聚丙烯挤出物理发泡的研究进展

唐伊文，吕明福，郭 鹏，徐耀辉，张师军，刘 涛

（1.中国石化 北京化工研究院，北京 100013；2.上海克劳斯玛菲机械有限公司，上海 201203）

聚丙烯（PP）发泡材料具有良好的隔音、绝热特性，力学性能优异且绿色环保，因此被广泛用于冷链物流、缓震包装和汽车工业等领域。目前，PP 发泡材料已超越聚乙烯、聚苯乙烯和聚氨酯等传统发泡材料，成为国内需求量与产量增速最快的新型发泡材料［1］。挤出发泡法为连续发泡工艺，与其他发泡工艺相比，生产成本低、生产效率高，因而被普遍应用于发泡PP 的工业化生产。然而PP是一种半结晶型聚合物，缺少可以相互缠结的支链，因此熔体强度较低，挤出发泡的加工温度窗口较窄（据Burt 估算，仅为4 ℃），在加工温度附近，PP 黏弹性差，难以包覆发泡剂产生的气体，易致泡孔塌陷或破裂［2］。因此，提高PP 的熔体强度、探索PP 挤出发泡工艺对发泡产品性能的影响规律等研究均对PP 挤出发泡的应用和推广有重要意义。由于PP 挤出发泡过程受复杂的流变和结晶行为的影响，故原料、发泡剂、添加剂和加工工艺的选择与设计均对PP 挤出物理发泡过程有显著影响，因此对PP 挤出物理发泡的技术发展进行系统的归纳总结具有重要意义［3］。

本文对挤出物理发泡工艺及相关设备进行了描述，介绍了PP 挤出物理发泡技术中发泡剂的分类并比较了优缺点，概述了高熔体强度聚丙烯（HMSPP）树脂的4 种制备方法及其原理，最后阐述了常用于PP 发泡的4 类添加剂，并对PP 挤出物理发泡材料的发展进行了展望。

1 挤出发泡工艺及设备

PP 发泡工艺可分为间歇发泡和连续发泡两个大类，间歇发泡包括釜压发泡、模压发泡、注塑发泡等，因发泡剂需要在树脂中充分浸渍，存在工艺时间长、生产效率低的缺点。挤出发泡法为连续发泡法，工艺流程主要分为聚合物/发泡剂均相体系的形成、经压降或温度变化引发泡孔成核、泡孔膨胀和泡孔定型几个阶段［4］。该流程涉及复杂的热力学和动力学原理，若要形成稳定的泡孔结构，则需对发泡流程的各个阶段进行精确调控。如机头处的压降很大程度上影响气泡核的产生，而挤出机的降温速率以及机头处温度均对泡孔定型和发泡倍率等有显著影响。挤出发泡工艺生产连续、产品质量稳定，具有挤出停留时间短、几乎不需要溶剂、产品后处理（如分离）简单等特点，成为发泡工艺中的较优选择。目前，挤出发泡工艺设备分为早期的双阶单螺杆串联挤出发泡设备和以此为基础的双阶双螺杆/单螺杆串联挤出发泡设备［5］。

双阶单螺杆串联挤出发泡工艺原理为：两台单螺杆挤出机串联，第一阶段由单螺杆挤出机熔融聚合物基质并将其传送到装有注气系统的第二阶单螺杆挤出机，并将经过计量的气体或超临界流体与聚合物基质混合，该熔体最终经过压降或升温形成微孔结构［6］。王向东等［7］采用自制双阶单螺杆串联挤出发泡机组进行PP 挤出发泡实验，在该螺杆挤出机作用下，采用组合发泡剂，可提高PP 发泡制品的泡孔密度，增加发泡倍率，使材料泡孔尺寸分布更加均匀。Wang 等［8］在研究聚四氟乙烯（PTFE）对线型PP 连续挤出发泡行为影响的实验中，采用双阶单螺杆串联挤出机并连接含有静态混合器的换热器，第一个挤出机起塑化PP 树脂的作用，而后者使PP 更好地混合和冷却。

双阶双螺杆/单螺杆串联挤出发泡设备的原理与双阶单螺杆串联挤出发泡设备大致相同［9］。优点在于双螺杆挤出机直径小、转速高，因而能够较快产生较大的剪切力以充分混炼聚合物；而单螺杆挤出机的低速旋转有利于物料与气体的充分混合与均化，使材料能够稳定均匀地挤出。Kim 等［10］在PP 挤出发泡实验中采用一个双螺杆混合挤出机串联单螺杆挤出机，第一台双螺杆挤出机用于聚合物树脂的混合和塑化，第二台单螺杆挤出机则对聚合物熔体进行混合和初步冷却，在模具出口处他们创新地加入了在线渐进式扫描成像系统，通过帧抓取器和图像处理软件采集挤出物的图像。Naguib等［11］采用自制的双螺杆挤出机，对PP/乙烯-辛烯共聚物（POE）共混体系进行超临界CO2（scCO2）发泡剂的挤出发泡实验，并对分散相粒子的分散性进行表征，实验结果表明，在不同的双螺杆挤出机中，混合螺杆相比于输送螺杆和剪切螺杆能够更好地使POE 粒子在PP 基体中均匀分散，因此建议在scCO2挤出制备PP多相体系实验中选择混合螺杆。北京化工大学何亚东团队［12-13］为探索超高分子量聚乙烯对PP 材料结晶行为及其发泡性能的影响展开了挤出发泡研究，采用双螺杆挤出机，装有可进行流量控制的活塞泵，并安装温度传感器和压力传感器，从而能够精确控制温度并在聚合物熔体离开模具前测量压力，以此为PP 原料均匀混合及发泡过程的流变学研究提供方便。

2 发泡剂

理论上，任何气体都可起到发泡剂的作用，但一款理想的发泡剂需要满足经济、无毒、有稳定的性能及适宜的溶解度和扩散性等。发泡剂分为化学发泡剂和物理发泡剂，物理发泡剂是指能够溶解于基体树脂内，在发泡过程中通过改变物理状态（如相态转变或体积膨胀等）从而在基体树脂内部形成泡孔的物质。在挤出发泡生产中物理发泡剂的应用由来已久，主要包括氢氟烃（HFCs）、碳氢化合物（如烷烃）、大气中“惰性”气体等。物理发泡剂的优点在于无分解残留、对发泡材料性能影响较小、没有额外的吸热放热、发泡条件易于控制等。多数物理发泡剂成本较低，缺点是对设备的要求较高，须有特定的成型机，前期投入资金大，技术难度高等。不同发泡剂对PP 发泡材料的泡孔质量、表面外观及基本性能的影响也有所不同，以下将着重介绍几种常见的物理发泡剂。

2.1 HFCs 发泡剂

在HFCs 普及使用之前，氟氯烃（CFCs）曾是连续挤出发泡工艺的主要发泡剂，如一氟三氯甲烷。但由于它释放出的CFCs 及其他有害物质均对臭氧层造成严重破坏，因此自1996 年起已被逐渐限制应用于发泡材料生产。随后，为过渡并替代CFCs，化工行业曾一度使用氢化氟氯烃（HCFCs）作为发泡剂，它也会与臭氧反应破坏臭氧层进而造成污染。目前使用的HFCs，如四氯乙烷［14］、一氟二氯甲烷［15］，是HCFCs 的替代物，在发泡PP 制备中也有运用，优点是HFCs 的臭氧层损耗指数为0、且不产生温室气体，用量也少于CFCs，可用于生产安全绝热的发泡材料；缺点是与HCFCs 相比，HFCs 导热系数较高、在聚合物基质中溶解度较低、不利于发泡剂的分散。故在PP 发泡材料的工业化生产中，很少使用HFCs 发泡剂。

2.2 碳氢发泡剂

碳氢发泡剂（即烷烃类发泡剂）因挥发性较低从而能在聚合物基质中很好地溶解，故对聚合物进行简单加工即可发泡，也是一类PP 挤出发泡的主要物理发泡剂。其中，正丁烷、异戊烷等发泡剂应用较为广泛，常用于生产成本低的日用发泡制品。烷烃类发泡剂对PP 有很好的增塑作用且能降低材料黏度，是PP 挤出发泡中理想的物理发泡剂。Behravesh 等［16］以甘油三醇为成核剂（含量分别为0.1%，0.5%，1.0%，2.0%（w）），异戊烷为发泡剂（含量分别为1%，3%，6%（w））对挤出发泡PP 的成核行为进行研究，考察发泡剂含量、成核剂含量以及压力对泡孔密度的影响。实验结果表明，在甘油三醇含量较低时（0.1%，0.5%（w）），泡孔密度随异戊烷含量的增加而升高，成核作用明显。Kim 等［17］以正丁烷为物理发泡剂，滑石粉为添加剂对PP 进行挤出发泡实验，生产具有高泡孔密度的微孔发泡材料，发现在高温条件下，以丁烷为发泡剂的PP 发泡材料最终发泡倍率取决于发泡剂的损失量。碳氢发泡剂的缺点在于这类发泡剂多为易燃易爆的可燃性气体。

2.3 超临界态发泡剂

超临界流体是指同时处于临界压力和临界温度状态以上的流体，既有类似于液体的密度又有与气体相当的黏度和扩散率，可作为有机物的溶剂，能较易在PP 基质中溶解、扩散且不与基质发生化学反应，因原料来自于大气，故价低环保［18］。PP发泡的难度在于加工温度窗口窄、熔体强度低等，“惰性”发泡剂的出现，尤其是scCO2发泡技术的采用，有利于改善这些问题。与HFCs 和碳氢发泡剂相比，scCO2发泡剂的缺点在于溶解度低，扩散系数高两个数量级，这使得加工工艺的调控成为难题。Hou 等［19］采用原位可视化法研究了线型PP（LPP）在不同压力的CO2气氛下的结晶熔融行为，发现晶体熔融行为与发泡性能的关系为：在CO2气氛下LPP 的微观结构随温度的升高而变得均匀，有利于泡孔的形成与生长；对于半结晶聚合物，晶体熔融行为在发泡过程中起着重要作用，几乎完全熔融的PP 晶体可得到45 倍的超高发泡率。Mi 等［20］利用scCO2发泡法结合双螺杆挤出，将微、纳米级的PTFE 粒子与PP 熔融共混发泡，成功制备了超疏水发泡材料，在水体净化等方面有广泛的运用。Huang 等［21］结合scCO2的塑化效应以及泡孔双向拉伸效应成功制备了PP/膨胀型阻燃剂（IFR）复合材料，有效解决了因PP 和IFR 极性相反导致的两者相容性差和分散不均匀等问题，大大提高了材料的力学性能和阻燃性能，该方法有利于未来高性能材料的研究。

2.4 其他物理发泡剂

液态水及其他低沸点的醇、醚酮及芳烃等也都可用作物理发泡剂。水价廉易得、无色无毒无味，是一种优良的“绿色”发泡剂，但关于水发泡的热分解动力学研究尚有所欠缺。胡安朋等［22］通过对水蒸气的压力及卸压速率进行调节，分析了如何提高发泡均匀程度、泡孔密度和降低表观密度等，从而得出当水蒸气压力为1.5 MPa、卸压速率为77.8 MPa/s 时，PP 发泡材料的泡孔较均匀、泡孔密度较高。

3 HMSPP 树脂

普通PP 由于熔体强度相对较低，缺乏防止泡孔合并、扩大加工窗口的应变硬化效应，因此不利于生产发泡率高且泡孔分布均匀的PP 发泡材料。为了改善这一现象，需提高PP 的熔体强度，因此开发了HMSPP，如由Borealis 公司研发生产的长链支化PP（LCB-PP），通过在PP 骨架上结合长支链，使其在熔融相中同时具有很高的熔体强度和延展性，熔体强度达通用PP 的4 倍以上，且在保持本身力学性能和发泡性能的同时很大程度改善了PP 的可加工性；ExxonMobil 公司推出的HMSPP 的绝缘、防潮、防油性能优异，具有高于标准HMSPP 发泡材料30%的硬度，便于加工、回收且成本较低，常被应用于包装、汽车等产量较大的行业［23］；Braskem 公司开发的长支链型的HMSPP 熔体强度达通用PP 的5 倍以上，可使用化学或物理挤出发泡工艺制备得到发泡材料，具有非常高的刚度和耐热性；SABIC 公司近期推出的均聚PP 的熔体强度高达通用PP 的7 倍以上，有望用于开发更多的发泡方案，实现多产业的轻量化应用。中国石油抚顺石化公司与中国科学院化学研究所董金勇课题组合作成功试产HMSPP 专用料HMS1602，采用中国科学院专利技术，即主催化剂与功能助剂配合使用，发生原位交联反应，制备得到HMSPP，该材料抗震隔热、各项性能优异，应用前景广阔［24］；中国石化镇海炼化分公司和中国石化北京化工研究院通过直接聚合控制分子量分布为宽分布，开发出牌号分别为HMS20Z（均聚）、E02ES（无规共聚）和B00RS（抗冲共聚）3 种HMSPP，熔体强度达通用PP 的3～5 倍以上。

提高PP 熔体强度最简单的方法是增加PP 的平均分子量，但单纯地增加分子量会显著降低PP的加工性能。改进的方法也有很多，如通过改变分子量分布为宽分布，从而改善PP 的流动性能、拓宽加工窗口并同时保持材料本身具备的优异性能，如强度、刚性、热变形温度等［25-26］，实现可加工性和物理性能的优势互补；另外，通过对原料化学改性（如接枝法引入长支链或改变链结构）提高PP 的熔体强度且降低PP 结晶度，进而提高发泡能力的方法也不失为一种较优的选择；再者，将LPP与LCB-PP 熔融共混，有利于综合两者优势，提高发泡能力；近年来，不少研究表明，添加纳米填料（如PTFE）等，可有效提高CO2的溶解度及增强应变硬化效应等［27］，也不失为改善发泡性能的良策，有较好的应用前景［28］。

3.1 直接聚合法

早在20 世纪90 年代中期，直接聚合法合成HMSPP 技术的出现（由Montell 公司研发）又一次为PP 发泡技术带来突破，该法通过添加不同催化剂实现直接聚合法制备HMSPP［29］。日本JPP公司生产的WINTECTM系列产品具有熔体强度高，加工窗口宽的优点，具有食品安全性且刚性熔点可调，该产品是由JPP 公司特有的茂金属催化技术直接聚合而成的无规共聚物，该公司已利用WINTECTM开发了多种用于食品包装的PP 挤出片材［30-31］。经过直接聚合法可制得适宜熔体强度的分子量分布为宽分布的PP 材料。Basell 公司利用Spherizone 工艺开发出均聚PP，熔体流动指数（10 min）达20 g，纯树脂的弯曲模量可达2 030 MPa。于佩潜等［25］对宽分布PP 的结构和性能展开讨论，发现宽分布PP 的加工和力学性能与普通PP相比均有较大改善。郭鹏等［26］制备了一种具有宽分布的HMSPP（HMSPP101），该材料的熔体强度比普通商业化均聚PP高2～3倍，经发泡实验后，由测试结果可知，若控制发泡压力为3～5 MPa、温度为160～170 ℃时，可制得大泡孔密度的发泡材料，且泡孔密度和泡孔分布更加均匀。中国石化北京化工研究院［32］采用直接聚合法制备乙丙无规共聚HMSPP，通过非对称加外给电子体技术控制Ziegler-Natta 催化剂体系不同反应阶段中不同种类和比例的外给电子体组分来调整PP 不同分子量部分的等规度，通过非对称加氢技术来调整PP 的分子量分布为宽分布，制得含有低分子量组分高等规度、高分子量部分低等规度的PP，该聚合物具有优异的光学和力学性能、低熔点、良好的加工性能和高熔体强度，适用于高倍率发泡制品的制备［33］。基于此，采用二代环管反应器（Spheripol 工艺）直接聚合法制备的HMS20Z，E02ES，B00RS 等3种HMSPP，不仅具有优异的加工特性，还有着较高的熔体强度且满足国家食品安全标准，目前已经广泛应用于模压发泡领域。

3.2 共混改性法

在发泡PP 生产中，共混法是将一种PP 与其他聚合物或多种不同PP 共混改性的方法，目的在于“取长补短”，均衡各组分的优势性能，获得综合性能较优的材料。利用共混法也可改善PP 的加工性能及降低成本等［34］。常见的PP 共混方案为不同PP 进行共混及PP 分别与高密度聚乙烯、聚苯乙烯、PTFE 等共混，这些材料相互之间的相容性对发泡材料的结构性能、发泡行为均有重要影响。与高密度聚乙烯等其他树脂共混相比，不同分子量PP 共混的优势在于各种PP 之间相容性更好，加工时不会发生相分离现象，共混产品更加均匀。Wan等［35］将低密度聚乙烯（LDPE）分别与3 种不同熔体流动指数的PP 共混，采用配有CO2注射系统的单螺杆挤出机研究了几种LDPE/PP 共混物的相容性。由于LDPE 的支链相互纠缠使单个分子相对滑移较困难，可增强熔融聚合物的抗拉伸性能但耐热性较差，而几种PP 具有优异的力学性能但熔体强度低难以发泡，将它们共混有望获得力学性能、熔体强度均较优异的发泡材料。Wang 等［36］以scCO2为发泡剂，采用连续挤出发泡法制备了开孔PP/POE 共混发泡材料，用于制备可重复使用的吸油剂，该材料具有比纯PP 发泡材料更强的吸油能力，具有开孔含量高、吸附率大、可循环吸油等优点。

3.3 接枝改性法

接枝法包含釜内接枝和挤出接枝等。利用接枝法制得的LCB-PP 优点在于能够有效提高PP 熔体强度和熔体弹性，极大改善原料的黏弹性从而改变制品的泡孔形态；缺点是LCB-PP 的化学合成过程较为复杂，材料成本较高。Spitael 等［37］为了拓宽PP 的加工窗口，以scCO2为发泡剂、采用双螺杆挤出法对LPP 和支化PP 共混物进行发泡，实验结果表明，即使在LPP 中仅掺入10%（w）支化PP 时，依然有明显的应变硬化现象发生；在LPP中加入25%（w）支化PP 时，达到泡孔密度峰值，高于单纯LPP 或支化PP 的泡孔密度。He 等［38］提出在PP 挤出过程中引入支化长链通常由过氧化物引起，因此他们在多功能助剂作用下，通过原位臭氧氧化制备LCB-PP，该法具有最终聚合物树脂中无过氧化物残留物及副产物、合成效率高、调节方便等优点。

3.4 交联改性法

交联法通过电子束辐照法、γ 射线法、化学改性法使PP 发生交联，从而提高熔体强度［39］。辐照法可替代化学改性法，它在有利于熔体流变性能改善的同时也有可能导致链断裂和聚合物的降解。高建明等［40］采用辐照法制备HMSPP，并对力学性能、熔体强度、流变性能等进行了测试，实验结果表明，制备HMSPP 的最佳交联剂为1，6-已二醇二丙烯酸酯，可制备发泡倍率为15 倍以上的发泡PP。Dahal 等［41］对PP 进行了电子束辐照交联改性，并加入了LDPE 和滑石粉以考察对共混物的流变性能和热稳定性的影响，辐照后，在1 700 cm-1处存在羰基证明了PP 产生一定程度的交联，加入部分LDPE 的交联PP 表现出弹性增加、剪切力变稀倾向、硬度提高等现象。此外，在PP 中加入助剂和一些填料等，也可提高PP 的交联程度，改善PP的性能。Pesneau 等［42］以1，5-戊二醇为甲基丙烯酸乙酯（EMA）的交联剂，经醇解反应发生交联，scCO2挤出发泡，并研究了PP-EMA 的发泡特性，发泡剂的存在不会对交联反应产生干扰，但会延迟混合反应的相转化，从而使反应交联程度更高，可获得较高交联水平的发泡材料。

4 添加剂

4.1 成核剂

泡孔成核的主要方式有均相成核与异相成核两种，两者成核机理不同，前者是单一均相溶液经温度过热或压力突降引发成核，而后者是由分散在聚合物基质中的小粒子辅助引发成核，前者成核需要更大的过冷度，而后者则会引入杂质并对发泡材料性能产生不利影响。由于微孔发泡材料的泡孔成核机制与聚合物玻璃化转变温度以上的晶体成核机制相同，因而需要精确的温度控制。适量成核剂的使用能够降低材料表面张力，提供合适的表面能，从而增强泡孔成核作用，有利于发泡。成核剂的种类、粒径和分散性均对微孔发泡材料内部泡孔的成核有重要影响，如滑石粉、苯甲酸钠、氢化油等［43］，不同的成核剂对发泡材料的成核率和多孔结构均有不同的影响，成核剂是否能在PP 基质中均匀分散也是需要解决的热点问题。Xu 等［44］分别选取了滑石粉、CaCO3和蒙脱石3 种典型的无机颗粒作为PP/淀粉共混发泡材料的成核剂，以双螺杆挤出工艺制备具有高疏水性的低密度发泡材料。实验结果表明，在相同用量的成核剂中，蒙脱石本身具有高亲水性，因此疏水改性效果最差。而相比于球形CaCO3，鳞片状的滑石粉具有更强的吸附率，因此成为疏水性发泡材料较优的成核剂，当平均孔径减小到0.4 mm 时，成功制备出平均孔径为0.4～4.5 mm、开孔率大于90%的发泡材料。Yang 等［45］将中空分子筛（MS）颗粒用作scCO2挤出发泡PP 的成核剂，MS 的空心结构能够在发泡过程中捕获CO2形成气穴，从而大大降低异相成核的自由能垒，MS 高比表面积、大孔体积的特点提高了发泡剂的溶解度，以及纳米孔径可调等优异的性能能够很大程度提高泡孔的均匀度、泡孔密度，显著增强所得PP/MS 泡沫的泡孔密度和机械性能，并得出MS 最佳添加量为0.5%（w）、六边形泡孔形状比圆形泡孔提供更佳的机械性能等。此外，该团队也研究了以少量含氟弹性体为成核剂，采用scCO2法制备规整的微孔PP 发泡材料，发现纳米级固体含氟弹性体存在于PP 基质中能够诱导CO2大量聚集，可显著提高在PP 中的扩散速率并促进异相成核，在很大程度上改善了发泡PP 的泡孔形态［46］。Mörl 等［47］在PP 发泡过程中加入3 种不同的1，3，5-苯三酰胺作为超分子添加剂，并使用滑石粉作为参考添加剂，以探索1，3，5-苯三酰胺对控制泡孔形态和改善线型PP 泡沫压缩行为的影响。实验结果表明，与相同密度的纯PP 发泡材料相比，仅使用0.02%（w）的超分子添加剂即可对材料的压缩模量实现100%的改进。这种改进可能归因于超分子纳米纤维网络的存在，此外，纳米纤维网络的存在也有效降低了挤出泡沫的泡孔尺寸及其尺寸分布，平均泡孔尺寸仅为27 μm，且90%的泡孔尺寸小于50 μm。

4.2 扩链剂

区别于成核剂、纳米黏土以及矿物填充物等，扩链剂是一种利用离子制备HMSPP 的新兴方法。在传统方法中，通过在PP 主链引入长支链可有效提高PP 的熔体强度。He 等［38］在原位臭氧氧化挤出合成LCB-PP 实验中加入扩链剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA），发现加入TMTPA 有利于PP 分子形成LCB 结构，随着TMPTA 浓度的增加，产生的LCB 量有增加的趋势，且剪切变稀区开始出现在更低的频率，牛顿流体逐渐消失，该添加剂的加入有效改善了聚合物的熔体强度，但同时也会在聚合物中引入大量低分子副产物，影响产品质量。Li 等［48］利用马来酸酐接枝PP 的胺改性和锌中和反应，制备了一系列具有不同离子缔合强度的改性PP 离聚物以进行scCO2挤出发泡实验，发现PP 离聚物具有比PP 更好的熔体弹性、流变性、溶解性和发泡性，证明采用扩链剂改性有利于CO2挤出发泡，也有利于制备出HMSPP。

4.3 功能化助剂

功能化助剂的种类多种多样，常见的有阻燃剂［49］、抗静电剂、抗老化剂等，特点是只需加入少量助剂，材料的性能便有较大改善。Pha 等［50］将IFR 引入到PP 挤出发泡中，采用scCO2连续挤出发泡技术制得了比刚度达1 813 MPa/（g·cm-3）的各向异性PP/IFR 发泡材料，它具有优异阻燃性能、高强、轻质，该方法同样适用于其他性能优异的多功能各向异性轻质聚合物发泡材料。Picazo 等［51］对PP/纳米黏土复合材料进行挤出发泡研究，在PP材料中加入抗静电剂及润滑剂，与未添加功能化助剂的PP 材料进行对比。实验结果表明，加入功能化助剂的材料不但提高了PP 发泡材料的性能，而且有利于纳米黏土在PP 基体中插层，均匀分散。

4.4 填充助剂

Wang 等［52］将PP 和纳米黏土材料进行复合，并研究了在scCO2发泡剂作用下的挤出发泡行为，实验结果表明，PP 与纳米黏土的复合不仅引入了更多的成核位点，使更多的气体用于成核和生长，而且显著增加了复合材料的最大发泡倍率，以及一定程度上增加了复合材料的黏度。Jurczuk 等［28］在挤出发泡条件下，研究了PTFE 纳米纤维与LPP 和LCB-PP 分别形成的复合材料对发泡行为的不同影响，PTFE 纳米纤维能够显著改善两种PP 材料的热性能和流变性能，纳米纤维相互纠缠形成的网络能够诱导PP/PTFE 纳米复合材料的应变硬化且可控制泡孔过度生长，LCB-PP/PTFE 纳米复合材料的发泡珠粒与纯LCB-PP 相比更均匀、尺寸更小、泡孔密度更高。

5 结语

PP 挤出物理发泡法作为连续发泡工艺，具有生产效率高的独特优势，已在设备、原材料及发泡剂等方面取得很多成果，但在发泡材料的性能、生产成本、安全环保等方面仍有不足。现阶段的主要开发方向为：工业化开发出挤出发泡性能优良的HMSPP 树脂；寻找更加绿色环保并与基体树脂相容性好的物理发泡剂或发泡剂组合；设计并筛选满足挤出发泡工艺条件的高效添加剂体系；开发高效、低成本、易推广的挤出发泡设备及成套工艺。制备出发泡倍率和开闭孔率可调、力学性能优良的PP发泡挤出材料，以满足航空航天、汽车工业、医用卫生、冷链、轨道建筑等领域的需求。