جهاد دانشگاهی-پژوهشکده توسعه صنایع شیمیایی ایران نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران 1022-7768 36 3 2017 10 23 A Review on the Thermodynamic Aspects of Thermoplastic Foams مروری بر جنبه های ترمودینامیکی اسفنج های گرمانرم 1 20 25909 FA مظفر مختاری مؤتمنی شیروان گروه مهندسی پلیمر، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران محمد حسین نوید فامیلی گروه مهندسی پلیمر، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران Journal Article 2015 07 01 Both physical and chemical foaming agents can be used in the two common methods for the production of polymeric foams. The physical foaming agent is dissolved in the polymer at a pressure and temperature beyond its critical condition. The foam structure is formed by a sudden pressure drop in the mixture in three steps; nucleation, growth, and coalescence. In the nucleation step, thermodynamic instability is formed in the mixture. This induces a tendency in the solvent molecules for a phase transition from a supersaturated state to a gas state in the direction of instability reduction. By overcoming the energy barrier, the free energy of the system is reduced and gas stable nuclei are formed in the free volumes of the polymer chains. Growth and coalescence of the nucleic take place with the diffusion of the gas molecules inside them. The growth step is finally stopped and the foam structure is established. With the increase in the nucleation efficiency, the growth rate is reduced. Therefore, prediction of nucleation rate is an important factor for controlling the thermoplastic foam structures. Investigation of the nucleation step has been doable with the aid of nucleation theories. The classical nucleation theory is a prominent method for the investigation of nucleation phenomena in thermoplastic foams, but due to the existing of a divergence between its theoretical values with the experimental data, some modifications have been introduced into this theory. Other competing theories such as the Density Functional Theory and the Self Consistent Field Theory have also been developed. The main aim of this review paper is an investigation of the existing theories for thermoplastic foams. در دو روش رایج برای تولید اسفنج‌های بسپاری، از عامل‌های اسفنج‌ساز شیمیایی و فیزیکی استفاده می‌شود. عامل اسفنج‌ساز فیزیکی در فشار و دمای بالاتر از شرایط بحرانی آن، تا حدی در بسپار حل شده و در اثر ایجاد افت فشار سریع یا افزایش دما در مخلوط، طی سه مرحله هسته‌گذاری، رشد و به هم‌ پیوستگی، ساختار اسفنج شکل می‌گیرد. در مرحله هسته‌گذاری، در اثر ایجاد فراسیر ‌شدگی، ناپایداری ترمودینامیکی در مخلوط‌ ایجاد شده که موجب تمایل مولکول‌های حلال برای انتقال فازی از حالت فوق‌بحرانی به حالت گاز در جهت کاهش ناپایداری می‌شود. با غلبه بر سدی از انرژی، انرژی آزاد سامانه کاهش یافته و هسته های پایداری از مولکول‌های گاز در حجم‌های آزاد بین زنجیرهای بسپارشکل می‌گیرند. با نفوذ مولکول‌های گاز به درون هسته‌ها، رشد و به هم پیوستگی آن ها رخ می دهد که سرانجام رشد متوقف شده و ساختار اسفنج تثبیت می‌شود. با افزایش بازده مرحله هسته‌گذاری، تعداد هسته‌های پایدار بیش تری ایجاد شده و میزان رشد و به هم‌ پیوستگی آنها نیز کاهش می‌یابد. بنابراین پیش‌بینی میزان سته‌گذاری عاملی مهم در کنترل ساختار اسفنج‌های گرمانرم بوده و بررسی مرحله هسته‌گذاری به کمک نظریه‌های هسته‌گذاری انجام‌پذیر است. نظریه کلاسیک هسته‌گذاری روش اصلی و اولیه بررسی پدیده هسته‌گذاری در اسفنج‌های گرمانرم بوده که به دلیل ناهمخوانی مناسب نتیجه های آن با نتیجه های آزمایشگاهی، اصلاحاتی بر روی آن آنجام شده است. همچنین نظریه‌های رقیب دیگری همچون نظریه‌های عاملیت چگالی و میدان خودسازگار نیز به وجود آمده‌اند. هدف اصلی این مقاله مروری، بررسی جامع نظریه کلاسیک هسته‌گذاری و اصلاحات آن و بررسی اجمالی دیگر نظریه‌ها در اسفنج‌های گرمانرم است.

https://www.nsmsi.ir/article_25909_0918a5471ab85853ee1ee7a106a53e43.pdf