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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。 |
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