摘要：以超臨界CO2為發泡劑，制備了低收縮高倍率的熱塑性聚酰胺彈性體（TPAE）/無機粒子微孔泡沫。基于掃描電子顯微鏡、界面張力儀、接(jie)觸(chu)角儀(yi)、真密(mi)度儀(yi)等儀(yi)器，并結合間(jian)歇發(fa)(fa)泡(pao)(pao)實驗研究了無機(ji)(ji)(ji)粒(li)子(zi)(zi)對TPAE發(fa)(fa)泡(pao)(pao)及抗收(shou)縮(suo)行(xing)為(wei)的(de)(de)影響。結果表(biao)明，相比較于(yu)滑(hua)石粉（Talc），硅酸(suan)鈣（CaSiO3）、碳酸(suan)鈣（CaCO3）以及硅灰石（WI）這3種(zhong)無機(ji)(ji)(ji)粒(li)子(zi)(zi)都(dou)分別與TPAE間(jian)的(de)(de)界面張力(li)更高，表(biao)現出明顯的(de)(de)熱(re)力(li)學不相容行(xing)為(wei)。通過(guo)對泡(pao)(pao)沫開孔(kong)(kong)結構(gou)(gou)形成機(ji)(ji)(ji)制(zhi)(zhi)的(de)(de)分析(xi)，發(fa)(fa)現復合物(wu)泡(pao)(pao)沫的(de)(de)開孔(kong)(kong)率隨無機(ji)(ji)(ji)粒(li)子(zi)(zi)與TPAE基體間(jian)界面張力(li)、無機(ji)(ji)(ji)粒(li)子(zi)(zi)直徑以及分布密(mi)度的(de)(de)增加而(er)提高。而(er)開孔(kong)(kong)結構(gou)(gou)的(de)(de)形成可加快CO2與空氣(qi)的(de)(de)置換速率，降低TPAE泡(pao)(pao)沫的(de)(de)收(shou)縮(suo)。故無機(ji)(ji)(ji)粒(li)子(zi)(zi)的(de)(de)引入改(gai)善(shan)了TPAE泡(pao)(pao)沫的(de)(de)泡(pao)(pao)孔(kong)(kong)密(mi)度和泡(pao)(pao)孔(kong)(kong)結構(gou)(gou)的(de)(de)均勻性(xing)和尺(chi)(chi)寸穩定性(xing)，進而(er)制(zhi)(zhi)備出開孔(kong)(kong)率超過(guo)90%、發(fa)(fa)泡(pao)(pao)倍率達到20倍、收(shou)縮(suo)率低于(yu)5%的(de)(de)TPAE泡(pao)(pao)沫，并顯著增強了TPAE泡(pao)(pao)沫的(de)(de)尺(chi)(chi)寸穩定性(xing)。

引言

熱(re)塑(su)性(xing)(xing)聚酰胺(an)彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)（TPAE）是一(yi)種軟段與硬段相互(hu)交替嵌段的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)塑(su)性(xing)(xing)彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)（TPE）材料(liao)，既(ji)有橡膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)彈(dan)性(xing)(xing)和抗(kang)沖(chong)擊性(xing)(xing)能(neng)(neng)，又保留了聚酰胺(an)樹脂的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)、韌(ren)性(xing)(xing)和耐磨性(xing)(xing)。相比(bi)較于(yu)其(qi)他(ta)TPE材料(liao)，TPAE雖然發(fa)展(zhan)得(de)較晚，但(dan)由于(yu)其(qi)可加工性(xing)(xing)和性(xing)(xing)能(neng)(neng)之間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)良(liang)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)平衡，已(yi)成為(wei)(wei)近年來(lai)發(fa)展(zhan)較為(wei)(wei)迅速(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)彈(dan)性(xing)(xing)體(ti)材料(liao)。TPAE發(fa)泡材料(liao)具有更優異的(de)(de)(de)(de)(de)(de)回彈(dan)性(xing)(xing)、隔熱(re)性(xing)(xing)、低溫抗(kang)沖(chong)擊性(xing)(xing)能(neng)(neng)，廣泛(fan)應用(yong)于(yu)鞋類、醫療、滲透(tou)和運(yun)動器(qi)材等領(ling)域。然而，以超(chao)臨界(jie)CO2為(wei)(wei)發(fa)泡劑制備的(de)(de)(de)(de)(de)(de)TPAE泡沫，在熟化過(guo)程中，CO2擴散出泡孔的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)遠遠大(da)于(yu)空氣進入(ru)泡孔的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)，并且由于(yu)TPAE泡沫低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基體(ti)模量和熔(rong)體(ti)強(qiang)度(du)使得(de)泡孔結構無法承受產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)負壓，從而使泡沫收縮嚴(yan)重，也因此限制了TPAE發(fa)泡材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實際(ji)應用(yong)。

事實上，為解決彈性(xing)(xing)體(ti)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)的(de)收(shou)縮(suo)問題，學者(zhe)們已經進行了(le)(le)大量的(de)研究工作(zuo)，主要可以通過提(ti)高(gao)(gao)彈性(xing)(xing)體(ti)材(cai)料(liao)基體(ti)剛(gang)度(du)、引入復合發泡(pao)(pao)劑(ji)、形成(cheng)開(kai)(kai)(kai)孔(kong)結(jie)構這幾個(ge)方法(fa)來改(gai)善(shan)彈性(xing)(xing)體(ti)的(de)收(shou)縮(suo)行為。相比較于(yu)前兩種方法(fa)，開(kai)(kai)(kai)孔(kong)結(jie)構的(de)形成(cheng)允許發泡(pao)(pao)劑(ji)和(he)空氣(qi)自(zi)由通過，可以加速發泡(pao)(pao)劑(ji)與(yu)空氣(qi)的(de)交換速率，明顯(xian)改(gai)善(shan)收(shou)縮(suo)，還能快(kuai)速實現發泡(pao)(pao)產品(pin)尺(chi)(chi)寸的(de)穩定(ding)性(xing)(xing)，并賦予泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)優(you)異的(de)吸附性(xing)(xing)能。目(mu)前共混法(fa)是制(zhi)(zhi)備(bei)聚合物(wu)(wu)(wu)開(kai)(kai)(kai)孔(kong)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)最有效的(de)方法(fa)之一。可以將(jiang)(jiang)不相容且熔(rong)體(ti)強(qiang)度(du)低的(de)聚合物(wu)(wu)(wu)作(zuo)為開(kai)(kai)(kai)孔(kong)劑(ji)與(yu)目(mu)標聚合物(wu)(wu)(wu)共混，也(ye)可以將(jiang)(jiang)無機填料(liao)作(zuo)為開(kai)(kai)(kai)孔(kong)劑(ji)直接與(yu)聚合物(wu)(wu)(wu)復合。Chen等(deng)將(jiang)(jiang)聚乳酸（PLA）與(yu)聚丁二(er)酸丁二(er)醇酯（PBST）共混，不僅(jin)形成(cheng)了(le)(le)開(kai)(kai)(kai)孔(kong)結(jie)構，還增強(qiang)了(le)(le)泡(pao)(pao)孔(kong)壁的(de)剛(gang)性(xing)(xing)，從而提(ti)高(gao)(gao)了(le)(le)PBST泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)的(de)尺(chi)(chi)寸穩定(ding)性(xing)(xing)。Harikrishnan等(deng)利用有機改(gai)性(xing)(xing)蒙脫(tuo)土制(zhi)(zhi)備(bei)了(le)(le)高(gao)(gao)開(kai)(kai)(kai)孔(kong)率的(de)熱塑性(xing)(xing)聚氨酯（TPU）泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)，不僅(jin)改(gai)善(shan)了(le)(le)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)的(de)尺(chi)(chi)寸穩定(ding)性(xing)(xing)，還提(ti)高(gao)(gao)了(le)(le)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)的(de)柔(rou)軟度(du)。

相(xiang)比較(jiao)于共(gong)混其他聚合物，采用無(wu)機填料混合時添加量極小，能在基(ji)(ji)本不改變彈性體泡(pao)(pao)沫力學性能的基(ji)(ji)礎上，制備出高開孔率的泡(pao)(pao)沫材料。

綜(zong)上所述，通過形(xing)成開(kai)孔(kong)結構可(ke)有效(xiao)改善(shan)彈性體泡(pao)沫的(de)(de)收(shou)縮行(xing)為，但(dan)是關(guan)(guan)于(yu)彈性體開(kai)孔(kong)泡(pao)沫制備的(de)(de)相關(guan)(guan)報道很少。因(yin)此(ci)，本研究選擇具有不同粒徑、結構、表(biao)面張力的(de)(de)4種無(wu)機粒子，包(bao)括(kuo)硅酸鈣（CaSiO3）、滑石粉（Talc）、碳酸鈣（CaCO3）以(yi)及硅灰石（WI），與TPAE混(hun)合，探究了(le)(le)不同無(wu)機粒子對TPAE/無(wu)機粒子復合物泡(pao)沫泡(pao)孔(kong)結構和尺寸穩(wen)定(ding)性的(de)(de)影響，從而深入分析(xi)了(le)(le)無(wu)機粒子促進泡(pao)沫開(kai)孔(kong)結構形(xing)成的(de)(de)基本機制。

無機粒子對TPAE界面張力、發泡、抗收縮行為的影響（一）

無機粒子對TPAE界面張力、發泡、抗收縮行為的影響（二）

無機粒子對TPAE界面張力、發泡、抗收縮行為的影響（三）

無機粒子對TPAE界面張力、發泡、抗收縮行為的影響（四）