热塑性泡沫的挤出发泡在很大程度上受到聚合物熔体和物理发泡剂(PFA)混合物的极其复杂的流变行为的影响。这种复杂性首先来源于发泡剂小分子充分溶解后所产生的从温和到强烈的增塑作用。小分子发泡剂作为聚合物大分子的稀释剂,两者形成均相溶液(图2.1中的(a)区域)。这种均相溶液状态一直保持直至在机头出口处发生成核,如图2.1所示,在挤出机中保持足够高的压力是实现这种情况的前提,即保持挤出机压力高于在设定温度和给定PFA浓度下的溶解压力以阻止不发生任何形式的相分离。在挤出机中,熔体的形变主要是剪切形变,在机头中,剪切和拉伸流动共存,PFA在机头中也应溶解在熔体中。对黏度随PFA用量增加而降低的认识是相当重要的,但是显而易见,这并不能采用在常压下工作的普通流变仪来进行测量,需要采用一种闭合的压力流变仪,可以通过改造现有的毛细管流变仪或者采用发泡生产线上的在线流变仪得以实现。由于在模唇处的压力急剧下降,在成型机头外发生成核(图2.1中(b)区域),发泡剂气体与聚合物熔体发生相分离,泡孔内的气体压力超过大气压,气泡开始增长,这种增长受到形成泡孔壁面和泡孔棱的树脂基体的拉伸行为控制。泡孔结构的稳定过程(图2.1中(c)区域)受到多种因素的影响。例如,如果加工温度在聚合物基体的玻璃化转变温度附近,则在气体—溶胀的熔体中PFA的消耗将诱发熔体黏度急剧上升。其他因素也可以导致熔体黏度上升,如结晶的发生,但是仅仅依靠这种单一因素的影响将导致加工窗口非常窄。线型聚丙烯(PP)的发泡非常困难,其加工窗口仅仅只有几度。20世纪90年代中期,长链支化PP的开发使得聚丙烯的发泡成型变得可行。这种长链结构可以诱发瞬时拉伸黏度突然上升,从而使增长的气泡保持稳定直至发生结晶。Constant已经证明了结晶速率对发泡成型加工有重要的影响。
展开