑料的連續(xù)擠出成型。Kumar于80年代末期利用改進(jìn)的熱成型加工技術(shù),
8、開發(fā)出了一種微孔塑料半連續(xù)擠出工藝。接著,美國麻省理工學(xué)院(MIT)又開發(fā)了微孔塑料連續(xù)擠出工藝和設(shè)備。整個微孔塑料的連續(xù)擠出過程可分為兩步,首先是要形成氣體聚合物均相體系。然后,讓氣體從聚合物中析出,形成泡核,泡核再進(jìn)一步長大。當(dāng)泡核長大到一定尺寸時,對其冷卻定型就可得到微孔塑料產(chǎn)品。微孔塑料連續(xù)擠出時,聚合物粒料由料斗送進(jìn)單螺桿擠出機(jī),氣體從單螺桿擠出機(jī)均化段注入聚合物熔體,經(jīng)過螺桿的剪切、混合器的混合,聚合物氣體兩相體系逐漸變?yōu)榫?/p>
9、合物氣體均相體系,成為聚合物氣體均相體系的熔體再經(jīng)過成核定型機(jī)頭。微孔塑料成型方法微孔塑料成型方法收藏微孔塑料成型方法根據(jù)加工工藝的不同可分為三類:?間歇成型?微孔注射成型?連續(xù)擠出成型間歇成型法是最早提出的微孔塑料成型方法。微孔塑料的間歇成型法分為三個步驟:將已預(yù)先成型的聚合物制品或料坯放入高壓容器中,在溫度低于聚合物玻璃化溫度(Tg)的條件下,氣體(CO2或N2)通過擴(kuò)散運(yùn)動溶解于聚合物中,得到聚合物氣體均相體系;將溶有大量氣體的聚
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