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3.3.5 组分含量对共混物溶解度的影响 23
3. 4 本章小结 26
结论 27
致谢 28
参考文献 29
1 绪论
1. 1 概述
通常泡沫塑料是指以树脂为基体，其内部含有大量气泡的微孔材料，基本可以看作是以气体为填料的复合材料。泡沫材料具有质量轻、隔热效果好、缓冲性能好、比强度高、价格低廉等优点，在日用品、包装、工业、运输业等领域都得到了比较广泛的应用。近年来，各国对于泡沫塑料的需求量呈快速增长的趋势，各种不同应用场合的泡沫塑料对其性能有不同的要求，有的需要高发泡倍率，有的需要低发泡倍率，有的需要开孔泡沫，有的需要闭孔泡沫。总之，泡孔的大小、结构和分布决定了泡沫材料的性能以及应用场合。利用超临界二氧化碳进行微孔发泡是新发展起来的一种绿色发泡技术。利用它可以制备比传统泡孔小得多的泡沫材料，而其最重要的优势在于它可以在减轻泡沫材料重量的同时而几乎不损耗其力学性能。
同时就发泡剂而言，化学发泡剂的历史较长，使用较多，但是也有许多的不足之处。如：有的化学发泡剂（氟氯碳化物）的使用受到环境的限制；而有的化学发泡剂（AC）虽然具有较高的发气量和较好的分散性，但是在材料中会有残留物的存在，同时分解反应复杂，控制难度也大，不易获得泡孔密度大、泡孔尺寸小的发泡塑料。因而，物理发泡剂是符合可持续发展要求的、经济安全的发泡剂。作为物理发泡剂，超临界二氧化碳受到了研究者的广泛关注。它具有环境友好、无毒、无害、价格低廉、操作温度和压力均便于控制等优点。因此，研究超临界二氧化碳辅助聚合物发泡具有重要的意义。
当CO2流体达到超临界状态时，液体相和气体相之间的差别基本消失，分子扩散系数介于气液之间，具有独特的溶解性。因此，超临界二氧化碳能更容易并且更快地溶入聚合物中，其高度的自成核能力创造了大量气泡产生的可能性[1]。 综上所述，确定超临界流体在聚合物中的溶解度将有助于制订合理的工艺区域，从而保证加工的可靠性和效率。因此研究超临界流体在聚合物中的溶解度对于理解两者之间的相互作用及微发泡聚合物泡孔的形成机理是至关重要的。
1. 2 超临界二氧化碳
纯净物按照温度和压力的不同，呈现出气态、液态、固态等状态变化。如果
通过增大温度和压力来观察状态的变化，当达到一定的温度、压力时，会出现液体与气体的界面消失的现象，该点被称为临界点。在临界点附近，会出现流体的密度、粘度、溶解度、热容量、介电常数等流体所有的物性发生急剧变化的现象。温度和压力均处于临界点以上的液体叫作超临界流体（supercritical fluid，简称SCF）[2]。超临界流体具有许多独特的性质，如粘度小和密度、扩散系数、溶剂化能力等性质都随温度和压力变化十分敏感；其中粘度和扩散系数接近气体，而密度和溶剂化能力接近液体。
二氧化碳的临界点非常低，在31.1℃及7.38MPa（如图1-1所示）以上均为超临界状态[3-5]，在该状态下二氧化碳具有接近于液体的密度和接近气体的扩散系数和粘度（如表1-1所示）。由于临界条件易于实现，因此，超临界二氧化碳最为常用。
图1-1：二氧化碳的相图
表1-1：流体在各相态下典型性质比较
性质 液体 超临界流体 气体
密度（g/cm3）
扩散系数（cm2/s）
粘度（Pa.s） 1