超临界CO2发泡聚甲基丙烯酸甲酯(2)

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3.6 本章小结 21

4.结论 22

4.1 全文总结 22

4.2 有待进一步研究的问题 23

致谢 24

参考文献 25

1. 绪论

1.1 研究背景

微孔聚合物是80年代初发明的一种新型多孔材料。它以树脂为基体，内部含有大量气泡，是一种以气体为填料的复合塑料。其特征为泡孔密度109~1012个/cm3，泡孔直径1~10μm，相对密度0.05~0.95。由常规的化学或物理发泡法制备出来的泡沫塑料的孔径较大，通常不在这一范围内。微孔发泡聚合物的泡孔与普通泡沫塑料毫米级的泡孔相比，其直径很小，泡孔密度较大，因而称其为微孔发泡聚合物。微孔发泡聚合物具有缺口冲击强度高、韧性高、比强度高、热稳定性高、介电常数低、疲劳寿命长和导热系数低等优异性能[1]。

近年来，以超临界流体（SCF）作为物理发泡剂来制备聚合物发泡材料的研究正逐步成为热点，该方法可大大减少加工时间，同时制得泡孔密度更大、泡孔直径更小的微孔材料。

1.2 超临界CO2简介

二氧化碳易得、不燃、无毒、化学惰性，且其临界压力和临界温度适中(P0=7.38MPa，T0=304.5K)，对环境污染小。这些特性使CO2，特别是超临界CO2(ScCO2)成为引人注目的绿色溶剂，可在多个领域代替有毒的含氯氟烃的溶剂和有机溶剂[2, 3]。超临界CO2既具有气体的高扩散系数、低粘度，又具有液体的高密度，且容易实现临界状态，其在聚合物的溶胀和渗透方面的优良性质，使之在聚合物的合成及改性中得到广泛应用，是一种性能优良、环境友好的聚合反应溶剂。对于在ScCO2中合成和加工聚合物而言，ScCO2在聚合物中扩散所导致的聚合物基体的溶胀是诸如微孔发泡、染料、接枝、合成及小分子渗透等聚合物制备过程的前提条件[4]。这一溶胀过程导致了聚合物链段流动性增加，进一步提高了聚合物中小分子的溶解度，并降低了聚合物的玻璃化转变温度（Tg）。ScCO2是最常用的超临界流体，广泛应用于发泡领域。ScCO2可在聚合物气凝胶和多孔材料的制备中作发泡剂，代替当前会造成环境污染的有机溶剂，例如以ScCO2作为发泡剂，在微孔中成核结晶并生长，合成多孔且高度交联的聚甲基丙烯酸酯（PMMA）微孔聚合物，并且由于ScCO2压力的可调性，可以有效地调节材料的表面积及泡孔尺寸、密度等因素。

1.3 聚甲基丙烯酸甲酯简介

聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethylmethacrylate，简称PMMA，英文Acrylic），又称做有机玻璃或压克力，是迄今为止合成透明材料中质地最优异、价格又比较适宜的品种。聚甲基丙烯酸甲酯是甲基丙烯酸甲酯(MMA)的均聚物或共聚物，具有优异综合性能，其弯曲、拉伸、压缩等强度均高于聚烯烃，也高于聚氯乙烯和聚苯乙烯。它具有优异的透明性、表观光泽性和抗电弧性，同时具有良好的介电、电绝缘性能、耐老化性能和后加工性能。其铸板聚合物的平均分子量一般为2.2×104，相对密度为1.19~1.20，折射率为1.482~1.521，吸湿度在0.5%以下。具有低价格、高透明度、易于机械加工等优点，是经常用来替代玻璃的材料。

聚合物发泡材料有很多品种，其中应用最为广泛的是聚乙烯(PE)和聚苯乙烯(PS)发泡材料。但是，PE和PS发泡材料存在许多缺陷，比如，PE和PS发泡材料的耐热性能较差，会在105℃时发生明显的热变形，因此不能在高温下使用；PS发泡材料燃烧时会放出大量的有毒气体，并且很难在自然环境下降解，其废弃物会对环境造成严重的污染，这些原因导致它们的应用受到了很大限制。而聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为非结晶聚合物，其玻璃化温度为111℃，脆化温度约为9.2℃，流动温度约为160℃，热分解温度高于270℃，因此有较宽的熔融加工温度范围。