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。     

PBT含量对PLA/PBT原位微纤复合材料流变及发泡性能的影响

聚乳酸(PLA)是用量最大的可生物降解材料之一,由于其拉伸流变性能较差,难于发泡。本文采用聚合物微纳层叠共挤装置制备PLA/聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)原位微纤复合材料(PLA/PBT-MRC),研究了PLA/PBT-MRC的微纤形态、熔体的动态流变性能和拉伸流变性能。PLA、PLA/PBT-MRC注塑发泡后的泡孔形貌、注塑发泡制品的拉伸、缺口冲击和弯曲力学性能。研究表明：PLA/PBT-MRC中微纤宽度低至0.72μm,宽度随PBT含量增加而增大;随PBT含量增加PLA/PBT-MRC的储能模量、损耗模量和复数黏度都增大;PBT含量增加可以明显改善PLA熔体的拉伸流变性能,相对PLA表现出明显的拉伸应变硬化;PLA/PBT-MRC注塑发泡后泡孔直径比PLA注塑发泡泡孔直径减小800%,泡孔密度增加600%,发泡制品的拉伸强度、缺口冲击强度、弯曲强度分别提高22.2%、10.1%和26.4%。     

PP微孔发泡试样泡孔结构与拉伸性能的变化关系研究

通过仿真分析得到超临界N2注射成型聚丙烯(PP)微孔发泡试样的泡孔结构与拉伸性能之间的关联机制,即泡孔尺寸与拉伸性能成反比关系;然后利用控制变量法进行PP微孔发泡试样的超临界N2注射成型实验,研究注气时间、注射温度、注射速率对试样泡孔结构和拉伸性能的影响规律,揭示在不同工艺参数下试样泡孔结构与拉伸性能之间的变化关系。结果表明,注气时间和注射温度下泡孔尺寸与拉伸性能的变化关系总体上符合由仿真分析得到的关联机制;随注气时间增加,泡孔结构和拉伸性能总体上劣化;注射速率对泡孔结构和拉伸性能的影响相对较小,但较高的注射速率有利于减小泡孔尺寸;与其它两种工艺参数相比,不同注射温度下泡孔结构和拉伸性能之间的变化关系比较稳定。在保持较短的注气时间和较高的注射速率下,通过调整注射温度可获得泡孔尺寸小、密度高且拉伸性能好的PP微孔发泡试样。     

加工参数对PP／木粉复合材料结构和性能的影响

将聚丙烯(PP)与处理木粉混合,经双螺秆挤出机适粒后·混入微扎发泡母粒,经单螺杆挤出机塑化和片材口模成型PP/木粉复合微孔片材试样.通过改变挤出温度、螺杆转速、口模压力降以及冷却定型条件,测定试样拉伸性能、密度、孔隙率,扫描电镜(SEM)观察试样断面形貌,研究加工参数与PP/木粉复合微孔片材结构和性能的关系.结果发现,在挤出温度180℃,螺杆转速50 r/min,高的挤出压力时,泡孔尺寸小而均匀.对片材坯料给予的冷却定型可以固定泡孔结构防止泡孔合并和过度生长及塌陷.     

微孔发泡模内表面装饰复合成型工艺参数对泡孔结构与力学性能影响

微孔发泡模内表面装饰复合成型工艺是高表观质量、轻量化塑料制品的重要成型方法,成型制品的泡孔结构与力学性能对其最终质量具有决定性影响。以典型拉伸样条为例,采用数值模拟的方法,通过对比分析不同工艺参数条件下平均气泡半径、密度和力学性能的变化规律,研究该工艺过程中主要工艺参数对泡孔结构及其力学性能的影响。结果表明,注射速率、熔体温度、超临界流体(SCF)质量分数、模具温度与充填/保压(V/P)切换时充填体积分别设置在50~80 cm~3/s、180℃、0.5%~0.8%、70℃以上与86%时,试样的泡孔结构分布和宏观力学性能最佳。通过工艺参数对泡孔结构和力学性能的影响规律研究,为优化复合成型工艺的工艺参数、获取高表观质量制品提供理论基础。     

交联剂对聚乳酸流变性能及其发泡材料泡孔结构的影响

在研究交联剂对聚乳酸(PLA)流变性能影响的基础上,采用间歇发泡方法研究交联PLA发泡材料的泡孔结构。结果表明,交联剂可提高低频区PLA的损耗角正切和复数黏度以及PLA的熔体强度和拉伸黏度。交联PLA的复数黏度高,使泡孔长大初期的长大速率较低;泡孔长大后期泡孔壁被拉伸时,熔体强度和拉伸黏度的急剧提高使泡孔壁强度增加而不会被撕裂,大大减小泡孔的合并,形成较均匀且较规则的泡孔结构。交联PLA高的熔体强度可明显减少发泡时二氧化碳扩散至空气中的量,从而增加PLA发泡样品的体积膨胀率;加入0.4 phr的交联剂时,样品的体积膨胀率最大(达41)。     

泡孔结构参数对微孔发泡聚丙烯力学性能影响

采用化学发泡法制备聚丙烯(PP)微发泡材料,研究了不同泡孔结构参数对其力学性能的影响。结果表明:微孔发泡PP材料的拉伸强度和冲击强度随着表观密度的增加而提高;随着泡孔尺寸和泡孔尺寸分散度的增大,发泡PP材料的拉伸强度和冲击强度都显著下降。     

云母粉对聚丙烯微孔发泡行为和力学性能的影响

将云母粉加入到聚丙烯(PP)中,在二次开模条件下制备微孔发泡PP/云母粉复合材料,分析了不同含量的云母粉对微孔发泡复合材料发泡行为及力学性能的影响。结果表明,当云母粉质量分数为6%时微孔发泡复合材料的泡孔尺寸最小,泡孔密度最大;随着云母粉加入量的增大微孔发泡复合材料的缺口冲击强度略有降低,拉伸强度基本保持不变。     

不同熔体强度对聚乳酸微发泡行为的影响

合适的熔体强度是取得良好发泡效果的关键。通过对熔体强度的聚乳酸(PLA)进行微发泡注射实验,对其发泡密度、泡孔尺寸及分布情况及常规力学性能进行了测试和表征。实验结果表明:不同的熔体强度会对聚乳酸的发泡行为产生不同的影响,熔融指数在11.2 g/10min时,得到PLA发泡制品最低密度值为0.0928 g/cm~3,平均泡孔直径为38.5μm,泡孔密度为2.08×106个/cm~2;随着熔体强度的降低,PLA发泡制品的平均泡孔直径先增大后减小,泡孔密度先减小后增大,PLA发泡制品的发泡密度值和常规力学性能呈现先减小后增大的变化趋势。对熔融指数为11.2 g/10min的PLA进行微发泡后具有良好的泡孔结构和综合力学性能。     

工艺条件对微孔塑料挤出成型的影响

通过CFD软件对超临界CO2/PS均相熔体在快速降压口模中流动状态的数值模拟,研究了工艺参数对CO2/PS均相熔体气泡成核的影响.研究表明:在CO2溶解度范围以内,增加CO2浓度和增大流率有利于成核更多的气泡,但不利于小尺寸泡孔的生成;在满足发泡温度条件时,降低口模温度有利于高密度小尺寸泡孔的生成;压力降或压力降率越失越有利于形成数量尽可能多、尺寸尽可能小的泡孔.     

发泡倍率对聚丙烯/纳米二氧化硅复合微孔发泡材料结构与性能的影响

采用双螺杆熔融共混法制备聚丙烯/纳米二氧化硅复合材料。用化学发泡法注塑成型制备聚丙烯/纳米二氧化硅复合微孔发泡材料。研究了发泡倍率对微孔发泡材料结构与性能的影响。结果表明:泡孔平均直径随着发泡倍率的增加先减小后增大,泡孔密度随着发泡倍率的增加先增加后减少;微孔发泡材料的缺口冲击强度随着发泡倍率的增加而增加,拉伸强度随着发泡倍率的增加而线性降低。     

不同形态的CaCO_3对聚丙烯的泡孔结构和力学性能的影响

通过熔融共混法制备聚丙烯/马来酸酐接枝聚丙烯/碳酸钙(PP/PP-g-MAH/CaCO3)复合材料母粒,利用"二次开模"法注塑成型制得PP/PP-g-MAH/CaCO3复合微孔发泡材料。通过对不同形态的CaCO3粒子对聚丙烯纳米复合材料发泡行为的影响研究,讨论了CaCO3粒子在聚合物微孔发泡中的作用机理,分析了CaCO3粒子对聚丙烯的力学性能及泡孔结构的影响规律。结果表明,不同形态的CaCO3粒子的加入都能够显著降低聚丙烯的泡孔直径和增加泡孔密度;CaCO3粒子使聚丙烯的缺口冲击强度下降;发泡材料的拉伸强度低于未发泡材料的拉伸强度。     

基于Moldex3D分析模具温度对PP发泡注塑制品的影响

对微孔发泡注塑过程进行模具温度控制,对制品进行扫描电子显微镜、弯曲强度、冲击强度、表面粗糙度测试,探讨模具温度对制品的力学性能与泡孔结构的影响。结果表明,当其他工艺参数不变时,提高模具温度,制品的泡孔更加致密,有助于提高制品的弯曲性能和冲击性能并且有助于降低制品表面粗糙度;通过Moldex3D模拟统计泡孔平均直径、密度以及尺寸标准差,验证了模具温度升高时,泡孔尺寸标准差降低,泡孔分布更加均匀;通过模拟验证了当模具温度升高时,泡孔尺寸以及制品减重比变化趋势与实验结果一致。     

SiO2粒径对PP发泡行为和力学性能的影响

通过把改性过的不同粒径SiO2以不同用量加入到聚丙烯(PP)中,制备PP/SiO2复合材料母粒,在二次开模条件下制备微发泡PP/SiO2复合材料.通过对不同粒径的SiO2粒子对PP纳米复合材料发泡行为的影响研究,讨论了超细SiO2在聚合物微孔发泡中的作用机理,分析了超细SiO2对PP的力学性能及泡孔结构的影响规律.结果表明,不同粒径的SiO2粒子的加入都能够显著降低PP的泡孔直径和增加泡孔密度;SiO2粒子使PP的缺口冲击强度升高,发泡材料的拉伸强度低于未发泡材料的拉伸强度.     

EVM/PLA共混发泡材料泡孔结构和性能的研究

以乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)和聚乳酸(PLA)共混物为基体材料,经模压发泡制备了共混发泡材料。研究了EVM/PLA不同共混比、硫化剂(DCP)、发泡剂(AC)和白炭黑用量以及不同发泡时间对EVM/PLA共混物发泡材料泡孔结构和物理机械性能的影响。结果表明,随PLA组分的减少,白炭黑和DCP用量的增加,泡孔逐渐减小,均匀度增加,孔壁增厚,材料的密度、拉伸强度和拉断伸长率呈升高趋势,发泡倍率呈降低趋势。随发泡剂AC用量的增加,泡孔壁变薄,平均泡孔尺寸变化不大,材料的密度、拉伸强度和拉断伸长率呈降低趋势,发泡倍率增加。随硫化时间的延长,泡孔尺寸变小,孔壁增厚、发泡倍率逐渐下降,拉伸强度先增大后减少,拉断伸长率先下降后上升。     

发泡工艺对超临界CO_2/PLA微孔发泡泡孔形态的影响

研究了超临界CO2/PLA微孔发泡过程中,发泡温度、饱和压力、剪切速率对聚合物PLA泡孔形态的影响。结果表明,发泡温度对泡孔形态影响很大,温度降低,熔体强度增加,泡孔塌陷和合并减少,发泡材料的泡孔密度增大,泡孔尺寸减小,但温度太低时,熔体黏度和表面张力增加,发泡样品泡孔密度较低,泡孔壁较厚;压力对发泡形态的影响也是很显著的,压力太低,CO2的溶解度小,泡孔壁厚,泡孔分布不均匀。随着压力升高,CO2的溶解度增加,发泡样品的泡孔密度增加,泡孔更加均匀;随着转子转速增加,泡孔尺寸减小,气泡成核密度增大。但是转子转速过快,泡孔沿剪切的方向被拉长,泡孔取向严重,泡体质量变差。     

非对称温度场下微孔发泡模内表面装饰复合成型工艺的翘曲变形

以拉伸试验样条为研究对象,采用正交试验设计与流动仿真计算,对非对称温度场下微孔发泡模内表面装饰复合成型工艺（MIM/IMD）中制品翘曲的影响因素进行分析,获取翘曲变形最小的最佳工艺参数组合。并对4种注射成型工艺（MID/IMD、IMD、MID、CIM）分别在X、Y、Z方向的翘曲变形仿真结果进行对比,分析不同成型工艺的翘曲变形在不同方向上的变化、泡孔半径及密度,探究微孔结构及分布对翘曲变形的影响规律。结果表明,熔体温度210 °C、注射速率55 cm³/s、充填体积98 %、超临界N₂浓度0.2 %（质量分数）、冷却时间40 s时,翘曲最小,翘曲变形最大减少3.414 mm;采用发泡工艺对制品的翘曲有一定的抑制作用;非对称温度场导致覆膜侧的泡孔尺寸及密度大于非覆膜侧,且温度较非覆膜侧高,使样条覆膜侧收缩变形慢于非覆膜侧,从而导致样条两侧产生具有向非覆膜侧内凹卷曲趋势的不均衡翘曲变形。     

聚醚酰亚胺均相成核发泡行为研究

以超临界CO₂为发泡剂,采用间歇式发泡技术制备了聚醚酰亚胺（PEI）微孔泡沫。通过改变发泡温度、发泡压力与样品浸泡时间等工艺条件,研究了PEI的均相成核发泡行为。实验还通过二次降压法制备了具有复合泡孔结构的PEI微孔泡沫材料。结果表明,复合泡孔结构提高了PEI微孔泡沫的发泡倍率,第一次压力降ΔP₁与第二次保压时间Δt₂是影响复合泡孔结构参数的重要影响因素。     

微孔发泡制备聚乳酸/天然橡胶多孔材料

聚乳酸/天然橡胶(PLA/NR)共混物通过双螺杆挤出机进行共混造粒,采用常规注塑成型得到的未发泡样条表观颜色均一。采用扫描电镜观察样条的内部结构,结果显示,PLA/NR共混物呈海-岛结构,共混物中NR颗粒分散相呈不均匀分散。拉伸测试结果显示,纯PLA的断裂伸长率低,呈脆性断裂,共混物的力学性能比纯PLA的差。以超临界CO_2流体作为发泡剂,采用微孔注塑发泡技术制备了纯PLA、PLA/NR-5%和PLA/NR-10%共混物发泡样品。扫描电镜观察显示,纯PLA发泡样的泡孔结构均匀,但是PLA/NR共混物的泡孔结构均一性较差,出现了微米级的空洞,由于PLA与NR之间较弱的界面结合力,使共混物发泡样的拉伸性能变差。     

PPS/PEEK共混物的超临界CO_2微孔发泡研究

以超临界CO2为物理发泡剂通过固态间歇发泡法制备了不同共混比例的聚苯硫醚/聚醚醚酮(PPS/PEEK)微孔材料。采用差示扫描量热法探讨了PPS/PEEK共混物的热性能,通过扫描电子显微镜观察分析了共混组成和饱和压力对微孔材料泡孔结构与分布的影响规律,并对微孔材料的冲击强度、介电常数和动态力学性能进行了研究。结果表明,共混使PPS相和PEEK相的结晶度增大,共混物中的气体饱和浓度随着PEEK组分含量的增加而增大。与纯PPS和PEEK相比,共混物中形成致密的多级泡孔结构。饱和压力越大则微孔材料的泡孔密度越大,且泡孔尺寸越小。微孔发泡使PPS/PEEK共混物的冲击强度增大,介电常数和储能模量降低。