对于诸多应用开发而言，减重问题越来越重要。如，与特别的加工方式相配合，加之以密度较低，新的配混料（聚酰胺+聚丙烯）最高可以减轻30%的重量。
在寻找减重可能的过程中，塑料行业不断找到新的解决方案。通过化学耦合的聚丙烯，并经吸湿后，德国下齐森的Akro-Plastic公司开发的聚酰胺混合材料（PA+PP）展现了与常规聚酰胺一样的强度。根据应用和增强程度的不同，该混合材料与常规聚酰胺相比，密度降低了7-10%，并且具有更好的流动性（表1）。为了进一步降低部件重量，一个途径是在熔体中加入化学或物理发泡剂。
密度低于1，采用新开发的（聚酰胺+聚丙烯）混合料制成的部件比水还要轻(图片：Akro-Plastic)。
通过发泡进一步减轻重量
发泡注塑是一种可以进一步减轻重量的手段。为此，在压力作用下，在熔体中注入了推进剂，在模具填充阶段或完成后发泡。有了这些所谓的塑料泡沫，气体可以在高压下，用先进的工艺直接注入熔体。专利问题的解决使该工艺受到了更广泛的欢迎，一般可以减轻6-7%的重量。表1：与常规聚酰胺相比，添加了化学耦合聚丙烯的聚酰胺所具有的重量优势
 如果是化学发泡，会通过母粒将化学发泡剂添加到塑料中。在加工中以及熔融状态下，在塑化单元形成推进剂。它在此处溶解在熔体里，并在释压后在加工过程中使塑料发泡。除了具有柔韧性外，这个母粒溶液的优势是可以在母粒配方中加入其它组份。
这对泡沫形成具有积极的效果，根据所用聚合物的不同，可以进一步优化加工方法。
以前，工程塑料化学发泡剂的选择很大程度上局限于使用放热型发泡剂。但是，这些能量释放体系会导致冷却时间延长。而且放热型发泡剂被列入有毒类别，这也是个问题。
由于它们对机械性能存在可预见的负面影响，上世纪90年代末，可商业化的吸热发泡剂（能量吸收体系）的开发陷入停滞。以前，厚度低于3mm的部件一般被认为是不适合注塑加工为结构型泡沫的。物理发泡工艺如MuCell（供应商：美国马萨诸塞州威明顿的Trexel有限公司）与Cellmould（供应商德国迈讷茨哈根威猛巴顿菲尔公司）则由于缺少合适的发泡剂母粒体系，只能说取得了部分成功。
微孔泡沫结构的产生主要是因为塑料内含有大量气体，以及这种加工方法的压差很大。复杂的加工技术，降低了表面质量，缺乏加工灵活度，并且批量小，这些都是随即而来的影响。
没有负面作用的母粒
新的母粒配方有助于减少负面影响。对当前基本研究结果的评价，为开发新的母粒体系提供了新的基础。这消除了对配方中发泡剂的有害影响，同时促进了微孔泡沫的形成。
成核率Nhet对泡沫孔的大小和品质会产生影响。根据Colton的发现，可以得出以下公式：
其中，C1 =成核种子浓度，f1 =接触几率，ΔG*het=成核自由能，Δp =压降，γ=熔体表面张力
这种关系可以推导出加工细密泡沫结构所需的参数以及可能影响。这些可能性不局限于获得最高的压降，如在纯物理发泡工艺中一样。现代发泡剂母粒综合了无尘、在存在成核种子和助剂的情况下，能够安全处理的优势，从而可以通过该工艺得到优化的应用。图1清晰地显示成核率最高时的影响。
在开发轻量化结构的技术复合材料时，重点不在于获得绝对的重量减轻，而是找到一种可以尽可能保持工程塑料以下机械性能的同时，尽可能降低重量的方法。如：保持刚性、良好的强度、表面油量、微孔泡沫结构。
在系统互相匹配的情况下，表面质量、机械性能（刚性和弯曲强度）以及减重之间的平衡主要由工艺来进行控制。对拉伸测试棒模具进行了基本测试，模具的长流动距离和非常高的长径比对获得良好的表面质量及均匀的微孔泡沫分布非常不利。表2：常规工艺（有/无发泡剂）及短射、满射工艺比
 但是，最终的结果是，依然可以生产出既有良好表面又能大幅减轻重量的成型件，同时还能具有出色的机械性能。至于工艺控制，20%碳纤增强并含有3.5%母粒的（PA+PP）混合料制成的4mm带肩测试棒用两种方法进行了加工。结果比较列于表2。其中，添加了发泡剂并采用传统工艺加工的各复合材料值为零。计量结果显示，通过添加母粒，最后复合材料中的碳纤维比例有所下降。
部件生产
满射：模具完全充满、压实、闭合喷嘴关闭，无保压阶段（节能），这样机器就可以开始下一次计量注塑。这种方法与传统无发泡剂工艺相比，可以减轻4%的重量，机械性能值基本一致。其优势是，所加工的部件基本上不会产生翘曲，因为保压由复合材料本身实现，因此在各处是均匀一致的。而且发泡剂改善了流动性能，但只能略微减轻重量。密度减轻主要集中在温度最高的地方，因此，同时根据部件的不同，部件核心部位所需的冷却能量减少，最多可以缩短10%的冷却时间。至于部件表面质量，采用这种方法与常规工艺的效果一样。
图1：异相成核增加的效果（上方部件：成核。下方部件：未成核）
图2：采用(PA+PP)混合料Akromid B3 ICF 20 1 Lblack (5296) 的拉伸测试棒的密度低于水
短射：模具几乎完全充满，但没有压实熔体。同样，这种方法也没有保压，与零值相比，可以减轻13%的重量。弹性模量降低了15%，即与重量减轻的程度相当。但是弯曲模量还是高于零值。
究其原因，在于第二个阶段区域：外表面区域在刚度为3倍的地方，这对加注了发泡剂的系统降低翘曲有用。另一方面，基础材料减少了13%，这相应地降低了刚度。
总结
新型发泡剂在实现工程塑料制品轻量化的同时，不会对它们的性能产生明显损害。建议使用互相配合的系统如（PA+PP）Akromid Lite混合物及发泡剂母粒AF-Complex PE 990310 TM。在本案中，通过增加发泡剂，可以减少Akromid B3 ICF 20 1 Lite黑（5296）13%的用量。如果混合（PA+PP）材料，重量可以进一步减少8%。由于有了Akro塑料公司创新型ICF碳纤维，与聚酰胺6 GF 30相比，可以实现30%的减重，同时还具有优良的拉伸强度和抗弯强度，而这种发泡复合材料的密度远低于水（标题图片），弯曲模量则超过12,000 MPa（图2）。(end)
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