微孔发泡聚合物是一种发展迅速的新型发泡材料，因质量轻、环境友好、渗透性好等优点，具有极其广阔的应用领域。而在超临界发泡过程中，影响泡孔形貌的因素很多，包括发泡工艺条件、聚合物基体性质、纳米添加剂、聚合物共混改性、外加力场等。
塑料的微孔发泡过程一般要经历2个阶段，成核阶段和气泡生长阶段。气泡的成核是指溶解了气体的聚合物产生相分离形成泡核的过程，气泡的成核可以分为均相成核和异相成核。
微发泡过程，来源：余坚,何嘉松.超临界CO₂技术制备微孔聚合物中的基本问题[J].中国科学:化学,2010,40(01):1-15.
发生在均相体系中的成核过程被称为均相成核，由于在气泡的成核过程中气体分子要越过一定的能垒，当体系中存在填料或者除聚合物和气体以外的其他杂质时，在液-固两相交界面的势能较低，气体容易在此交界处成核，这种成核过程称为异相成核。
微孔发泡异相成核示意图，来源：Effect of POE on mechanical properties andcellular structure ofPP/Nano-CaCO 3 composites in IMD/MIM process.Huajie Mao, Yi Cheng, Wei Guo, Zhenghua Meng, Wenting Wei, Lin Hua and Qing Yang.
成核剂即通过提供异相成核位点，降低气泡成核所需的能量势垒，使超临界流体更易在聚合物中形成均匀泡核。目前超临界发泡用常见成核剂包括（无机）纳米粒子、有机高分子成核剂及其他复合特种成核剂等。
1. 纳米粒子
纳米粒子具有相当大的相界面面积，具有许多宏观物体所不具有的特殊的物理化学特性，对微孔发泡聚合物的气泡成核、生长、定型等影响非常显著。因此，研究纳米粒子对微孔发泡聚合物泡孔形貌的调控机理成为近年来国内外学者研究的热点。
目前，常见的纳米粒子包括: 蒙脱土、纳米二氧化硅、纳米碳纤维等。纳米粒子作为成核剂可改善泡孔形貌，在发泡过程中能够提供大量的成核点，起到异相成核的作用，从而提高泡孔密度，减小泡孔直径。
纳米粒子除了可以给体系中提供大量的交界面以外，纳米粒子对气体还有一定的阻隔作用。这种作用有利于防止气泡的逃逸，也利于加固泡孔壁的力学性能。纳米添加剂要作为发泡的理想成核剂必须同时满足以下4个条件：
- 理想的成核剂与聚合物基体必须具有比较弱的相互作用，其曲率半径要大于临界成核尺寸的半径；
- 必须有均匀的粒子尺寸和表面性质，若成核剂的尺寸分布不均匀，表面性质较差则会导致最终的泡孔尺寸分布变宽，甚至可能出现泡孔尺寸的双峰分布；
- 必须均匀地分散在聚合物基体中，团聚现象会显著降低成核剂的成核效率；
- 必须在聚合物基体中大量存在，保证异相成核占绝对优势，否则多种成核方式的共存会导致发泡材料的泡孔尺寸分布变宽。
2. 有机高分子成核剂
与无机纳米粒子通过降低异相成核的吉布斯自由能实现高效成核不同，有机高分子成核剂是通过分子链段与聚合物基体的相容性形成低界面能界面的，此外，有机成核剂本身能垒较低，在较低过饱和度下即可启动成核。
当前常用的有机高分子成核剂有嵌段共聚物（如MAM）和氟化聚合物（如聚四氟乙烯）等，且可通过分子设计实现纳米级泡孔调控。
选择合适的高分子成核剂需综合考量发泡聚合物的基体特性，慢结晶聚合物需选择能显著降低成核能垒的成核剂，快速结晶的聚合物可选柔性链段成核剂，避免过渡结晶导致脆性；此外，所选成核剂需避免引发基体降解。
来源：艾邦弹性体网综合整理
参考资料：郭安福,徐婕,李剑峰,等.纳米粒子在微孔发泡聚合物中应用的研究进展[J].塑料,2017,46(05):76-80.
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