مروري بر اصول و مباني توليد فوم‌هاي پليمري در راستاي افزايش چگالي سلولي/كاهش اندازه سلولي

A Review on Principles and Fundamentals of Fabrication of Polymeric Foams in Regards to Increasing Cell Density/ Reducing Cell Size

امروزه فوم‌هاي پليمري به‌دليل خواص منحصر به فردشان توجهات ويژه‌اي را در جوامع علمي و صنعتي به خود اختصاص داده‌اند. از جمله اين خواص مي‌توان به نسبت استحكام به وزن بالا، عايق حرارتي بسيار عالي، عايق صوتي و خواص مكانيكي خوب آنها اشاره كرد. يكي از اهداف تحقيقات روز دنيا در زمينه فوم‌هاي پليمري، افزايش چگالي سلولي و همراستا با آن كاهش اندازه سلولي اين مواد است. محققان نشان داده‌اند كه با افزايش چگالي سلولي/كاهش اندازه سلولي مي‌توان به خواص فوق‌العاده فوم‌هاي پليمري از جمله خواص فوق عايق حرارتي دست يافت. در تحقيق حاضر پس از معرفي مهم‌ترين روش‌هاي فرآيندي توليد فوم‌هاي پليمري (روش‌هاي توده‌اي، اكستروژن و قالب‌گيري تزريقي) مرحله هسته‌زايي سلولي كه مهم‌ترين پروسه در دست‌يابي به چگالي سلولي بالا/اندازه سلولي پايين است به‌صورت مفصل بررسي شده است. در ادامه مهم‌ترين تحقيقات روز دنيا در زمينه فوم‌هاي پليمري كه در آنها محققين به بالاترين چگالي‌هاي سلولي/كمترين اندازه‌هاي سلولي دست يافته‌اند، معرفي شده‌اند. بررسي‌هاي صورت‌گرفته نشان مي‌دهد كه چشم‌گيرترين نتايج بين روش‌هاي فرآيندي متعلق به روش توده‌اي است. همچنين از بين راهكارهاي افزايش چگالي سلولي/كاهش اندازه سلولي، استفاده از عوامل هسته‌زا، افزايش حلاليت گاز داخل پليمر و استفاده از نانوذرات را مي‌توان به‌عنوان كارآمدترين راهكارها به‌منظور دست‌يابي به ساختارهاي ميكروسلولي و نانوسلولي معرفي كرد.

Nowadays, polymeric foams have attracted special attention in scientific and industrial societies due to their unique properties such as high strength to weight ratio, excellent thermal-insulation, sound-insulation, and good mechanical properties. One of the main goals of the studies of polymeric foams is to increase the cell density and aligning with it, is to reduce the cell size of these materials. Researchers have shown that the extraordinary properties of polymeric foams such as superior thermal-insulation can be achieved by increasing the cell density/ decreasing the cell size. In this regard, firstly the most important processes for the production of polymeric foams (batch, extrusion, and injection molding processes) were studied in the present research. Then, cell nucleation stage as the most important process for achieving high cell density/ low cell size is studied in details. In the following, the most important researches in the field of polymeric foams were introduced in which, the highest cell densities/ lowest cell sizes were achieved. The investigations show that the most significant results (highest cell densities/ lowest cell sizes) are belonging to the batch process. Also, the use of nucleating agents, increasing the solubility of blowing agent into the polymer, and the use of nanoparticles are the most efficient solutions in order to achieve microcellular and nanocellular structures.