اثر پایدارسازی بر ساختار اسفنج گرمانرم پلی‌استیرن و کربن دی اکسید ابربحرانی

برای تولید اسفنج میکروسلولی گرمانرم در سامانه ناپیوسته، عامل اسفنج‌ساز 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 هسته‌گذاری، رشد و بهم‌پیوستگی، ساختار اسفنج شکل می‌گیرد. اگر پس از کاهش فشار، دمای اسفنج ­شدن به کمتر از دمای انتقال شیشه‌ای مخلوط پلیمر و گاز کاهش یابد، سلول‌ها نمی‌توانند رشد کنند. این مرحله پایدارسازی نامیده شده که تاکنون در سامانه‌های تولید اسفنج ناپیوسته تک ­مرحله­ ای توجهی به آن نشده است. در این مقاله از پلی­ استیرن به همراه گاز ابربحرانی کربن دی‌اکسید به­ عنوان حلال در فشارmpa 5/18 و دماهای مختلف استفاده شده است. عملیات پایدارسازی با دقت زمانی میلی‌ثانیه انجام شده که باعث شناخت جدیدی از سازوکار شکل‌گیری ساختار سلول در اسفنج‌های گرمانرم شده است. در این سازوکار، هسته‌گذاری ناشی از انتقال فاز مولکول‌های حلال از حالت بحرانی به حالت گاز و شکل‌گیری هسته­ های بسیار کوچک حاوی مولکول‌های گاز در میان زنجیرهای پلیمر است. در ادامه انرژی ناشی از تمایل رشد هسته‌ها در برابر انرژی کشسانی زنجیرهای پلیمر قرار گرفته و غلبه هریک از این انرژی‌ها معین‌کننده اندازه سلول است. با توجه به نتایج این مقاله، نحوه اثرگذاری مرحله تثبیت روی ساختار اسفنج بستگی به دمای اسفنج‌‌شدن 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.