需要對聚合物泡沫具有先進的功能越來越多，特別是在航空航天應用，電子，建筑，汽車和能源工業。1高性能工程塑料為泡沫體具有優異的特性的機會。2
我們已經用聚（醚酰亞胺）（PEI），其具有215-220℃的高玻璃化轉變溫度 它不軟化，直到它到達溫度高于該范圍，因此是理想的，揭露出料溫度極端的空間應用。裴泡沫作為保溫空間中使用那里的溫度可以達到非常高的值和物理性能的保留是必須的。不像PEI，日用塑料如聚乙烯在較低的溫度，即100℃左右失去其物理特性 另一方面，什么是對物理性能的優點是加工性和流動性/定形性的缺點。如果聚合物具有較高的玻璃化轉變溫度一樣，PEI，它也需要一個相當高的處理溫度：在這種情況下，高于300℃，在我們的發泡過程。面臨的挑戰是工程塑料樹脂轉化為泡沫考慮的處理操作的難度。使用超臨界CO 2使我們能夠生成泡沫不使用化學發泡劑，以及所提供的泡沫性能的良好的控制。
我們使用了沙伯基礎PEI ULTEM 1000擠出發泡。3-6親水型氣相納米二氧化硅（380的Aerosil贏創工業公司）被納入PEI在某些運行。單螺桿擠出機被用于用超臨界CO結合2進給機構：高壓注射泵用數字控制接口和溫度控制，以使二氧化碳的進料2在100-125℃下（參見圖1）。我們介紹了加壓的CO 2的位置處的螺桿具有正錐角。CO的臨界值2是31℃ ??和7.38MPa。7，8桶區溫度為340-360°C。管芯 ??需要提供一個壓力降大于二氧化碳的臨界壓力2，壓力損失率大于或等于1MPa的/秒。在CO 2被夾帶進入的PEI熔體并加壓，以在入口到模具的最大壓力。
圖1。
圖我們的單螺桿擠出機系統用超臨界CO 2注射泵。
的模條件的優化所需的PEI與CO的剪切粘度的估算2，
其中一個，b，米0，并Ñ是常數，ë 一個是活化能，[R是氣體常數，以及? 0是參考溫度。模頭的壓力降隨體積流率數據設置的參數的值一和b為一個 = 0.6，b = 0.011。模頭的壓力降減少二氧化碳的引入在2和觀察到在較低溫度下，其中二氧化碳的溶解度更大的壓力降低2在PEI是較高的（參見圖2）。
圖2。
模具的壓力降和聚擠出聚醚酰亞胺（PEI）泡沫期間達到的質量流率。
圖3。
當最大壓力變得大于二氧化碳的臨界壓力2，超臨界條件時為止。在一些死點處的壓力下降時二氧化碳的臨界壓力低于2。所得到的過飽和度產生了CO的成核2的氣泡。當壓力繼續降低，過飽和的程度，因此成核速率的增加。9后的圍墻，即，在出現的流體的出管狀模具，擠出物膨脹的壓力和約束的釋放迅速。PEI泡沫體的密度值可以看出，在圖3。
圖3。
純PEI泡沫樣品與尊重密度值死的壓力。
根據溶解性考慮，我們確定了PEI泡沫體的理論最小密度是160公斤/米3。測得的泡沫密度值均在182±20KG /米3至790±60kg / m鋼軌3范圍內。過度的13.8-17.2MPa壓力下降，漸近線達成，這表明在模具的壓力更多的增加將不會減少泡沫的密度進一步。擠出發泡的PEI既表現出封閉式和開放式的細胞結構（見圖3和4）。
圖4。
指的是純PEI作為樣品模具壓力的函數的孔徑值。
泡沫擠出在相對 ??低的壓力下模的孔徑分布很窄。作為模具的壓力增加時，打開電池結構具有互連孔隙被觀察到的，這表明更大量的CO 2可在較高壓力下被溶解，并導致細胞與對方的過程中細胞的生長相合并。10
細胞密度值，Ñ，可根據下式計算：
其中Ñ b是細胞中檢查被指定為區域中的數升2和κ是泡沫。的膨脹比11，12內的細胞密度值在7.25×10的范圍4到7.43×10 6。最高的細胞密度是在7.76MPa的管芯的壓力降來實現，在290℃，9.11MPa和/秒的壓力損失率。
細胞的大小是獨立的模頭壓力下降時，它是比CO的臨界壓力較小2（參見圖4）。在模具的壓力大于二氧化碳的臨界壓力2，孔徑增大。這應該與細胞聚結的可能性較高的細胞壁后快速釋放相對高的壓力下破裂的結果相關聯。10,11高于CO的臨界壓力2，孔尺寸的不斷增加而增加壓力。孔徑分布在超臨界條件下擴大。
我們研究了使用自TA Instruments的ARES流變儀，在室溫下的泡沫體的粘彈性。的儲能模量，G'增加與PEI泡沫體的密度增加（參見圖5）。
圖5。
儲能模量的純的PEI和PEI-納米二氧化硅泡沫具有不同密度的，G'。Ê f和E p是彈性模量（儲能模量，G'在5rad / s的確定），ρ f，ρ p是所述泡沫體和聚合物的密度在環境溫度下，分別為。關于模量對密度的二次方程式的最佳擬合被示為連續的曲線。
