闭孔泡沫塑料结构与性能研究进展.pdfVIP

维普资讯 第 3期 高 分 子 通 报 闭孔泡沫塑料结构与性能研究进展 刘 浩 ，韩常玉 ，董丽松 (’中国科学院长春应用化学研究所，长春 130022 中国科学院研究生院，北京 100080) 摘要 ：综述 了近年来对 闭孔泡沫塑料 ，主要是发泡聚烯烃 的结构与性能关系研究的进展 。总结了有关泡沫 塑料的常见结构模型 以及性能结构关系的解析式表达 ，并介绍 了常见表征泡沫塑料结构、性能的 法 以及近年 来 出现 的新 的表征手段 。文章讨论 了近年来研究塑料泡沫结构与性能尤其是力学性能之间关系的新结果、新 进展 ，并对研究进行 了展望。 关键词 ：泡沫塑料 ；结构模型；结构 ；性能 引言 泡沫塑料是一种新型材料 ，它以塑料为基质 ，含有大量气泡 ，可以看成以气体为填料的复合塑料 。常 规泡沫塑料的泡孔直径通常大于50Fm，泡沫密度小于 10个／clTI3。泡沫塑料有质轻 、热导率低 、隔热性能 好 、能吸收冲击载荷 、有优 良的缓冲隔音性能、比强度高等共同的特性 ，在包装 、建筑等领域得到了广泛 的 应用。微孔塑料的概念由Martini等…于20世纪 80年代初提出，是指泡孔直径为0，1～lOp．m，泡孔密度为 10～10个／cn13的泡沫塑料 。微孔塑料因其 自身独特的结构，与普通泡沫塑料相比，表 见出很多优异的 综合性能，如具有较高的冲击强度 、疲劳强度和热稳定性 ，较低 的导电常数和热导率等，在汽车 、航天等领 域有着广泛应用 。 泡沫塑料从结构上可以分为闭孔和开孔两类 。本文仅针对闭孔泡沫塑料和微孔塑料 的结构和性能 进行综述。 1 模型与解析式表达 泡沫塑料 的物理性能取决于很多因素，典型的关系如下式所示 ： X =x(o，CP，CS，PM，GE，ete) (1—1) 式中x代表某一物理参数，p密度、cP化学组成、cS多孔结构、PM聚合物形态、GE发泡材料中气体的性 质 。 为了建立结构与性能间的关系，Moli和 Tanaka等 提 出了代表体积元法 (RepresentativeVolume Elmnt／RVE)的概念 。即RVE由一个均匀的弹性张量 C’和柔性张量 D’的弹性基质 ，以及弹性张量和 柔性张量的弹性微 内含物构成。微内含物被认为完全与基质连接 ，所有 RVE的构成都是线性弹性的，基 质和每个 内含物都是均匀的，整体的弹性和柔性都依次 由C 和D 表示 。对于恒定应力作用下的由微 内 含物组成 的均匀体系，得到： (D —D )：。：厂(D—D’)：盯一’ (1—2) 式中厂是 内含物的体积分数， 是包含物的平均应力。同理也能得到 基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目； 作者简介：刘浩(1982一)，男，汉，中科院长春应化所在读博士，研究方向为完全生物降解高分子泡沫的结构与性能； *通讯联系人。 维普资讯 · 3O · 高 分 子 通 报 2008年3月 (C—C)：d。：f(C—C’)：￡一 (1—3) 式中e 是 内含物的平均应变 。 Voigt假设对 内含物和基质的平均应变等于外加应变 。方程(1—3)中总的弹性张量变为： (C—C)：f(C—C’) (1—4) 对发泡材料来说 ，泡孔 中气体的弹性模量张量可以忽略。即 Cj—O，发泡材料的弹性模量就简化为： C ： (1一，)C