Thermoplastic Foam Processing pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Gendron, Richard

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:2004-10

价格:$ 237.24

装帧:HRD

isbn号码:9780849317019

丛书系列:

图书标签:

• Thermoplastic foams
• Foam processing
• Polymer processing
• Extrusion foaming
• Injection molding
• Foam structure
• Material science
• Engineering plastics
• Lightweight materials
• Manufacturing

聚合物发泡技术：原理、实践与前沿探索 作者： [此处留空，或填写其他作者姓名] 出版社： [此处留空，或填写其他出版社名称] 出版年份： [此处留空，或填写其他年份] --- 内容提要： 本书旨在为材料科学、机械工程、化学工程领域的研究人员、工程师及高年级本科生提供一本全面、深入且具有实践指导意义的关于聚合物发泡技术的专著。它系统地阐述了从基础理论到先进工艺的各个层面，重点关注聚合物发泡过程的物理化学机制、关键工艺参数的控制、以及各类发泡材料的应用开发。全书结构严谨，内容详实，不仅涵盖了经典的物理发泡和化学发泡方法，更深入探讨了超临界流体发泡（特别是二氧化碳和氮气）、微孔与纳米孔发泡技术，以及发泡材料在航空航天、汽车工业、医疗器械和高性能包装等高附加值领域的最新应用。 第一部分：聚合物发泡的理论基础 第一章：聚合物结构与力学性能的关联 本章首先回顾了热塑性聚合物的基本结构特征，如分子量分布、结晶度、玻璃化转变温度（Tg）和熔点（Tm）。重点讨论了这些宏观热力学性质如何影响聚合物在加工过程中的流变行为，特别是熔体粘度与温度、剪切速率之间的关系。随后，引入了聚合物熔体的弹粘特性，解释了在剪切和拉伸过程中聚合物链的取向和松弛现象，为后续理解泡核的成核与生长奠定基础。同时，分析了聚合物基体的强度和韧性对方形泡结构和孔壁完整性的关键作用。 第二章：热力学与成核动力学 本章深入探讨了聚合物发泡过程的热力学驱动力。核心内容包括：过饱和度的概念，即溶解在聚合物熔体中的发泡剂浓度超过其在平衡状态下的溶解度所需的程度。详细分析了Gibbs自由能变化 ($Delta G$) 在新相（泡核）形成中的作用，特别是均相成核与异相成核的机制差异。 动力学部分聚焦于成核速率的理论模型，包括经典成核理论（CNT）的应用与局限性。本章还详细阐述了泡核形成过程中的热量传递问题，以及温度场分布对外泡核数量密度（Nucleation Density）的影响。引入了“泡核激活能垒”的概念，并结合实验数据，解释了如何通过快速降温或快速降压来诱导高密度泡核的形成。 第三章：泡的生长与聚结（Coalescence） 一旦泡核形成，它们便开始在过饱和发泡剂驱动下膨胀。本章细致解析了泡的生长机制，主要基于扩散控制模型和粘性流模型。着重分析了泡内压力与外部压力之间的平衡，以及界面张力在控制泡径方面的作用。 更关键的是，本章探讨了泡在生长过程中不可避免的“聚结”现象。通过分析泡壁的稳定性，引入了“薄膜破裂”的临界条件。讨论了如何通过调整聚合物的流变性能（如增加分子量或添加成核剂）来增强泡壁的抗拉伸能力，从而抑制不希望发生的聚结，最终获得细小且均匀的泡孔结构。 第二部分：关键发泡工艺与技术 第四章：物理发泡技术与超临界流体应用 本章将物理发泡技术作为重点，详述了发泡剂的选择与优化，特别是超临界状态下的惰性气体——二氧化碳（scCO2）和氮气（N2）。阐述了scCO2的低毒性、易于去除及其在聚合物中高溶解度的优势。 详细介绍了挤出法发泡的工艺流程，包括：混炼、加压溶解、模具挤出及快速降压膨胀。特别关注了多级挤出系统（如串联挤出机）在实现精确压力梯度控制方面的应用。讨论了反应性挤出发泡（Reactive Extrusion Foaming）中，原位生成气体的优势。 第五章：化学发泡剂与热力学控制 本章侧重于使用化学发泡剂（CBA）的方法。系统分类了常用的有机CBA（如偶氮二甲酰胺ADC、肼类化合物）和无机CBA（如碳酸氢钠）。分析了每种CBA的分解温度、气体产率及其分解动力学曲线。 核心内容在于如何精确控制反应温度和停留时间，以确保气体释放与聚合物熔融、黏度降低在最佳窗口期内发生，从而确保发泡效率和泡孔质量。探讨了通过引入催化剂来调节CBA的分解速率，以匹配聚合物的加工窗口。 第六章：微孔与纳米孔发泡技术 本章聚焦于高性能发泡材料的制造。微孔发泡（Microcellular Foaming）强调实现极高的泡核密度（每立方厘米超过$10^9$个）。详细介绍了压力诱导相分离（PIPS）和拉伸诱导相分离（SIPS）两种核心技术。解释了如何通过高压饱和、精确的温度控制和快速的拉伸来制造出具有优异力学性能的超细孔结构。 此外，纳米孔发泡（Nanocellular Foaming）部分讨论了利用特定纳米级成核剂（如碳纳米管、粘土纳米片）或界面能控制方法，以实现泡孔尺寸进入纳米尺度的挑战与进展，以及这种结构对材料介电性能和热阻隔性能的提升。 第三部分：发泡材料的表征与应用 第七章：泡孔结构的高级表征方法 精确的结构表征是优化发泡工艺的前提。本章详细介绍了用于量化泡孔尺寸分布、密度、孔隙率和泡壁厚度的先进技术。包括： 1. 扫描电子显微镜（SEM）成像及其图像处理技术（如阈值分割、形态学分析）。 2. X射线计算机断层扫描（X-CT），用于无损获取三维孔隙结构信息。 3. 密度法与气体渗透法，用于宏观性能的测量。 4. 动态力学分析（DMA），用以探究孔隙结构对方形模量的影响。 第八章：特殊聚合物体系的发泡 本书不局限于通用塑料，专门辟章讨论了高技术领域聚合物的发泡挑战。包括： 工程塑料发泡： 如聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）和聚醚醚酮（PEEK）等高熔点材料的发泡，重点讨论了如何克服高粘度带来的成核困难。 生物可降解聚合物发泡： 如聚乳酸（PLA）和聚己内酯（PCL）的发泡，探讨了其加工窗口的局限性及生物相容性发泡剂的应用。 弹性体发泡： 重点介绍硫化前后的发泡控制，以及闭孔/开孔结构的调控对减震性能的影响。 第九章：发泡材料的功能化与前沿应用 本章展望了发泡技术在下一代材料开发中的潜力： 隔热与隔音： 优化泡孔尺寸和闭孔率，以最大化其作为热绝缘体和声阻尼器的性能。 电磁屏蔽与介电应用： 探讨通过引入导电填料（如碳纤维、石墨烯）到发泡基体中，制造轻质、高屏蔽效率的复合材料。 医疗与生物工程： 介绍具有可控孔隙率和生物活性的多孔支架的制备，用于组织工程和药物控释系统。 --- 读者对象： 本书是面向以下专业人士的理想参考书： 材料科学家与研发工程师： 致力于开发新型轻量化、高性能聚合物多孔材料的研究人员。 化工与机械工程师： 从事注塑发泡、挤出发泡、反应注塑成型（RIM）等相关工艺的工程师。 研究生与博士生： 需要全面掌握聚合物发泡理论和实验技术的学科深造者。 本书以严谨的科学态度和详实的工程案例，致力于成为聚合物发泡领域的一部权威性的、具有长期参考价值的工具书。

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