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聚丙烯发泡研究进展 0.引言 聚合物发泡材料是指以聚合物为基体、内部具有大量泡孔的材料。它们具有密度低、隔热隔音性能好、比强度高等特点【1-2】。在家庭日用品、交通工具、绝缘材料、包装材料、阻燃材料、电器、运动设施、电子产品等行业中被广泛应用。而发泡聚丙烯以其良好的力学性能和优良的耐热性能（最高使用温度达到120℃）以及自然条件下可降解的特性受到广泛关注【3】。 1.聚丙烯发泡的过程 发泡是指将气体或者化学发泡剂产生的气体溶解于聚合物中形成饱和体系，当外界的温度或者压力发生变化时，气体成核、增长并最终在聚合物中形成固定泡孔的过程。发泡聚丙烯的形成分为三个阶段，包括聚合物-气体均相体系的形成、成核、气泡增长及稳定[4-6]。 1.1均相体系的形成 在这个过程中气体在聚合物中混合、扩散、溶解进聚合物基体，其中系统的压力、气体在聚合物中的扩散速率、加工设备及工艺条件等均会影响均相体系的形成。不均匀体系将导致发泡材料泡孔密度低、泡孔形态不均匀。 1.2成核 气体在聚合物基体中最初以气相聚集的地方即气泡核，泡核的形成是由于高能分子越过成核自由能垒向低势能迁移的结果。当气体与聚合物在高温高压条件下形成气体-聚合物均相体系后，通过快速降低体系的压力或者升高温度使气体在聚合物中的溶解度快速下降，形成很高的过饱和度。由于此时体系的极端不稳定，高能态分子越过自由能垒，通过跃迁而相互聚集，形成分子团聚即气泡核。 1.3气泡增长及稳定 当聚合物体系压力进一步降低时，由于较小的气泡核内部具有较高的压力，气泡内外压差及气体的扩散作用使气泡核开始自由长大。在长大过程中，聚合物熔体及气泡之间的挤压作用会阻碍气泡膨胀。聚合物熔体的冷却最终使气泡定型。 2.PP发泡的影响因素【7】 2.1熔体强度对聚丙烯发泡的影响 PP树脂是柔软的长链大分子结构，结晶度高,当升温达到熔融温度后,粘度迅速下降,难以保持住气体。此外, 树脂热容较大,即树脂从熔融状态转变到结晶态放出大量的热,使树脂的熔体强度进一步下降,此时致密的结晶进一步挤压气体,促进了泡孔的破裂。因此,适合聚丙烯烃发泡的温度范围非常窄,并且发泡过程很难控制,极易造成气泡破裂、气体逃逸、泡孔合并的现象[8],想要得到质量高的理想聚丙烯泡沬塑料,重点在于提高其熔体强度[9-10]度采取的措施包括直接使用高熔体强度的聚丙烯，对聚丙烯进行交联或者共混改性。 郭玉文、左英飞等人【11】的不同熔体强度的HMSPP进行挤出发泡实验,研究发现,发泡制品密度与聚丙烯材料的熔体强度并非呈线性变换,随着熔体强度的提高,泡孔数量增加,破孔数量减少;但是当熔体强度达到一定值后,由于形成泡孔的数量增加引起泡孔合并,反而使破孔现象严重,不能获得高质量发泡制品。 乔金梁等人[12]研究了耐福照的聚丙烯或聚丙烯/聚乙烯共混物为发泡基体,在辐照剂量较低的情况下,制得了发泡倍率为4-30倍的聚丙烯泡沫材料。 李立星等[13]研究了高熔体强度的聚丙烯加入普通聚丙烯添加量不同时,所得发泡样品的性能。实验结果表明:将高熔体强度的聚丙烯加入发泡用普通聚丙烯中后,发泡样品的性能得到显著提高,可以制得具有泡孔结构良好、且开孔率低的泡沫制品。 张平等人[14]发现使用纯聚丙烯树脂不能制得具有良好泡孔结构的发泡材料,而当将两种聚丙烯树脂共混之后再进行发泡,发泡材料的泡孔结构得到改善。而且将少量熔点较低、黏度较低的聚丙烯加入黏度较高的聚丙烯树脂中时,能够获得的泡孔结构更优异。 王向东等人[15]研究了两种不同分子结构的聚丙烯共混发泡情况,研究将线性聚丙烯与长支链聚丙烯进行共混,之后进行挤出发泡实验,分析所得发泡制品的性能。其研究结果表明:线性聚丙烯/长支链聚丙烯共混体系是适于发泡的良好的共混体系,使用该体系可以获得泡孔直径约为lOOum,泡孔密度达到106个/cm3,与单纯的线性聚丙炼树脂相比,发泡性能得到很大提高。 部素华等人[16]将PP8101和PP1700 (低分子量PP)两种不同分子量的聚合物共混,熔体强度有随分子量分布的变宽而增大的倾向,随着PP1700比例的增加,共混体系的发泡倍率提高,由此可见,两种分子量相差较大的PP共混有利于拓宽聚合物的熔程。 郭酷等[17]以过氧化二异丙苯(DCP)为交联剂,聚丙烯为基体,偶氮二甲酞胺(AC)为发泡剂,二乙烯基苯(DvB)为助交联剂,滑石粉为成核剂,采用化学交联法,使聚丙烯PP树脂在发泡之前交联,利用模压法制备泡孔均匀细密的聚丙烯发泡板材。 杨淑静等[18]以过氧化二异丙苯(DCP)为交联剂，乙烯基不饱和硅烷为接枝单体，不饱和烯烃为交联助剂,采用一步法在双螺杆挤出机中制备硅烷接枝的高熔体强度的PP，然后用AC发泡剂制备发泡聚丙烯。他们比较了接枝前后PP