McClurg[21,22]等总结了填料作为聚合物发泡的理想成核剂,必须同时满足四个条件:(1)成核剂诱导的异相成核必须在能量上是有利的;(2) 成核剂的粒子尺寸和表面性质必须均匀;(3) 由于成核剂的团聚会显著地降低成核效率,所以成核剂必须均匀地分散在聚合物基体中;(4) 成核剂必须在聚合物基体中大量存在,以保证其诱导的异相成核占绝对优势。此外,填料本身在聚合物的微孔发泡过程中还必须呈惰性,即填料本身不能吸收超临界流体,也不能在聚合物发泡过程中发泡[23]。由此看来,纳米CaCO3是可以作为理想成核剂,来改性聚苯乙烯的发泡性能。
在聚苯乙烯微孔材料的制备实验中,除了控制严格的发泡条件(聚合物发泡过程需要较高的压力、适宜的发泡温度,及有效的冷却设备)外,成核、生长和泡孔稳定性都是得到较好聚合物泡孔结构的关键因素。纳米填料可为PS发泡提供更多的成核点,这是形成理想发泡材料的基础;而基体粘度和表面张力控制泡核的生长及泡孔的稳定性,主要是取决于基体模量,这里就涉及到了对聚合物动态力学性能的探讨。
1.3.2  超临界CO2用于聚苯乙烯微孔材料的制备
超临界CO2作为物理发泡剂来制备聚苯乙烯微孔材料,可分为间歇法中的分步升温法、快速降压法,及连续法这三种方法[24],最早是由Martini[25]提出来的。
不管采用哪一种方法[6]进行发泡,它们的原理是相同的:(1) 聚合物在高压下被发泡剂(CO2)所饱和;(2) 气体-聚合物体系通过快速卸压或快速升温操作,因过饱和而进入热力学亚稳或不稳定状态;(3) 大量气核在聚合物基体中被诱导成核、增长,直至热力学驱动力为零,从而制得微孔材料。
本设计中,采用快速卸压法来完成PS微孔材料的制备。
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