PP是一种半结晶性材料，自1957年开始就是很多领域最为常用的材料之一。其成本和密度（未改性PP的密度大约为0.9g/cm³）都比较低，具有优异的力学性能和加工性能，耐高温，其螺旋形分子与其他类似分子链互相缠结，形成结晶结构，从而赋予了其相应的物理性能。缠绕的螺旋结构将分子链紧紧连在一起，使其耐热性、耐蠕变性能优于PE。然而，PP具有PE的很多性能，这主要是因为其中有长链脂族烃。其拉伸强度和冲击强度适中，耐很多无机溶剂。此外其电性能也十分优异。突出的耐低频弯曲性能使其可以用作活页，而且取向PP分子进一步排列，能提高其耐疲劳性能。高耐水性和低吸湿性使其成为极具可加工性的材料，因为其在潮湿环境中仍能保持尺寸稳定性。

然而，PP对O₂等气体的阻透性不好，也是燃烧最快的烯烃材料。微孔泡沫异相成核有可能成功地对其进行阻燃处理。PP最优异的性能可能是密度低，强度高。微孔发泡PP有可能降低其质量，使其性能提高。已经开发出很多具有高工程性能的新型PP，最有前景的是耐高温PP、玻璃纤维增强PP和填充PP。加到纯PP中的所有其他材料都使微孔PP更容易成型。此外，PP还具有优异的缺口和无缺口冲击强度，微孔成型时可能需要考虑纯PP的缺口冲击强度，这一性能可以通过玻璃纤维增强、与腈橡胶共混或与乙烯共聚来改善。通过上述改性，其缺口冲击强度比未改性PP提高20倍。此外，微孔PP的泡孔非常小，可以提高其冲击强度和耐疲劳载荷。

1.未填充PP均聚物和PP共聚物

一般并不建议将未填充PP均聚物用于微孔成型，因为其难以得到均匀的泡孔。众所周知，未填充PP均聚物在高温时的熔体强度和熔体弹性都比较低^[13]。但是如果强度下降并不是未填充PP微孔注塑件的主要问题，那么未填充PP也有一些应用。

PP发泡时温度应该高于结晶温度，但不能太高，以免泡孔壁破裂使气体从泡孔中扩散出去。未填充PP的成型温度为204～288℃，用CO₂饱和后，无气体时在相同的注射压力下，可能降低20～30℃。成型温度与不发泡的PP一样时，富CO₂的PP熔体的型腔压力可能下降75%～80%^[14]。一般建议未填充微孔PP减重不应超过10%～15%，因为其拉伸强度下降显著。其主要优点是尺寸稳定，翘曲轻，几乎没有凹痕。如果模具冷却均匀，注塑件壁厚不超过2.5mm，成型周期可能缩短10%～15%，有潜在的巨大成本节省。

一般来说，未填充PP难以制得好的微孔注塑件。图3-4所示为CO₂发泡的未填充PP微孔注塑件的典型结构，泡孔尺寸为5～80μm。Guo等人^[15]报道了PP泡孔成核和初始泡孔长大的研究结果，实验用N₂作发泡剂，采用了不同的实验条件，设备为批处理模拟装置。结果表明，N₂发泡的支化PP（WB130）的泡孔密度高于线形PP（HE351）。尽管这是批处理的结果，但结论对注射成型很有参考价值。由批处理结果可知，N₂在支化PP中的扩散速率低于线形PP，这使得更多气体在批处理器中的气体压力释放后保留在了试样中，使更多的泡孔成核^[15]。但是，如果不考虑排气系统，注射模具就是一种封闭装置。因此，这一结论可能并不完全适合微孔注射成型。另外，Guo等人^[15]的实验结果表明，N₂-PP体系的可发泡性在发泡初期很好。高压力降速率和大气体用量对支化PP和线形PP的高泡孔密度都有显著影响^[15]。这些都是改性未填充PP泡孔结构、满足注塑件强度要求的主要措施。PP中高含量的滑石粉和高的成型温度也会诱发产生高的泡孔密度^[15]，也符合PP中滑石粉含量（下面要讨论的）和成型温度（高温使成核所需能量减少）对微孔注射成型的影响趋势。Guo等人在实验中观察到的其他结果对指导N₂发泡这两种不同结构PP的注射成型非常有用：

1）支化PP泡沫的泡核密度稍微低于线形PP。

2）支化PP泡沫中泡孔塌陷比线形PP轻得多，这意味着支化PP的泡孔长大更稳定。

3）支化PP泡沫中的泡孔大都是闭孔的，而线形PP中的泡孔彼此相连。

与支化PP和线形PP的差异原因一样，丙烯-乙烯共聚物（co-PP）晶体周围的气体比均聚PP的多。PP共聚物的弹性好，因此其微孔泡沫有较高的冲击强度、弹性以及耐化学药品性。

McGill大学的Park和Dealy^[16]用超临界CO₂作发泡剂研究了类似的CO₂-PP体系。用高压平板流变仪和旋转流变仪来测定PP、气体含量、压力和温度的综合影响结果。温度的影响可以由Arrhenius方程来描述^[17]，压力的影响可以由Barus方程来解释，CO₂气体用量的影响遵从Fujita-Kishimoto方程^[16，19]。参考文献[16]给出的CO₂气体在长链支化PP和线形PP中的相关结论是：

1）长链支化PP和PP中的侧甲基提高了温度和压力敏感性。(www.daowen.com)

2）PP中的甲基还提高了CO₂气体用量的敏感性，而长链支化PP对其的影响较小。

聚丙烯微孔泡沫通常用不同填充材料来改性，最为常用的填料是成核剂和透明剂^[20]，将在4.4节中讨论。

2.冲击改性PP

这是一种含有橡胶相的改性PP。尽管在显微镜下可以从PP相中明显看出橡胶相，但由于材料在多个方面都表现出均相的性质，因此并不将橡胶相看成是辅助相。根据橡胶在PP中的用量及其粒径大小来确定成型条件。一般认为，需要设计混合器以使橡胶相均匀分布于熔融聚合物共混物中，这与气体在其中的均匀混合一样重要。冲击改性PP的主要变化是冲击强度提高了，因此其泡孔尺寸必须足以维持原有未发泡PP的冲击强度。

减重导致力学性能变化，承重注塑件或者涉及安全问题的注塑件要将减重控制在一定的范围内。Mueller和Ehrenstein^[21]研究了熔体流动速率为16cm³/10min的冲击改性PP共聚物注射成型泡沫性能的一致性。所用模具为呼吸性模具（见第8章），注射后模具裂开3mm，这是采用特殊工艺制备最终性能一致的微孔泡沫一种好方法^[21]：

1）呼吸性模具可以制得性能比较一致的发泡注塑件，物理发泡和化学发泡都是如此。

2）呼吸性模具技术所得发泡注塑件的拉伸模量、弯曲模量和拉伸屈服强度都保留在百分之几的范围内。

3）由于残留应力比较低，冲击改性PP微孔注塑件的性能一致性比较高。

4）通过延缓开模时间，表层有更长时间固化得更厚，因而力学性能有可能得到提高。

5）如果发泡注射成型方法使用恰当，发泡注塑件性能的一致性与未发泡注塑件一样高。