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微发泡注塑成型的发展概述


微发泡注塑成型的发展概述
上世纪80年代初,美国麻省理工学院(MIT)首先提出微发泡塑料的概念并发展了相应的成型技术。提出该概念是希望在聚合物基体中引入大量比聚合物原已存在的缺陷尺度更小的空隙,从而在减少材料用量的同时提高其刚性,并避免对强度等性能造成明显的影响。这种工艺制备的微发泡材料孔径一般小于10微米,尤其突出的是泡孔密度非常高,达到109-1015个/cm3。微发泡成型过程可分成三个阶段,首先是将超临界流体(主要是二氧化碳和氮气)溶解到聚合物中,并形成聚合物/气体的单相溶液;然后,通过温度或压力等条件引发体系的热力学不稳定性,使得气体在溶液中的溶解度下降;由于气体平衡浓度的降低,从而在聚合物基体中形成大量的气泡核,然后逐渐长大生成微小的孔洞。
许多人认为超临界流体应用于聚合物加工只是处于实验室的研究,实际上,这种方法的商业应用早就开始了。20世纪50年代始,超临界乙烯就已用于大规模制造低密度聚乙烯。进入21世纪,Trexel公司与MIT合作,首先利用这种技术实现了微发泡注塑的商业化应用。据报道,Reedy国际公司也开发了类似的挤出微发泡装置。
关于聚合物微发泡成型技术已有大量的文献报道,研究以无定型和半结晶型聚合物微发泡材料的成型过程为主,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)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚碸(Polysulfone)等。加工技术方面的研究主要涉及微发泡挤出、微发泡注塑、微发泡吹塑及旋转模塑等。从事微发泡技术研究并取得较显着研究成果的单位主要有美国的麻省理工学院、威斯康辛—迈迪逊大学、佐治亚理工大学、加拿大的多伦多大学、德国的GKSS 研究中心、荷兰的特文特大学等。
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