1. 超臨界流體技術的應用

隨著對環境保護、廢料回收和制品性價比等要求的提高，以CO₂、N₂和異戊烷等物理發泡劑為主的物理發泡法得到了廣泛的重視。目前所用的物理發泡劑以CO2為主。

采用超臨界流體制備微孔結構聚合物材料的基本方法，是將超臨界流體高度飽和的聚合物熔體/氣體混合體系，在其冷卻過程中誘導極大的熱力學不穩定性，通過控制或者改變共混體系的壓力和溫度等工藝參數，從而在聚合物基體中形成大量的以超臨界介質為泡核的微孔結構材料。其主要步驟如下。

1.1成聚合物/氣體飽和體系

在一定溫度下，采用適當方法，使高壓非反應性氣體(CO₂或N₂等)溶解在高聚物中，形成濃度均勻的聚合物/氣體飽和體系。體系的氣體濃度一般可以達到5%-20%(質量分數，下同)。氣體在聚合物體系中的過程為擴散控制，速度慢，耗時長，可采用提高溫度和壓力的方法加快擴散速度。

1.2氣核引發

通過降低壓力和/或升高溫度，使聚合物/氣體飽和體系進入熱力學不穩定狀態，成為過飽和體系，此時體系內的氣體需要達到低自由能狀態，因而通過均相成核和異相成核，幾乎同時形成大量氣核。

1.3氣泡增長

體系內的過飽和氣體，擴散入氣核，使氣泡增長，體系的自由能持續降低。氣泡增長由允許增長時間、體系溫度、過飽和狀態，體系應力狀態和粘彈性控制。

1.4微孔結構定型

通過淬火等方法使得到的泡體結構穩定。

上述各個步驟中，得到均勻的高濃度聚合物/氣體體系、氣核引發以及氣體溢出控制是工藝的關鍵所在。這個過程牽涉到復雜的物理過程。采用該工藝制備的聚丙烯發泡材料的泡孔很細小，一般為5-30μm。與傳統技術生產的泡沫片材相比，這種微孔泡沫的拉伸強度和壓縮強度比同樣密度的發泡片材高30%-40%，而且可以在現有生產線上生產。將超臨界流體技術和塑料注射成型技術相結合，直接制備微孔結構聚丙烯注射成型制品目前已經成為現實。

2. 高熔體強度聚丙烯發泡技術

常規聚丙烯熔體的粘度在溫度高于結晶熔點幾度后就開始急劇下降，使發泡過程中溫度控制成為擠出的難點和關鍵因素。然而聚丙烯樹脂在熔融狀態時既需要足夠的流動性以利于在擠出機中流動，還要有足夠的熔體強度和彈性以保持規則的泡孔結構。因此，高熔體強度聚丙烯無疑是聚丙烯發泡工藝中的一個重大因素。

國外某公司生產的ProfaxF814樹脂是一種含有長支鏈的聚丙烯，長支鏈是在后聚合過程中引發的，這種均聚物的熔體強度是具有相似流動特性的傳統均聚物的9倍。線形PP和支化PP發泡過程中氣泡合并現象是完全不同的。線形PP發泡時，泡體開孔率很高，且泡孔彼此相連，即使熔體剛出模頭就用水急冷，情況仍然如此。這說明線形PP發泡時氣泡合并速度很快，觀察到的氣泡密度可能不是氣泡密度；相比而言，支化PP發泡時氣泡合并現象很少見，泡體中的泡孔均為閉孔。將線形與支化聚丙烯相配合可得到高熔體強度的聚丙烯。

3. 交聯發泡聚丙烯發泡技術

一些公司還采用了交聯工藝路線來制備聚丙烯發泡制品，如采用PP和PE的混合物，將PE交聯等。國外某公司推出了一種微交聯的熱成型PP泡沫塑料，其中采用了兩階段工藝，即首先擠出3mm厚的實芯片，然后用過氧化物將其交聯或者采用輻照交聯，之后將其切成一定的長度，再將其置于高壓釜中(壓力高達69MPa)，使其受熱受壓，同時使N₂溶入其中，使氣體從體系中溢出，這時片材膨脹到原來的22倍左右，其中有10％的閉孔結構，密度為0.3g/cm³。最后根據需要切成所需要的厚度。該產品可應用到汽車和運動器材上。這種方法實際上就是使PP樹脂在發泡前交聯，使其熔體粘度降低變慢，發泡后氣泡破損率低。交聯的PP泡沫塑料比未交聯的耐熱溫度提高30-50℃，熱蠕變性能提高100倍。但必須注意到PP結晶度高，難以交聯，但叔碳原子的存在又有利于交聯和降解反應。這就要求控制反應條件，盡量降低降解反應發生的幾率，這也是PP交聯技術難度較高的原因。

交聯發泡是得到優質PP泡沫材料的好方法，通常除輻照交聯外，利用有機過氧化物引發交聯也是一種方便的方法。利用有機過氧化物分解產生的自由基，引發PP交聯稱做PP的化學交聯。但在PP交聯中，僅加入有機過氧化物會同時產生PP降解，有時只降解而不交聯，解決的方法是添加合適的助交聯劑。一般PP的交聯多選用過氧化二異丙苯為主交聯劑，過氧化二異丙苯的主要功能是受熱分解為化學活性很高的自由基，這些自由基奪取PP分子中的氫原子，使PP主鏈變為活性基，兩條大分子鏈自由基相互結合，產生交聯。助交聯劑的選擇原則是：在主交聯劑存在下，能先行與高聚物產生接枝反應，從而抑制主交聯劑對高聚物產生不良的副反應，改善交聯后高聚物的性能。主交聯劑的含量為0.05%-0.8%，助交聯劑的含量為0.1%-8%。

4. 發泡過程中成核劑的應用

用一般生產熱固性或無定型熱塑性微孔塑料的技術很難用來生產微孔PP。原因是在PP結晶區氣體溶解度低，氣泡成核及成核后增長的驅動力小，雖然可以發泡，但氣泡很分散。一旦達到熔點，晶體結構熔化，熔體強度迅速降低到零，氣泡不受限制地增長，這就失去了控制氣泡增長和控制材料性能的手段。添加少量的苯甲酸鈉成核劑可降低聚合物的整體表面張力，因而可促進氣泡成核，共聚物表面張力較低，在生產微孔材料時，不需要成核劑，而滑石粉與PP形成很強的結合力，不能促進成核，故不能作為成核劑。