SC-CO2在PS中的溶解性及微孔PS力学性能研究(5)
1.4.2 半连续发泡[13]
半连续发泡是在间歇发泡的基础上发展起来的，用于在固态下生产聚合物薄膜，此方法比较适合于加工玻璃化温度较高的聚合物，如PS、PMMA、PC、PVC等。首先，将一卷带有透气材料隔层分开的聚合物薄膜放入压力釜，吸附高压发泡剂，吸附一定时间达饱和后卸压，然后将吸附了发泡剂的聚合物薄膜进行油浴使其成核发泡，采用低温水浴淬冷停止泡孔的生长。
1.4.3 连续发泡[13]
间歇法由于生产效率低，难于实现工业化生产。而与实际塑料加工工艺相一致的连续挤出成型和注射成型的方法，使得微孔塑料的工业化生产得以实现。
1.4.3.1 连续挤出发泡
将传统的基础装置上加二氧化碳注气系统、制备均相溶液的混合元件、以及特殊的发泡口模就可以用于挤出发泡。挤出发泡可以在单螺杆挤出机、双螺杆挤出机等上实现。如图1.3所示的一种单螺杆挤出系统，聚合物首先在螺杆中进行塑化熔融，然后SC-CO2通过机筒注入聚合物熔体中通过螺杆的剪切混合作用及随后的混合器的作用得到聚合物/气体浓度均匀的溶液。由于在挤出机中温度较高，SC-CO2的扩散系数较大，而且由于螺杆和混合器的剪切作用可以加快SC-CO2在聚合物熔体中的扩散，因而可以大大缩短间歇法所需要的饱和时间。然后聚合物/气体溶液进入口模，快速卸压而成核发泡，经过成型流道流出模具定型，得到微孔塑料。
图1.3 挤出发泡装置示意图
1.4.3.2 注射发泡
注射发泡是另外一种连续发泡法，可以制得特殊形状的发泡样品。如图1.4所示，聚合物粒料通过螺杆的机械塑化和加热器的加热塑化作用熔融成熔体，SC-CO2以一定的流量注入机筒内的聚合物熔体中，形成聚合物熔体/气体均相体系，并通过加热器加热。体系温度的急剧升高导致发泡剂在熔体中的溶解度显著下降，引起极大的热力学不稳定性，气体从熔体中析出，形成大量的气泡核。螺杆的前移使得含有大量微细气泡的聚合物熔体注入型腔中，由于压缩空气所提供的背压可以防止气泡在充模过程中发生膨胀。充模过程完成后，型腔内压力下降使得气泡膨胀，同时由于模具的冷却作用使得泡体固化定型，得到微孔塑料。
图1.4 注射发泡装置示意图
1.5 聚苯乙烯微孔材料特点及国内外研究现状
聚苯乙烯（PS）是五大通用树脂之一，具有良好的透明度、刚性绝缘、绝热等特点，在众多领域得到应用，特别是在减震包装材料、建筑保温材料等方面，目前在发泡塑料中占很大的比重。PS发泡材料通常采用物理发泡剂进行发泡，发泡剂通常有氟烃类化合物、低沸点烷烃类发泡剂、CO2等。PS经发泡后，密度可到0.02~0.15g/cm3。PS成型方法有模压法、挤出法、挤塑法等，根据成型方法不同，可分为可发性聚苯乙烯微孔材料(EPS)和挤塑成型聚苯乙烯微孔材料(XPS)[14]。
1.5.1 EPS性能及其应用
EPS采用间歇法制备出可发性聚苯乙烯珠粒，然后经模塑成型得到聚苯乙烯泡沫材料。EPS具有质轻、价廉、导热率低、电绝缘性能好、隔音、防震、防潮、工艺简单等特点，被广泛应用于建筑、交通运输等行业的保温绝热、隔音、抗震等方面，以及用于电器、仪表、玻璃制品、电子产品等的缓冲包装材料和食品包装等方面。
1.5.2 XPS性能及其应用
XPS是以聚苯乙烯为原料，通过在熔融塑化过程中加入发泡剂，挤出成型制得的硬质发泡板材。XPS具有独立的闭孔蜂窝气泡结构，使其具有传统PS发泡材料所没有的低吸水性、低热导系数、高抗压性、抗老化性。特别适用于建筑物的隔热保温、防潮、道路路基以及冷藏设施等领域，是建筑界物美价廉的隔热保温材料。