اثر پایدارسازی بر ساختار اسفنج گرمانرم پلی استیرن و کربن دی اکسید ابربحرانی

برای تولید اسفنج میکروسلولی گرمانرم در سامانه ناپیوسته، عامل اسفنج ساز فیزیکی در فشار و دمای بیش زیاد از شرایط بحرانی آن در پلیمر تا حدی حل شده و در اثر کاهش فشار سریع در مخلوط، طی سه مرحله هسته گذاری، رشد و بهم پیوستگی، ساختار اسفنج شکل می گیرد. اگر پس از کاهش فشار، دمای اسفنج شدن به کمتر از دمای انتقال شیشه ای مخلوط پلیمر و گاز کاهش یابد، سلول ها نمی توانند رشد کنند. این مرحله پایدارسازی نامیده شده که تاکنون در سامانه های تولید اسفنج ناپیوسته تک مرحله ای توجهی به آن نشده است. در این مقاله از پلی استیرن به همراه گاز ابربحرانی کربن دی اکسید به عنوان حلال در فشارMPa 5/18 و دماهای مختلف استفاده شده است. عملیات پایدارسازی با دقت زمانی میلی ثانیه انجام شده که باعث شناخت جدیدی از سازوکار شکل گیری ساختار سلول در اسفنج های گرمانرم شده است. در این سازوکار، هسته گذاری ناشی از انتقال فاز مولکول های حلال از حالت بحرانی به حالت گاز و شکل گیری هسته های بسیار کوچک حاوی مولکول های گاز در میان زنجیرهای پلیمر است. در ادامه انرژی ناشی از تمایل رشد هسته ها در برابر انرژی کشسانی زنجیرهای پلیمر قرار گرفته و غلبه هریک از این انرژی ها معین کننده اندازه سلول است. با توجه به نتایج این مقاله، نحوه اثرگذاری مرحله تثبیت روی ساختار اسفنج بستگی به دمای اسفنج شدن دارد. در دمای° 110 عملیات تثبیت سبب کاهش %50 اندازه سلول و افزایش %60 چگالی سلولی شده است. در حالی که در دماهای کمتر عملیات تثبیت سبب افزایش اندازه سلول و کاهش چگالی سلول شده است.