对塑料发泡膨胀过程气泡振动的研究

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.     

微孔塑料挤出成型中气泡长大过程的数值模拟

选用广义牛顿流体等温条件下气泡长大的细胞模型,并利用Polyflow软件的用户自定义模块编制发泡成型口模中泡孔半径及熔体密度的计算模块,可实现微孔塑料挤出口模中气泡长大过程的数值模拟。     

振动力场下PS气泡形态研究

研究了不同力场不同工艺参数下聚苯乙烯微孔发泡加工.结果表明,压力是增加成核密度的最重要条件,温度是CO2气泡长大的主要动力,当加入振动场时,加速了CO2气体的扩散和溶解,所以振动增加了成核的同时也减小了微孔发泡温度区间,使得工艺参数更难控制.     

聚丙烯/聚乙烯共混物超临界流体微孔发泡中黏弹性对泡孔结构的影响

密度低、刚度-质量比高、冲击强度高等优点使微孔发泡塑料越来越多地应用在工程领域,然而微孔塑料加工中依旧存在着一些困难需要解决,尤其是如何控制泡孔形态.文章采用4种不同熔体指数的聚乙烯(PE)分别对PP进行共混改性,并测量其流变性能,然后利用高压釜进行微孔发泡,旨在研究不同发泡压力下,熔体黏弹性对泡孔形态的影响.结果显示熔体强度和黏度低会使泡孔结构变差,尤其在较高的发泡压力下;而较大的熔体弹性和熔体强度更有利于形成较好的泡孔结构.     

PS/超临界CO2微孔塑料挤出成型中温度对气泡成核的影响

通过计算流体动力学软件对聚苯乙烯（PS）／超临界CO2均相熔体在快速降压口模中流动状态的数值模拟,研究了口模温度对PS／CO2均相熔体气泡成核的影响。结果表明,当其它工艺条件不变、口模温度在微孔塑料发泡温度以上时,口模温度越低,越有利于微孔发泡,即形成小尺寸、大密度的泡孔。     

纳米碳酸钙含量对PS发泡塑料泡孔形态的影响

在PS中加入不同含量的纳米碳酸钙作为成核剂,用自制的动态发泡模拟机研究了纳米碳酸钙含量对PS发泡塑料泡孔形态的影响。研究发现,加入不溶性的纳米碳酸钙后,PS泡孔成核更容易;并且PS中纳米碳酸钙含量的不同会影响泡孔的形态。当含量低于3％(质量分数,下同)时,纳米碳酸钙含量越高,越有利于气泡成核;而含量超过3％时,则泡孔分布变得严重不均,泡孔合并现象严重,减小了泡孔密度。当含量为3％时,制得的发泡塑料泡孔密度为8．3×107个/cm3,泡孔直径为20μm。在成型过程中施加振动进行初步实验,发现振动有利于成核剂在熔体中的分散。在纳米碳酸钙含量为3％、振幅为25 μm、振频为2．5 Hz时,制得了泡孔密度为8．7×107个/cm3、泡孔直径为17 μm的发泡塑料。     

聚丙烯发泡塑料挤出胀大行为的实验研究

使用HAAKE挤出流变仪研究了聚丙烯发泡塑料挤出胀大行为，考察了毛细管数、螺杆转速和温度等参数与PP发泡塑料挤出胀大的关系，同时指出气泡的存在对发泡制品挤出胀大有较大影响，分析了气泡体积的大小等对PP发泡塑料的挤出胀大的影响。     

基于CAE技术消除PP带铰链瓶盖的气泡

通过对带铰链瓶盖的注射成型过程进行模拟分析,发现成型瓶盖主体的型腔中的气体未能及时排出,压缩气体阻碍了熔体在瓶盖主体侧壁的填充而在制品上留下凹坑;压缩气体的最高温度为635.9℃,远高于聚丙烯(PP)的分解温度,与气体接触的部分熔体灼烧、分解,造成了瓶盖主体侧壁的部分塑料变色.研究发现,通过增加瓶盖主体底部的壁厚,可以改变熔体的充模流动路径,有效地排出型腔中的气体,消除制品上的气泡,得到合格的制品.     

聚苯乙烯/CO2发泡体系的气泡生长过程模拟

以聚苯乙烯/CO2发泡体系为研究对象,利用细胞模型推导出了基于牛顿流体本构方程、幂律流体本构方程、dewitt黏弹性本构方程3种本构方程的气泡生长数学模型,通过比较分析得出了最适合该发泡体系的气泡生长模型,并研究了熔体弹性和非牛顿性质等物性参数对气泡生长过程的影响。结果表明,dewitt模型能更加准确地反映实际的气泡生长的过程;聚合物熔体弹性在生长初期对气泡生长有明显的促进作用;聚合物熔体的非牛顿性质对于气泡生长全过程都有影响。     

本征特性对聚苯乙烯及聚丙烯发泡行为的影响

以化学发泡注塑成型技术为主线,在二次开模条件下制备微发泡聚苯乙烯（PS）及微发泡聚丙烯（PP）;通过流变性、加工性分析了树脂本征特性对PS及PP发泡行为的影响。结果表明：本征特性对气泡的长大和定型过程、气体扩散具有明显的影响;熔体强度越高的材料,阻碍泡孔长大的趋势越明显,所得到的泡孔越细小而均匀;PS具有合适的熔体强度和熔体流动速率（MFR）,发泡质量较理想,泡孔直径和泡孔密度分别为41.4μm、8.7×106个/cm3;PP（K9026）熔体强度较低,而熔体流动速率过大,发泡质量明显降低,泡孔直径和泡孔密度分别为65.94μm、5.82×105个/cm3。     

超临界CO2发泡微孔塑料挤出成型中气泡核自由长大过程的数学模型和数值模拟研究

利用CO2超临界法进行发泡是目前塑料发泡研究和应用领域中较为热门的一个方面.研究探讨了超临界CO2/PS微孔塑料挤出成型中气泡核自由长大的机理,选用球形模型为表征气泡长大的物理模型,利用Dewitt本构方程、守恒定律和理想气体状态方程,研究探讨了气泡核自由长大阶段的数学模型,并对数学模型进行了求解和实验验证.