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PET 作為一種半結(jié)晶聚合物，其熔融發(fā)泡需在較高的溫度下進(jìn)行。但常規(guī)PET分子鏈為規(guī)則的線形結(jié)構(gòu)，高溫下表現(xiàn)出較低的熔體強(qiáng)度和熔體黏彈性。在發(fā)泡過(guò)程中，PET 熔體無(wú)法承受泡孔生長(zhǎng)造成的劇烈拉伸，易出現(xiàn)泡孔破裂、并聚，導(dǎo)致泡孔成型困難。

為了解決這一難題，研究人員往往采用提高分子量及分子量分布、引入長(zhǎng)支鏈結(jié)構(gòu)、加入納米填料等方式來(lái)改善 PET 的結(jié)晶行為、流變性能以提高其熔體強(qiáng)度和黏彈性，使之滿足制備發(fā)泡材料的要求。

目前，根據(jù)PET改性工藝的不同，主要分為固相縮聚、原位共聚和擴(kuò)鏈改性3種手段。

一． 改性方法

1.固相縮聚

固相縮聚反應(yīng)（SSP）是在真空或者氮?dú)夥諊校瑢⒎肿淤|(zhì)量較低的 PET 預(yù)聚體加熱到玻璃化溫度以上、熔點(diǎn)溫度以下，此時(shí)大分子鏈的活動(dòng)受到制約，而末端官能團(tuán)可發(fā)生縮聚反應(yīng)并提高 PET 分子量。

2.原位共聚

原位共聚是指在對(duì)苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）的熔融縮聚階段，向聚合釜內(nèi)加入多官能團(tuán)的第三單體作為支化單元進(jìn)行共聚，制備出分子量大、分子量分布寬且具有長(zhǎng)支鏈結(jié)構(gòu)的高熔體強(qiáng)度PET。

此外，由原位共聚得到的高分子量 PET 對(duì)設(shè)備的真空度和攪拌設(shè)備要求都很高，工藝發(fā)展受到極大限制。

3.擴(kuò)鏈改性

擴(kuò)鏈改性是指將PET樹(shù)脂加入到轉(zhuǎn)矩流變儀或擠出機(jī)中，添加多官能團(tuán)擴(kuò)鏈劑與之熔融共混，二者可在3~5 min 內(nèi)快速反應(yīng)，從而提高 PET 的分子量。常用的擴(kuò)鏈劑包括噁唑啉類(lèi)、異氰酸酯類(lèi)、酸酐類(lèi)、環(huán)氧類(lèi)等。擴(kuò)鏈改性工藝的流程短、投資設(shè)備少、生產(chǎn)效率高，非常適合工業(yè)化生產(chǎn)。

固相縮聚法多用于提高PET分子量，難以直接產(chǎn)生支化結(jié)構(gòu)，且生產(chǎn)周期過(guò)長(zhǎng)，工藝成本和能耗高。

原位共聚法和擴(kuò)鏈改性法可制備出分子量大、分子量分布寬、具有長(zhǎng)支鏈結(jié)構(gòu)的高熔體強(qiáng)度PET。但原位共聚法對(duì)設(shè)備要求過(guò)高，反應(yīng)后期傳質(zhì)困難，限制了PET分子量的增長(zhǎng)。

擴(kuò)鏈改性法工藝流程短、生產(chǎn)效率高、改性效果好，是制備高熔體強(qiáng)度PET的優(yōu)選方法。

二． PET發(fā)泡材料的制備

經(jīng)過(guò)改性的 PET 具有足夠高的熔體強(qiáng)度，可用于生產(chǎn)制備 PET 發(fā)泡材料。目前已報(bào)道的 PET 發(fā)泡方法主要分為釜壓法、模壓法、擠出法。

1.釜壓發(fā)泡

釜壓發(fā)泡是指將待發(fā)泡樣品和發(fā)泡劑加入到高壓釜中，調(diào)控溫度、壓力、飽和時(shí)間，使發(fā)泡劑充分溶解于聚合物中，再進(jìn)行泄壓或升溫處理得到發(fā)泡材料。釜壓發(fā)泡的優(yōu)勢(shì)在于可精準(zhǔn)調(diào)控發(fā)泡工藝參數(shù)，方便用于研究單一變量對(duì)發(fā)泡行為的影響，缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低。

以PER和PMDA為支化單體原位共聚制備了0. 86 dL/g 左右的高熔體強(qiáng)度 PET。超臨界 CO2（scCO2）間歇發(fā)泡結(jié)果顯示，PER 比 PMDA具有更好的改性效果，其改性 PET 發(fā)泡后具有更小的泡孔直徑和更高的泡孔密度。在后續(xù)的研究中， 實(shí)現(xiàn)了 scCO2輔助PET縮聚增黏與發(fā)泡一體化過(guò)程。

2.模壓發(fā)泡

模壓發(fā)泡是將聚合物、發(fā)泡劑、增塑劑、增韌劑等混合均勻，放入到平板硫化儀上熱壓發(fā)泡制得發(fā)泡材料。模壓發(fā)泡成型工藝流程簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低，可用于制備超薄聚合物發(fā)泡片材。然而，目前關(guān)于模壓發(fā)泡 PET 的相關(guān)研究較少，在發(fā)泡模具和成套設(shè)備開(kāi)發(fā)等方面也未有重大突破，工業(yè)化進(jìn)展較慢。

采用模壓法和偶氮二甲酰胺（AC）發(fā)泡劑制備了厚度約 100~250 μm 的 PET微孔發(fā)泡薄板，其泡孔直徑為 20~140 μm，泡孔密度為 5×105~4×107 個(gè)/cm3，發(fā)泡倍率為 1. 5~2. 7。通過(guò)對(duì)微孔發(fā)泡機(jī)理的研究表明，飽和時(shí)間、飽和壓力和待發(fā)泡PET片材厚度對(duì)泡孔直徑和泡孔密度的影響較為顯著。飽和時(shí)間、飽和壓力和熱壓溫度決定了氣體在 PET 中的溶解量，是控制產(chǎn)品發(fā)泡倍率的重要參數(shù)。

3.擠出發(fā)泡

是將聚合物加入到擠出機(jī)中進(jìn)行熔融，在螺桿的剪切作用下與發(fā)泡劑充分混合并完成氣體擴(kuò)散。經(jīng)口模處的壓力驟降完成泡孔成核及生長(zhǎng)，冷卻定型后

得到發(fā)泡材料。擠出發(fā)泡由于其連續(xù)發(fā)泡的優(yōu)勢(shì)，方便工業(yè)界進(jìn)行大規(guī)模地、快速地生產(chǎn)聚合物發(fā)泡材料。

采用擠出法制備 PET 發(fā)泡材料。研究發(fā)現(xiàn)，由于 PMDA 擴(kuò)鏈后 PET 的熔體強(qiáng)度較高，而使用的化學(xué)發(fā)泡劑含量低，泡孔呈現(xiàn)閉孔結(jié)構(gòu)，且泡孔密度取決于改性PET的支化程度。

我國(guó)關(guān)于PET發(fā)泡材料的工業(yè)化生產(chǎn)尚處于剛起步階段，僅有少數(shù)幾家企業(yè)建成生產(chǎn)線，且產(chǎn)品性能和種類(lèi)相比國(guó)外企業(yè)仍有一定差距，市場(chǎng)缺口依然很大。

此外，更高發(fā)泡倍率（>30倍）PET 發(fā)泡材料的制備和發(fā)泡材料的功能化拓展仍是未來(lái)研究的重點(diǎn)方向。