对塑料发泡膨胀过程气振动的研究

研究了塑料发泡过程的气泡振动行为,通过对塑料熔体和气相气体同时进行研究,列出了气泡振动的控制方程,并进行了离散化处理和数值模拟,获得气泡振动的规律,讨论了气相气体和塑料熔体的粘弹性对气泡振动的影响,为有效控制塑料发泡过程提供理论依据。     

振动力场作用下温度对超临界CO2/PS微孔塑料气泡形态的影响

以超临界CO2为发泡剂,用自行研制的动态发泡模拟机将机械振动力场引入到PS微孔塑料成型过程中,初步研究了振动力场作用下温度对微孔塑料气泡形态的影响.实验发现,发泡温度越高,气泡核长大的速度越快,导致气泡合并甚至破裂.但发泡温度过低时,超临界CO2在PS熔体中的扩散速率较低,最终制品的泡孔密度小,气泡分布也不均匀.在微孔塑料成型过程中施加振动,有利于发泡剂在熔体中的分散和混合,从而在较低的温度(130℃)下制备出泡孔直径为18μm、泡孔密度为7×107个/cm3的微孔塑料.     

发泡塑料非线性气泡振动临界条件分析研究

通过对气泡振动方程的计算机分析模型，找出了发泡塑料非线性气泡振动发生的临界条件，阐明发泡塑料加工过程控制气泡振动的方法，为气泡振动的实验分析研究和发泡塑料成型加工提高实际指导。     

泡沫塑料熔体粘度的研究

在塑料熔体的发泡成型过程中,熔体的粘度是基本的流变性能之一,粘度影响到气泡的成核和长大,是制定发泡成型工艺和原料配方即设计发泡机头的重要依据,带有发泡剂的塑料熔体的粘度是温度、剪切速率和熔所含发泡剂种类、浓度及分布状态等的函数,对含有化学发泡 以ＣＯ２为发泡剂的泡沫塑料熔体粘度分别进行了探讨,介绍了相应的计算公式,分析了其影响因素 。     

影响聚丙烯发泡倍率和泡孔结构的主要工艺参数研究

以自行研制的高熔体强度聚丙烯为原料,在同向双螺杆挤出机-熔体泵发泡系统上,采用超临界二氧化碳为发泡剂,分析研究了影响聚丙烯发泡倍率和泡孔结构的主要因素.结果表明:随发泡剂注入量增大,聚丙烯发泡倍率提高,但发泡剂注入量应控制在一定的范围内,小于气体在聚丙烯熔体中的溶解度,否则,泡孔容易破裂、合并,发泡倍率降低;熔体温度是影响聚丙烯发泡倍率的关键因素,随熔体温度降低,聚丙烯发泡倍率增大,控制熔体温度在聚丙烯树脂结晶温度以上5℃左右内,能够得到发泡倍率高,泡孔结构好的聚丙烯发泡体;聚丙烯泡孔结构参数与机头压力和熔体温度密切相关,提高机头压力有利于气泡成核,降低熔体温度有利于减少气泡合并和破裂,得到泡孔尺寸小且均匀、泡孔密度高的聚丙烯发泡制品.     

塑化聚乙烯醇的流变性能及发泡行为研究

采用毛细管流变仪对PVA流变性能进行了表征,用差示扫描量热仪（DSC）研究了降温速率对PVA结晶性能的影响,通过PVA添加化学发泡剂熔融挤出的方法制备PVA发泡材料,并用扫描电镜和密度测试仪分别对发泡材料的泡孔形态和密度进行了表征。结果表明,PVA对剪切作用非常敏感,在低剪切速率下熔体粘度较大,泡孔分布均匀,材料密度较小,在高剪切作用下熔体强度低,气体容易逃逸,导致发泡材料泡孔破裂或合并;低降温速率下熔体粘度小,泡孔易合并、塌陷,合适的降温速度下,PVA熔体粘度适中,发泡材料气泡尺寸小、分布均匀,较快的降温速度下,由于气体压力过大而造成气泡合并,联通,材料密度大。     

气辅技术在微孔塑料连续挤出中的应用研究

微孔塑料连续挤出成型需要有更大的压力降速率,文章通过对毛细管口模的传统挤出和气辅挤出两种挤出进行模拟,对两种挤出中的压力场和剪切速率进行分析比较,研究气辅技术在微孔塑料连续挤出中对压力降速率的影响,从气泡成核和气泡核长大方面分析气辅技术在微孔塑料连续挤出中的应用价值。研究发现,口模内熔体的压力降取决于无滑移段长度,无滑移段和气辅段均对压力降速率无影响;气辅段熔体没有气泡核生成,气辅段气泡核只进行长大,气体的快速流动可以加快熔体的冷却,有利于控制气泡的长大,而且气辅技术可以减小挤出胀大,气辅技术在微孔塑料连续挤出中有一定的应用价值。     

振动剪切场下超临界CO2／PS微孔塑料气泡成核的研究

以超临界CO2 为发泡剂 ,用自行研制的电磁动态发泡模拟机 ,将机械振动力场引入到PS微孔塑料成型过程中 ,初步研究了稳态剪切力场和动态剪切力场对微孔塑料气泡成核的影响。实验发现 ,提高转速可以提高熔体的剪切应力 ,从而提高气泡成核率 ,但不如施加振动效果明显。施加振动后 ,泡孔直径随振幅和振频的增加而减小 ,泡孔密度随振幅和振频的增加而提高。在低温 (13 0℃ )、低压 (9MPa)下制备出泡孔直径约为 2 0 μm、泡孔密度约为6× 10 7个 /cm3 的微孔塑料。     

成核剂在微孔发泡过程中复合力场下的实验研究

研究了成核剂类型、成核剂粒度、成核剂含量、振动参数对微孔发泡塑料泡孔形态的影响.通过对模拟振动挤出过程PS发泡的实验研究表明加入适当的成核剂能较好地改善泡孔形态,同时振动力场的引入有利于成核剂的均匀分散,形成均匀致密的气泡.     

共混改性和复合力场对PC微孔发泡的影响

以聚碳酸酯(PC)/聚乙烯(PE)、PC/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等为原料,得到PC微孔发泡塑料.研究了动态加工对PC微孔发泡的影响.结果表明,20%～30%(质量分数,下同)的PE或者10%ABS的加入能够降低PC熔体粘度和强度,从而改善了PC的发泡性能,得到的泡孔结构较好.但是如果PE或者ABS加入量过大,就可能导致熔体强度过小而不能形成泡孔.脉动剪切的引入对气泡核的形成以及泡孔的长大都有积极的影响.在本次试验范围内,随着振动频率的增加,泡孔直径减小而泡孔密度增大,振幅应控制在100 μm以下.     

Bubble growth in the microcellular foaming of CO2/polypropylene solutions

This article is concerned with bubble growth dynamics in the CO₂/polypropylene microcellular foaming process. The effect of the melt strength on the bubble growth was thoroughly investigated in theory for the first time. The theoretical results indicate that enhanced melt strength effectively restrains the bubble growth and stabilizes the bubble oscillation. Higher melt strength leads to lower bubble growth rate, shorter growth time, and smaller ultimate bubble size. Compared to the melt strength, the viscoelasticity and the gas pressure have less effect on the microcellular foaming process. The bubble growth varies a little as the viscoelasticity is varied. The bubble oscillation and growth rate are enhanced with increasing gas pressure, which leads to the augmentation of the bubble size. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2010     

MathCAD软件对塑料发泡振动的模拟

气泡膨胀过程中产生的高频振动已达到超声波范围,对聚合物中纳米粒子的分散具有很好的作用。利用MathCAD模拟了气泡振动影响因素,分析了气泡内外压差、高聚物熔体的表面张力、应力松弛时间等因素对气泡振动的影响。通过分析,对气泡振动的工艺条件提出一些参考。     

微孔塑料挤出成型的研究

以超临界CO2作为物理发泡剂,对低密度聚乙烯(LDPE)进行了微孔发泡的研究。介绍了微孔塑料成型过程中聚合物/气体均相体系的形成、气泡成核和气泡长大及定型这三个步骤。并分析了加工工艺因素(温度、压力)等对制品中泡孔尺寸和密度的影响:泡孔直径随挤出压力的增加而减小;泡孔密度随压力的增加而增加;泡孔直径随压力降速率的增大而减小;泡孔密度随压力降速率的增大而增加;而适当提高温度有利于减小泡孔直径、增加泡孔密度。     

气液两相流摆动特性实验的数值模拟

为了给鼓泡塔反应器设计提供依据,运用计算流体力学(CFD)软件模拟了鼓泡塔气液两相流动态行为。采用双欧拉法对鼓泡塔矩形反应器内不同曝气量下气液两相流的摆动特性进行了模拟考察,液相采用标准κ-ε紊流模型,气相采用分散相零方程模型,分析了网格尺寸、时间步长以及相间作用力对模拟结果的影响,模拟的曝气量为42.5~237 m L/s。结果表明,当相间作用力仅考虑阻力时,气液两相流呈现周期性摆动规律;随着气流量的增加,气泡羽流的摆动幅度和频率增大,同时液体的气含率也在增加;模拟的气液两相流摆动频率数据与实验值吻合较好,两者的相对误差为7.2%~12.9%。     

泡沫塑料气泡溶解过程数学模型研究

气泡溶解是泡沫塑料加工中的重要工序,为了深入分析泡沫微孔塑料气泡在聚合物溶解过程中的数学模型,分别采用非牛顿流体和牛顿流体的本构方程模拟了气泡溶解过程,在此基础上对静止溶体中的气泡扩散溶解进行观察,在假设溶体不可压缩、聚合物溶体在膨胀和溶解过程中物理性质不变并忽略惯性的情况下,利用数值分析中的欧拉法对数学模型进行简化。最后通过实验进行仿真,设计了3组实验,观察气泡半径的变化。实验结果表明:研究所采用的数学模型能很好地贴合聚合物溶解的过程,仿真的结果和实际情况高度契合,因此本研究的模型可以为微孔泡沫塑料生产提供有益参考。     

发泡塑料成型气泡膨胀热动力问题浅析

分析了发泡塑料气泡膨胀的热动力问题,从热动力学的角度阐明了气泡膨胀的条件、气泡膨胀的方向,分析得出气泡膨胀的动力是气液两相间的压强差,说明了气液两相间的质量传递和热量传递的根本原因,为进一步研究气泡膨胀的热动力学问题提供了理论基础。     

泡沫塑料加工过程中的气泡成核理论（I）——经典成核理论及述评

介绍了泡沫塑料加工过程中气泡成核的经典理论，给出了几种成核方式的临界成核半径、所需克服的吉布斯(Gibbs)自由能及成核速率的计算公式；评述了经典成核理论的发展，包括自由体积和气体过饱和度对气泡成核的影响，并分析指出了经典成核理论对动态聚合物熔体气泡成核解释存在的不足。     

泡沫塑料加工过程中的气泡成核理论(Ⅰ)——经典成核理论及述评

介绍了泡沫塑料加工过程中气泡成核的经典理论,给出了几种成核方式的临界成核半径、所需克服的吉布斯(Gibbs)自由能及成核速率的计算公式;评述了经典成核理论的发展,包括自由体积和气体过饱和度对气泡成核的影响,并分析指出了经典成核理论对动态聚合物熔体气泡成核解释存在的不足。     

Behavior of Bubbles in Glassmelts: II, Dissolution of a Stationary Bubble Containing a Diffusing and a Nondiffusing Gas

The effect of a foreign nondiffusing gas on the rate of shrinkage of an oxygen bubble in a soda-lime-silica melt was studied. The rate of change of bubble radius with time was computed using the quasi-stationary approximation. The effects of melt under saturation and initial fraction of foreign gas in the bubble are considered and compared with those calculated using previously derived expressions.