什么是微孔塑料什么是微孔塑料.doc

什么是微孔塑料？ 收藏 微孔塑料的SEM图 微孔塑料（Microcellular Plastics，简称MCP)是一种新型泡沫塑料，其泡孔直径在0.1～10μm，泡孔密度在109～1015/cm3之间，材料的密度可比发泡前减少5%～98%]。当聚合物中的自由体积和缺陷能被一些微小的孔所取代，微孔将能减缓材料内部的应力集中，从而优化和改善材料的抗冲击性能。 与一般的泡沫塑料相比，微孔塑料最显著的结构特点是气泡尺寸非常小，而泡孔密度非常大。微孔塑料的独特结构使其具有许多优异的性能，比如： 重量可降低5%~95%，从而降低成本； 冲击强度和韧性分别提高5倍以上，刚性-质量比提高5~7倍，疲劳寿命延长5倍以上； 此外，微孔塑料与普通塑料相比还具有更高的热稳定性、较低的介电常数和良好的绝热性能； 微孔塑料的制备使用安全环保气体，不用氟利昂发泡剂，对环境无污染； 泡孔很小，肉眼几乎看不出来，其外观同非发泡塑料一样； 特别是当泡孔直径处于0.01~1μm的范围时，由于其泡孔直径小于可见光的波长，所制备的微孔塑料将是透明的； 当泡孔尺寸小于基体内部缺陷时，微孔的存在将使材料原来存在的裂纹尖端纯化，有利于阻止裂纹在应力作用下的扩展，从而可提高材料的强度等力学性能。 微孔塑料因其优越的性能，已在日常生活用品、建筑材料、运动装备、运输工具以及纺织和服装工业中得于广泛的应用。 微孔塑料的发展 微孔塑料的研究在国外开展得十分活跃。在1980年美国麻省理工学院的Nam P .Suh教授提出通过气体核将非常小的的泡孔引入到塑料制品中去，从而达到既降低成本，又提高性能的双重效果。 目前，微孔塑料已成为材料领域的一个研究热点。除了PVC已开发出微孔塑料外，PS也是一类研究较多的微孔塑料。其他的一些用常用发泡剂很难实现发泡的品种也采用了超饱和气体法成功地制得了微孔塑料，如聚碳酸酯[(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯[4](PET)等。由于微孔聚合物的优异性能使其很适合应用于各种包装、隔音材料，航空和汽车零部件，而且具有开孔结构的的微孔材料可用于分离、吸附材料，催化剂的载体、药物缓释材料等很多方面。在有的应用场合，一般的发泡材料因泡孔过大会产生泡孔的塌陷，而使用微孔材料则可以很好的解决这一问题。此外采用微孔发泡技术一般不需使用化学发泡剂分解产生气泡，而多采用超饱和气体注入，这种加工方式将满足日益严格的环保标准。 我国的微孔塑料发展较为缓慢，研究工作始于近几年，无论是理论研究还是生产方面都与国外存在一定的差距。但由于微孔塑料是一项较为新颖的研究，国外的工作也远没有成熟，我国的研究人员和工业界应力争在此方面取得突破。应注重完善超饱和气体连续挤出法，探讨新颖的塑料微孔化方法，研究微孔塑料的微孔发泡机理，优化微孔控制的各种参数，尽量使更多品种的塑料达到微孔化，不断的拓宽微孔塑料的使用领域，争取使我国在微孔塑料这一新领域内占有一席之地。 微孔塑料的制备方法一般有相分离法、单体聚合法、超临界流体沉析法、超饱和气体法。 1、相分离法 此方法是先将聚合物溶于一定的溶剂中升高温度，使溶液体系呈均相，再迅速的降温，使体系分相，从而得到带有微孔结构的聚合物，最后将溶剂和聚合物分离(一般采用升华或超临界萃取等方法)。该制备方法主要利用聚合物 - 溶剂体系相容性对于温度的依赖加以实现。该方法操作较复杂，而且会由于降温过程和溶剂的分离导致泡孔塌陷，这种制备方法出现的较早，目前的研究不是很活跃。 2、单体聚合法 Raj等人通过微乳液聚合得到了微孔聚合物。他们在甲基丙烯酸甲酯(MMA)、水、十二烷基磺酸钠组成的乳液中，用2,2-二甲氧基-2-苯基-苯乙酮(DMPA)做引发剂聚合得到微孔直径为1～4μｍ的聚合物。研究显示：聚合物的泡孔结构和体系中的含水量有密切的关系，当水的含量小于20%时会形成闭孔结构；当水的含量在20%～80%时会形成开孔结构的微孔塑料，而且水的含量越高，则泡孔结构的直径就越大。在聚合的过程中由于各组分之间的静电作用和位阻效应会破坏材料的微乳液状态，引起相分离，最终破坏材料的微孔结构。因此，在该方法中研究影响泡孔结构的因素十分重要，应尽量使那些因素的影响减小，如通过适当的加快聚合反应速度，使反应在相的重构之前完成。 3、超临界流体沉析法 所谓超临界流体是指超过了物质的临界温度和临界压力的流体，既有气体又有液体的优点，它可以象气体一样很容易扩散，同时又有很强的溶解能力，而且其相关的物理性质参数都可通过压力加以控制。1993年，Dixon等人用该方法成功地制备了聚苯乙烯(PS)微孔塑料。具体方法是：先将PS溶于溶剂中，该溶剂可与超临界的CO2相溶，再将该溶剂喷入盛有超临界的CO2的容器内，当溶剂与超临界的CO2接触时，由于溶剂对超临界的CO2的吸收而使体积稀释膨胀，