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微发泡注塑。 2100433B
①、最大锁模力1000KN; ②、螺杆直径Φ35mm; ③、超临界流体最大注入压力35.0MPa。
所谓超临界水,是指当气压和温度达到一定值时,因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压缩的水蒸气的密度正好相同时的水。此时,水的液体和气体便没有区别,完全交融在一起,成为一种新的呈现高压高温状态的液体。安德...
超临界水,是指当气压和温度达到一定值时,因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压缩的水蒸气的密度正好相同时的水。此时,水的液体和气体便没有区别,完全交融在一起,成为一种新的呈现高压高温状态的液体。安德里亚...
超临界CO_2发泡微孔塑料的研究进展
介绍了超临界CO2的特性及作用,从微孔塑料成型过程中的气体溶解、气泡成核、气泡长大、泡孔定型4个阶段出发,阐述了超临界CO2发泡微孔塑料的机理。还综述了微孔塑料的间歇成型、挤出成型、注射成型等3种常用成型方法,重点讨论了温度、压力、时间及外力场对微孔塑料泡孔结构的影响,并对微孔塑料的未来发展趋势作出展望。
超临界CO_2微孔发泡塑料的研究进展
利用超临界CO_2发泡制备微孔发泡塑料是当前的研究热点,具有发泡效率高、绿色环保、对制品的机械性能及外观影响小等优点。综述了超临界CO_2微孔发泡塑料的研究进展。介绍了超临界CO_2的三种发泡机理:均相成核、非均相成核与外力场加强成核机理。概述了间歇式、半连续式和连续式发泡工艺,阐述了发泡过程中防止泡孔黏结、破裂的方法及发泡过程的影响因素提出了对超临界CO_2微孔发泡塑料的展望和建议。
注塑工艺调节
注射速率:提高注射速率可以增大孔隙率,降低泡孔直径;
射胶量:成核能力较弱的溶体,增加射胶量可以限制发泡空间;成核力较强的熔体,适当减小射胶量,可以提供一定的发泡膨胀空间,获得较小的泡孔尺寸;
熔体温度:熔体温度过高会导致黏度下降,抵抗泡孔变形的能力降低,泡孔直径较大且形状不规则;
模具温度:较高的模具温度有助于增加泡孔密度,降低皮层厚度,但过高易导致泡孔直径变大,发生并泡。
发泡工艺调节
微发泡注塑工艺,射入的型腔中的单相熔体体积小于型腔体积以提供多余的空间进行发泡。操作简单,但由于受到型腔内部剪切流和温度的影响,气体损失较大,泡孔结构不一致从而造成力学性能的损失。
注压发泡:单相熔体首先注入到一个部分打开的型腔中,利用多余空间发泡后在很短时间内依靠锁模力压缩至所需的试样厚度。由于熔体填充完毕后,施加压力使得型腔内部熔体压力增大,临界成核半径增大,制品内部泡孔尺寸重新分布且趋于一致。
延时二次开模发泡:熔体注满型腔后延迟数秒使动模在厚度方向上打开到所需厚度,释放空间进行发泡,可以促使结晶材料的结晶度增加。早期晶体的形成,使的晶体周围气体浓度升高,可以促进泡孔的成核。
聚合物共混
聚合物共混对于调控发泡形貌具有重要的意义,通过共混,材料在保持自身性能的同时,还可以通过协同效应提供额外的性能。例如:增大气体在基体中溶解度、扩散系数和提高熔体黏度等。
加入填料
区别于均相成核,填料的加入会引发发泡体系异相成核从而改善发泡形貌。其具体的作用可以归纳为如下:明显降低体系成核的临界自由能垒;增加体系的成核点;增加熔体的黏度,产生应变硬化的效果,有效抑制泡孔的长大和合并。目前可供使用的填料种类有很多,如纳米碳酸钙、纳米粘土、SiO 2 、碳纳米管等,其中纳米粘土的应用最为广泛。
填料尺寸、形状以及分散状态不同对于发泡效果的影响不同。许多研究表明,添加纳米颗粒后,泡孔尺寸可以降低 1 个数量级,泡孔密度可以增加 2~3 个数量级。
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高压结构发泡注塑的注塑机与普通注塑机比较,增加有二次锁模保压装置。当熔体注人模腔后延长一段时间,合模机构的动模板要稍许后移,使模具的动、定模之间有少量分离,使模具的型腔扩大,利于模内塑料熔体发泡膨胀。
高压结构发泡注塑的缺点,模具费用高,对注塑机提出二次锁模保压的要求,普通注塑机不能适用。同时,在二次移动模具时,制品容易留下条纹、折痕等,因此,模具制造精度要求更高。
近年来,为提高结构发泡注塑制品的表面性能做了大量研究工作外,在结构发泡注塑设备及工艺方面也取得许多新的进展。2100433B
上世纪80年代初,美国麻省理工学院(MIT)首先提出微发泡塑料的概念并发展了相应的成型技术。提出该概念是希望在聚合物基体中引入大量比聚合物原已存在的缺陷尺度更小的空隙,从而在减少材料用量的同时提高其刚性,并避免对强度等性能造成明显的影响。这种工艺制备的微发泡材料孔径一般小于10微米,尤其突出的是泡孔密度非常高,达到109-1015个/cm3。微发泡成型过程可分成三个阶段,首先是将超临界流体(主要是二氧化碳和氮气)溶解到聚合物中,并形成聚合物/气体的单相溶液;然后,通过温度或压力等条件引发体系的热力学不稳定性,使得气体在溶液中的溶解度下降;由于气体平衡浓度的降低,从而在聚合物基体中形成大量的气泡核,然后逐渐长大生成微小的孔洞。
许多人认为超临界流体应用于聚合物加工只是处于实验室的研究,实际上,这种方法的商业应用早就开始了。20世纪50年代始,超临界乙烯就已用于大规模制造低密度聚乙烯。进入21世纪,Trexel公司与MIT合作,首先利用这种技术实现了微发泡注塑的商业化应用。据报道,Reedy国际公司也开发了类似的挤出微发泡装置。
关于聚合物微发泡成型技术已有大量的文献报道,研究以无定型和半结晶型聚合物微发泡材料的成型过程为主,如聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚"_blank" href="/item/麻省理工学院/117999" data-lemmaid="117999">麻省理工学院、威斯康辛—迈迪逊大学、佐治亚理工大学、加拿大的多伦多大学、德国的GKSS研究中心、荷兰的特文特大学等。