低密度硬质交联聚氯乙烯结构泡沫的研究进展(2)

3 新型的超临界流体发泡

超临界流体指温度超过流体临界温度的流体，超临界流体兼具着流体和气体的特性，有很强的扩散和溶解能力，并对体系的热力学状态很敏感[30-31]。

聚合物超临界流体发泡原理：用超临界流体对聚合物进行发泡一般分四个阶段[32-34]。均相体系的形成、泡核的形成、泡孔的长大和泡孔结构定型等，运用超临界流体发泡法对聚合物发泡一般都是用超临界CO2作为发泡剂。与化学发泡法相比，使用超临界CO2作为发泡剂，发泡过程中不会有副反应产生，且CO2易得、价格低廉、无毒无污染，对聚合物有一定的增塑作用，达到超临界状态时的条件较温和，发泡过程中泡孔尺寸可以控制，制品泡孔密度高等优点。

利用超临界流体制备PVC结构泡沫塑料的过程：

图1 模具结构简图

①模具结构：

图1为所用模具的简易结构，本模具由上盖、中间部分、下盖三部分组成，上下两个盖上开有冷却管道，中间部分左右两侧壁开有进气孔1和卸压孔2。

②制备过程：

所用试剂：PVC树脂、邻苯二甲酸酐、偶氮二甲酰胺、AIBN、MDI、DOP。

首先将混合物料放入模具并在硫化机上加热加压使混合物料凝胶化，待混合物料完全凝胶化后，通过孔1向模具内注入超临界CO2，待CO2气体在凝胶中溶解，形成CO2/凝胶饱和体系后，通过卸压口2迅速卸压，饱和体系瞬间变成过饱和体系使CO2气体与凝胶发生相分离，在凝胶中形成分布均匀的气泡核，待气泡核增大、泡孔结构稳定后，对模具冷却降温开模，便得到微孔结构泡沫塑料。把制得的微孔结构泡沫塑料放入高压蒸汽中进行交联处理后便得到低密度硬质交联的PVC结构泡沫塑料。

4 硬质交联PVC泡沫塑料的应用

4.1 航空航天领域

航空航天业对重量的要求极为严格，在满足强度和刚度的条件下使构件的重量尽可能的轻，是该领域一直都在研究的课题。硬质交联PVC泡沫塑料具有高的比强度和比刚度，使用硬质交联PVC泡沫塑料做复合材料的芯层，可以有效的减轻各构件的重量，同时又可以提供合适的强度和刚度，适于广泛的结构和非结构应用。比如瑞典戴铂（diab）公司生产的Divinycell系列泡沫塑料已广泛用于机舱内饰、通用飞机主结构、整流罩和襟翼、雷达罩等。

4.2 船舶领域

船身在水中经常受到水流的冲击、海水的侵蚀，因此，要求船身材料具有高的强度和刚度、高的抗压能力和抗冲击性能，同时还有好的抗疲劳性，吸水率低等要求。用硬质交联PVC泡沫塑料作为夹层的三明治复合材料，常被用于快艇船体、舱壁、夹板、艉板等，减轻了船体重量，提高了船舶的有效载荷，降低了维护成本。

4.3 建筑领域

硬质PVC泡沫塑料作为夹层的三明治复合材料，具有重量轻、强度高、隔音隔热、阻燃且耐腐蚀的特性，而且成型工艺简单，用在建筑工程中可以有效的减少建筑物的自重，对预制构件可以在场外生产，实现墙壁的快速安装，有助于房屋的保温和隔音，在道路桥梁、天桥、外墙、屋顶等建筑物中均被广泛的应用[35]。

4.4 交通运输领域

硬质交联PVC泡沫塑料的密度低、比强度高、阻燃、减震，运用其做承载材料，可以实现对交通运输工具的轻量化设计，提高交通运输工具的有效载荷、降低油耗、增大运输距离。被广泛应用于高铁、单轨铁路、客车、公共汽车、房车、拖车等各类交通工具的地板、座椅、车身、内饰、车顶等部分。

4.5 在其它领域的应用

不同的行业对泡沫塑料性能的注重点不同，有的要求泡沫材料具备优异的质量-强度比，有的要求材料具备低吸水率、优良的抗水压性、高压缩强度、良好的减震性能，有的还要求材料具备较高的介电性和抗腐蚀性，硬质交联PVC泡沫塑料可以满足上述要求，比如，其低导热率被用于低温冷藏，轻质高强被用于风机叶片，优良的抗水压性能及闭孔结构被用于浮标、潜水器，良好的刚性及减震性用于滑板、长板，强大的耐恶劣天气性被用于雷达罩和天线等设备。

5 结束语

硬质交联PVC泡沫塑料凭借其优越的综合性能在各行各业中均有着不可替代的使用价值，它的加工工艺简单，可以弯曲，几乎可以制成任意几何形状，这使它有着很大的发展空间和市场竞争优势。但它也存在着分解温度太低的缺点，并且其强度、刚度并不是很高，如何提高其耐热性和力学性能是当前各国研究的热点。随着科学技术的发展，硬质交联PVC泡沫塑料将有着无限的改性可能，其应用空间将进一步扩展，在经济建设中将会得到广泛的应用。

文章来源：《硬质合金》 网址: http://www.yzhjzzs.cn/qikandaodu/2021/0422/526.html