聚氯乙烯（PVC）是全球产量第三大的合成聚合物，年产量约为4000万吨[1]、[2]、[3]。然而，PVC在加工过程中容易发生热分解，释放出氯化氢（HCl）[4]。为了解决这一问题，通常会加入各种添加剂，如热稳定剂和增塑剂。PVC配方中使用的增塑剂包括邻苯二甲酸酯、线性酯、环氧树脂和磷酸酯[3]。其中，尽管邻苯二甲酸酯（尤其是二辛基邻苯二甲酸酯DOP）存在诸多问题[5]、[6]，但仍然是市场上使用最广泛的增塑剂。研究表明，DOP可能导致内分泌紊乱、致癌性及其他不良健康影响，通过食物链对人类构成潜在风险[7]、[8]。因此，其在食品包装、儿童玩具等相关领域的应用在欧洲、美国和中国受到了严格监管[9]。随着全球塑料限制措施的不断实施，对无毒和可再生替代品的需求持续增长[10]、[11]、[12]。环氧大豆油（ESO）在PVC配方中既可用作增塑剂，也可用作热稳定剂[13]。ESO来源于可再生的大豆油，有助于减少对石油资源的依赖，支持可持续发展目标[14]。它已获得美国FDA和欧盟等监管机构的批准，可用于食品和医疗包装，是唯一获得此类批准的环氧增塑剂[15]、[16]、[17]。此外，ESO具有低挥发性和低迁移性，有助于防止因增塑剂随时间流失而导致最终产品变脆[18]。
超临界二氧化碳（CO2）发泡是一种绿色发泡技术，其中发泡剂不会残留在最终产品中，从而避免了传统发泡剂带来的任何不良影响[19]、[20]、[21]、[22]。尽管超临界CO2发泡受到了越来越多的研究关注，但在实际生产中，化学发泡仍然是制备PVC泡沫的主要方法[23]、[24]。例如，高膨胀率硬质PVC泡沫通常是通过将聚氨酯原料和化学发泡剂加入PVC糊树脂中制备的[25]、[26]。然而，这种传统方法存在一些局限性。具体来说，化学发泡剂的分解动力学难以控制，常常导致泡孔结构缺陷、泡孔尺寸分布不均匀以及孔隙率不足[26]、[27]。此外，未完全分解的残留发泡剂可能残留在泡沫中，在材料的使用寿命期间带来潜在风险[28]。
由于PVC本身存在加工难题，包括在高温条件下容易热降解和熔体流动性差的问题，因此广泛采用了增塑剂和热稳定剂来缓解这些问题。虽然增塑剂可以提高加工性能，但往往会降低材料的机械强度并影响其压缩性能。一种克服这种矛盾的方法是在混合物中引入可固化成分，这些成分在加工后可以形成交联网络，从而提升整体材料性能。例如，You等人提出了一种增塑-发泡-增强策略，利用异氰酸酯/酐在PVC内部形成交联网络，制备出了膨胀率超过50倍的泡沫材料[26]。目前，将可固化添加剂与PVC共混并在特定条件下诱导交联是生产轻质高强度PVC泡沫的关键途径。
本研究将环氧树脂（EP）添加到PVC中，并使用绿色增塑剂ESO和超临界CO2制备PVC/EP混合泡沫。PVC/EP混合物的制备温度低于环氧树脂的固化点。评估了它们的流变性能、CO2溶解/扩散行为和拉伸特性，随后分析了其超临界CO2发泡行为。比较了固化前后泡沫的压缩性能，并对固化泡沫进行了热重分析。
