微孔塑料的研究開發(fā)進展研究微孔開發(fā)微

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1、微孔塑料的研究開發(fā)進展李明華摘要：介紹微孔塑料的性能應用、常用制備方法及關鍵問題，并探討了我國微孔塑料發(fā)展的方向。關鍵詞：微孔塑料制備方法性能微孔塑料是-?種新型泡沫塑料，其泡孔直徑在0.1?10屮m泡孔密度在109-1015/cm3ZfHj,材料的密度可比發(fā)泡前減少5%?98%⑴。當聚介物中的自山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)部的應力集中，從而優(yōu)化和改善材料的抗沖擊性能【】。微孔槊料的研究在國外開展得十分活躍。在1980年美國麻省理工學院的NamP.Suh教授捉出通過氣體核

2、將非常小的的泡孔引入到塑料制品中去，從而達到既降低成本，乂提高件能的雙重效果。其設計思想來源于以下事實：（1）當泡沫塑料中的泡孔尺寸小于材料內(nèi)部的缺陷時，泡孔的存在將不會降低材料的強度；（2）由于微孔的存在使材料中原來存在的裂紋尖端鈍化，有利丁阻止裂紋在應力作用卜?的擴展，改善了塑料的力學性能。因此微孔舉料具冇比一般泡沫測料優(yōu)界得多的機械力學性能。微孔塑料與不發(fā)泡的塑料相比，疲勞壽命可延長5倍，斷裂韌性可提高近4倍，比強度可提高3?5倍，熱穩(wěn)定性高，導熱系數(shù)和介電常數(shù)低⑶。對于超微孔犁料，由于其泡

3、孔直徑（0.1?gm）已小于可見光的波因此可以制成透明泡沫塑料。H前，微孔蠟料已成為材料領域的一個研究熱點。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,如聚碳酸酯叫PC）、聚對苯二卬酸乙二醇酯⑷（PET）等。山于微孔聚介物的優(yōu)界性能使H很適合應用于各種包裝、隔音材料，航空和汽車零部件，而且具有開孔結構的的微孔材料可川于分離、吸附材料，催化劑的載體、藥物緩釋材料等很多方面。在冇的應用場合，一般的發(fā)泡材

4、料因泡孔過人會產(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-般不需使用化學發(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格的環(huán)保標準。1微孔塑料的制備方法微孔塑料的制備方法一般有相分離法、單體聚合法、超臨界流體沉析法、超飽和氣體法。1.1相分離法【此方法是先將聚合物溶于一定的溶劑中升高溫度，使溶液體系呈均相，再迅速的降溫，使體系分相，從而得到帶有微孔結構的聚合物，城后將溶劑和聚合物分離（一般采用升華或超臨界萃取等方法）。該制備方法主耍利用聚合物

5、-溶劑體系和容性對于溫度的依賴加以實現(xiàn)。該方法操作較復雜，而且會由丁?降溫過程和溶劑的分離導致泡孔塌陷，這種制備方法出現(xiàn)的較早，目前的研究不是很活躍。1.2單體聚合法【Raj等人通過微乳液聚合得到了微孔聚合物。他們在甲基丙烯酸甲酯（MMA）、水、十二烷基磺酸鈉組成的乳液中，川2?二甲氧基-2-苯基-苯乙酮（DMPA）做引發(fā)劑聚合得到微孔直徑為1?4pm的聚合物。研究顯示:聚合物的泡孔結構和體系屮的含水最有密切的關系，當水的含最小于20%時會形成閉孔結構；當水的含量在20%?80%時會形成開孔結構的

6、微孔塑料，而且水的含量越高，則泡孔結構的直徑就越人。在聚合的過程屮山于各組分Z間的靜電作用和位阻效應會破壞材料的微乳液狀態(tài)，引起相分離，最終破壞材料的微孔結構。因此，在該方法中研究影響泡孔結構的因素十分重要，應盡量使那些因索的影響減小，如通過適當?shù)募涌炀酆戏磻俣?，使反應在相的匝構之前完成?.3超臨界流體沉析法所謂超臨界流體是指超過了物質的臨界溫度和臨界壓力的流體，既有氣體乂有液體的優(yōu)點，它可以象氣體一樣很容易擴散，同時乂冇很強的溶解能力，而且其相關的物理性質參數(shù)都可通過壓力加以控制。1993年

7、,Dixon等人用該方法成功地制備了聚苯乙烯（PS）微孔犁料。具體方法是：先將PS溶于溶劑中，該溶劑可與超臨界的C02相溶，再將該溶劑噴入盛彳j超臨界的C02的容器內(nèi)，當溶劑與超臨界的C02接觸時，山于溶劑對超臨界的C02的吸收rfif使體積稀釋膨脹，從rfif改變?nèi)軇┖腿苜|PS間的作用力，降低了溶劑的溶解能力，使PS形成過飽和而沉析出微孔顆粒。研究表明：通過控制壓力、溫度、溶液初始濃度和溶劑引入速率等參數(shù)，可以控制飽和度的變化，進而對微孔的直徑加以控制。超臨界流體沉析法是國際上止在枳極研究的熱點

8、工作之一。1.4超飽和氣體法目前，在微孔犁料的制備方法中超飽和氣體法是最為常用的。該方法利用氣體在聚合物中的溶解度對壓力和溫度的依賴關系，即：使聚合物在高壓（一般為6?30MPa）下被惰性氣體（常用的為C02和Nd所飽和，形成聚合物-氣體的均相體系，再通過控制溫度和壓力，降低氣體在聚合物中的溶解度，產(chǎn)生超飽和態(tài)，從而得到微孔聚合物。超飽和氣體法按照生產(chǎn)方武可分成兩類：兩步法（又稱間歇操作法）和連續(xù)擠出法。最初微孔犁料的加工生產(chǎn)均采用兩步法。用這種方法生產(chǎn)微孔塑料能比較容易地控制微孔