前言：

泡沫塑料具有质轻、隔声降噪、缓冲减震、隔热保温等优异性能，自第二次世界大战以来，在飞机制造、汽车内饰件、建筑保温、防护性包装等领域中得到了广泛的应用，几乎影响了现代生活的方方面面。近几十年来，全球聚合物泡沫在产量和质量上都有了长足的发展，满足了人们日益增长的消费需求。2018年我国规模以上企业泡沫塑料产量达到了240多万吨，同比增长近10％，增速远超其他塑料制品和GDP增速。2019年全球航空泡沫市场总值预计将达到44亿美元，2024年预计将增长至65亿美元，年复合增长率将高达8％以上。
众所周知，环境保护形势日渐严峻，石油资源日趋枯竭；对轻量化和高效燃油经济性的需求以及对节能减排和可持续发展的要求，将促使飞机制造业和汽车制造业更多地使用泡沫材料；同时随着包装与运输等行业的快速发展以及人民生活水平的提高，相信未来对泡沫塑料，尤其是高性能泡沫塑料和／或可生物降解泡沫塑料的要求将越来越高、需求越来越多。
在热塑性聚合物发泡过程中，熔体受到双向拉伸作用，要经历强烈的拉伸变形，熔体的黏弹性对气泡增长的稳定性、泡孔尺寸均匀性等决定泡沫结构与性能的关键因素至关重要，要求聚合物熔体具有高的熔体强度和应变硬化等特性。而结晶聚合物在熔点以上时，熔体黏度急剧下降，熔体强度低，难以包裹住发泡剂气体，容易出现泡孔破裂、并泡等严重影响泡沫结构与性能的问题，由于泡沫的加工窗口窄，需要根据发泡工艺和结构要求进行改性。
笔者在详尽阐述了聚合物发泡机理以及气体溶解度、扩散系数、渗透系数、结晶性能和流变性能等对热塑性聚合物发泡工艺与性能影响的基础上，结合自己的研究成果和经验，介绍了聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯等石油基热塑性聚合物以及生物质基可生物降解聚合物聚乳酸、聚羟基烷酸酯和石油基可生物降解聚合物聚丁二酸丁二醇酯的各种改性技术，包括交联改性、填充改性和共混改性等；并阐述了其相应的发泡技术，包括挤出发泡、注射发泡、模压发泡、釜压发泡和滚塑发泡等。
在各种发泡方法中，挤出发泡是唯一连续生产泡沫塑料的工艺，笔者在最后一章专门介绍了挤出发泡技术及所用挤出机的种类和技术要求等。
本书的特点是深入、全面地阐述了聚合物的发泡机理、材料性能与发泡工艺间的关系，理论论述透彻且简明扼要，易于理解；改性方法全面且实用，易于掌握；发泡方法详尽且可行，易于实现。希望本书能够有助于学界和业界的专家、学者和工程师透彻理解发泡机理和材料性能，掌握改性方法和发泡工艺；也可用作研究生的教材和本科生的参考书；同时希望本书对广大研究人员开发泡沫新材料、新技术、新原理和新设备以及应用有一定帮助。
本书在编写过程中参考了国内外出版的许多专著及公开发表的学术与研究论文(全都在相应章节的参考文献中列出)，在此对相关参考文献的作者表示衷心的感谢。
全书共分9章，其中，第1、2、4、5、7、8、9章由北京工商大学材料与机械工程学院周洪福副教授编写，第3、6章由王向东教授编写，感谢北京工商大学张玉霞教授和贵州理工学院刘伟教授为本书的编写提供的宝贵资料和指导，北京工商大学材料与机械工程学院丁翔宇、屈中杰、宋敬思、王贤增、李杨、殷德贤几位研究生同学为本书的编写也提供了一些帮助，在此表示感谢。
本书的出版得到了国家重点研发计划课题(2016YFB0302203)的资助，在此也表示诚挚的感谢!
由于作者水平所限，尽管做了努力，对本书编写时所立的宗旨一定会有未完全体现之处；书中疏漏和不当之处在所难免，祈望读者和同行批评指正!

编著者
2019年12月  

目录：

第1章热塑性聚合物发泡概述/001
1.1热塑性聚合物的基本性质001
1.2发泡机理001
1.2.1均相溶液的形成001
1.2.2气泡成核003
1.2.3气泡增长006
1.2.4气泡塌陷和破裂007
1.2.5固化定型009
1.3溶解度、扩散系数和渗透系数对发泡的影响009
1.4结晶行为对发泡的影响012
1.5流变性能对发泡的影响013
1.6热塑性聚合物改性的主要类型018
1.6.1扩链改性法018
1.6.2填充改性法018
1.6.3共混改性法019
1.6.4交联改性法020
1.7热塑性聚合物发泡的主要成型方法022
1.7.1挤出发泡法022
1.7.2釜压发泡法024
1.7.3注射发泡法025
1.7.4模压发泡法026
1.7.5滚塑发泡法026
1.8热塑性聚合物泡沫的结构表征027
1.8.1开孔和闭孔结构027
1.8.2泡孔的微观结构028
1.8.3发泡性能的表征029

第2章聚乙烯改性及其发泡材料/031
2.1聚乙烯树脂概述031
2.2聚乙烯发泡改性031
2.2.1聚乙烯特性031
2.2.2交联改性法032
2.2.3填充改性法033
2.2.4共混改性法035
2.3聚乙烯发泡成型方法与工艺036
2.3.1挤出发泡法036
2.3.2釜压发泡法040
2.3.3注射发泡法044
2.3.4模压发泡法045
2.3.5自由发泡法047
2.3.6滚塑发泡法047
2.4聚乙烯发泡材料制品与应用048
参考文献049

第3章聚丙烯改性及其发泡材料/054
3.1聚丙烯树脂概述054
3.2聚丙烯发泡改性055
3.2.1交联改性法055
3.2.2共混改性法056
3.2.3扩链改性法056
3.3聚丙烯发泡成型方法与工艺057
3.3.1挤出发泡法057
3.3.2釜压发泡法069
3.3.3注射发泡法073
3.3.4模压发泡法074
3.3.5自由发泡法075
3.3.6滚塑发泡法075
3.4聚丙烯发泡材料制品与应用076
参考文献079

第4章聚苯乙烯发泡剂替代技术及其发泡材料/085
4.1聚苯乙烯树脂概述085
4.2发泡剂替代技术085
4.2.1CO2及其组合发泡剂发泡技术086
4.2.2HFC-134a及其组合发泡剂发泡技术090
4.2.3HFO发泡技术092
4.3聚苯乙烯共混发泡材料092
4.3.1PS/聚烯烃共混发泡092
4.3.2PS/聚酯共混发泡094
4.3.3PS/其他聚合物共混发泡097
4.4聚苯乙烯复合泡孔发泡技术097
4.4.1两步降压法制备PS复合泡孔结构泡沫098
4.4.2降压和升温协同法制备聚苯乙烯复合泡孔结构泡沫099
4.4.3双发泡剂法制备聚苯乙烯复合泡孔结构泡沫099
4.4.4共混法制备聚苯乙烯复合泡孔结构泡沫099
4.5聚苯乙烯泡沫制品及其长期行为100
4.5.1聚苯乙烯发泡珠粒100
4.5.2挤塑聚苯乙烯泡沫100
4.5.3长期行为100
参考文献105

第5章聚对苯二甲酸乙二醇酯改性及其发泡材料/109
5.1聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂概述109
5.2聚对苯二甲酸乙二醇酯发泡改性110
5.2.1PET发泡存在的不足110
5.2.2扩链改性法111
5.2.3填充改性法114
5.2.4共混改性法114
5.2.5固相缩聚改性法115
5.3聚对苯二甲酸乙二醇酯发泡成型方法与工艺116
5.3.1挤出发泡法116
5.3.2釜压发泡法119
5.3.3模压发泡法122
5.3.4半连续法122
5.3.5注塑微孔发泡法123
5.4聚对苯二甲酸乙二醇酯发泡材料制品与应用123
5.4.1PET发泡制品的性能优势123
5.4.2PET发泡制品的应用领域124
5.4.3展望125
参考文献126

第6章聚乳酸改性及其发泡材料/130
6.1聚乳酸树脂概述130
6.2聚乳酸发泡改性133
6.2.1PLA特性133
6.2.2扩链改性法133
6.2.3填充改性法136
6.2.4共混改性法139
6.2.5交联改性法139
6.3聚乳酸发泡成型方法与工艺139
6.3.1挤出发泡法139
6.3.2注射发泡法144
6.3.3模压发泡法145
6.3.4釜压发泡法146
6.4聚乳酸发泡材料制品与应用147
6.4.1聚乳酸发泡制品性能148
6.4.2聚乳酸发泡材料生产商150
6.4.3聚乳酸发泡材料的应用153
参考文献155

第7章聚丁二酸丁二醇酯改性及其发泡材料/160
7.1聚丁二酸丁二醇酯树脂概述160
7.2聚丁二酸丁二醇酯改性161
7.2.1扩链改性法161
7.2.2填充改性法162
7.2.3交联改性法165
7.2.4共聚改性法166
7.2.5共混改性法167
7.3聚丁二酸丁二醇酯发泡成型方法与工艺168
7.3.1模压发泡法168
7.3.2烘箱加热发泡法170
7.3.3辐射交联发泡法172
7.3.4釜压发泡法173
7.4聚丁二酸丁二醇酯发泡材料展望176
参考文献176

第8章聚羟基烷酸酯改性及其发泡材料/181
8.1聚羟基烷酸酯树脂概述181
8.2聚羟基烷酸酯改性182
8.2.1生物改性法182
8.2.2物理改性法182
8.2.3化学改性法183
8.3聚羟基烷酸酯发泡成型方法与工艺184
8.3.1真空干燥发泡法184
8.3.2注射发泡法184
8.3.3挤出发泡法184
8.3.4模压发泡法188
8.3.5釜压发泡法189
8.4聚羟基烷酸酯发泡材料展望190
参考文献190

第9章热塑性聚合物挤出发泡的分类和设备/193
9.1热塑性聚合物挤出发泡分类193
9.1.1挤出物理发泡法193
9.1.2挤出化学发泡法194
9.2热塑性聚合物挤出发泡设备195
9.2.1挤出机195
9.2.2发泡机头201
9.2.3加料设备204
9.2.4牵引、切割、卷取设备205
9.2.5聚合物发泡片材所用切割和卷取设备206
9.3几种典型的聚合物发泡材料挤出设备206
9.3.1PE木塑发泡复合材料挤出设备206
9.3.2PE珍珠棉挤出发泡设备209
9.3.3PLA挤出发泡设备211
参考文献212