微孔泡沫塑料制备工艺及其研究进展

介绍了微孔泡沫塑料的制备工艺,详细讨论了目前最常用的超饱和气体法中的间歇成型法、连续挤出成型法和注射成型法等3种成型工艺及研究现状。最后指出控制泡孔形态和尺寸是制备微孔泡沫塑料的关键,如何制备出泡孔尺寸小、泡孔密度大、泡孔均匀的微孔泡沫塑料是目前微孔发泡研究工作的主要目标。     

胀模工艺对微孔PLA/纳米黏土复合材料泡孔结构及性能的影响

采用胀模工艺对微发泡聚乳酸(PLA)/纳米黏土复合材料泡孔结构以及性能的影响研究。通过控制压力降速率条件,采用胀模工艺对微孔PLA/纳米黏土制品进行泡孔结构调控,研究了不同压力降速率条件下微孔PLA/纳米黏土制品泡孔结构、力学性能及表面质量的变化情况。结果表明,随着压力降速率下降,微孔形态由椭球形过渡到球形,制品芯层的平均泡孔直径、拉伸强度和拉伸模量呈上升趋势,泡孔尺寸更小的微孔PLA制品比那些尺寸大的泡孔制品的拉伸强度和拉伸模量要高。     

泡孔结构参数对微孔发泡HIPS力学性能的影响

在不同工艺条件下用化学注射成型制备了微发泡高抗冲聚苯乙烯(HIPS),分析了泡孔结构参数对HIPS力学性能的影响。结果表明,小的泡孔尺寸、泡孔密度和一致的泡孔尺寸分散度都能增强微孔发泡HIPS材料的力学性能。     

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。     

微孔发泡工艺参数对典型零件泡孔直径的影响

以中间带方孔特征的平板零件为研究对象,采用田口实验方法设计数值模拟实验,研究了各微孔发泡工艺参数对微孔尺寸的影响规律及权重。结果表明:影响泡孔直径大小的参数依次为SCF含量、熔体温度、预填充量、注射时间、模具温度。最后基于最佳工艺方案组合预测微孔直径最优值,达到改善了泡孔形态,提高微孔发泡质量的目的。     

动态发泡工艺参数对PS微孔塑料泡孔结构的影响

以超临界CO2为发泡剂,用振动诱导发泡模拟装置研究了微孔塑料动态成型过程中气体饱和压力、压力释放速率、温度、气体饱和时间、稳态剪切速率、振动等工艺参数对聚苯乙烯（PS）微孔塑料泡孔结构的影响。研究发现,PS微孔塑料试样的泡孔结构随着气体饱和压力和压力释放速率的提高而得到改善,而温度、气体饱和时间、稳态剪切速率则存在一个最佳的操作范围,在此范围内制得的PS微孔塑料试样泡孔密度最大,泡孔尺寸最小。在稳态剪切速率一定的情况下,通过施加振动可以进一步改善泡孔结构．     

工艺条件对超临界CO_2发泡材料泡孔结构的影响

微孔发泡材料的泡孔结构主要采用泡孔尺寸和泡孔密度来表征。泡孔尺寸一般使用SigmaScan和Image-pro两种图像分析软件测量,而泡孔密度主要用Kumar法和初始未发泡试样泡孔密度计算法计算。工艺条件的不同,特别是发泡温度、饱和压力、发泡时间、添加成核剂、引入另一聚合物相等工艺条件的改变,都会对发泡材料的泡孔形貌产生影响。发泡温度和饱和压力对泡孔形貌的影响尤甚,并且对泡孔结构的影响趋势是相同的,即随发泡温度或饱和压力的增加,泡孔结构由好变差,存在最佳值。加入合适的成核剂及引入另一聚合物相,亦能起到促进发泡的效果。     

模压成型ABS微孔发泡材料的研究

采用化学交联模压法制备了丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)微孔发泡材料,研究了发泡温度、发泡压力、发泡时间等加工参数对泡孔性能的影响,采用力学测试方法、扫描电子显微镜(SEM)研究了ABS微孔发泡材料的力学性能和泡孔形态。研究结果表明,当发泡温度为170℃、发泡压力为10 MPa、发泡时间为12 min时,制得的ABS微孔发泡材料泡孔尺寸、泡孔密度适中,表观密度最小,同时具有较好的冲击强度。在此模压工艺参数下,材料的平均泡孔直径约为50μm,泡孔密度约为3.2×108个/cm3,满足工业上微孔发泡材料泡孔密度的要求。     

PVC微孔塑料加工工艺与泡孔结构及耐热性关系研究

以超临界CO2为发泡剂,用动态发泡实验装置在不同的发泡温度、气体饱和压力及振动频率和振幅等加工工艺条件下制备了聚氯乙烯(PVC)微孔塑料。研究发现,发泡温度存在着一个最佳温度范围,使得泡孔密度最大、泡孔尺寸最小;气体饱和压力越大,泡孔结构越好;当剪切速率较低时,在发泡过程中施加强振动作用能显著提高泡孔密度,减小泡孔尺寸,当剪切速率较高时,施加较弱的振动作用即可改善泡孔形态,而施加较强的振动作用可能会产生较大的剪切热和脉动剪切应力,从而破坏泡孔结构;PVC微孔塑料的维卡软化温度与泡孔结构有着密切的关系,泡孔密度越大、泡孔尺寸越小,维卡软化温度就越高。     

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。     

微孔泡沫塑料注射成型工艺优化

结合CAE和TaguchiDOE技术研究了工艺参数对注射成型微孔(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)泡沫塑料泡孔直径的影响。结果表明,CAE和TaguchiDOE技术是研究工艺参数对制品质量的影响并优化工艺参数的有效工具;在所研究的工艺范围内,熔体温度和注射时间对泡孔直径有较强的影响;而注塑压力和模具温度对泡孔直径的影响较弱;通过减少注射时间、提高熔体温度和注塑压力可增大泡孔直径。     

熔体温度对水穿透行为影响的可视化研究

利用水辅助注塑可视化模具和自主研发的注水系统,以聚苯乙烯(PS)为原料,对不同熔体温度下的水辅助熔体流动充模的过程进行了观察,并研究了水的穿透行为。结果表明：熔体温度低,水前缘熔体的惯性力增大,产生"折线"水道,水在后半模腔熔体的穿透中,水前缘速度与水前缘熔体速度相近;熔体黏度高,水前缘速度大于水前缘熔体速度;熔体温度越高,射流穿透的时间越长,水在前半模腔穿透用时越少。     

Microstructure and tensile properties of injection molded thermoplastic polyurethane with different melt temperatures

The use of injection molding technology to prepare heterogeneous interlayer film of laminated glass holds strong applicable potential. This article aims to investigate the effects of melt temperature and melt flow on the microstructure evolution and tensile properties of thermoplastic polyurethane (TPU) specimens during the injection molding process. The tensile properties of the TPU specimens show dependency on the melt temperature and melt flow direction. The results of birefringence indicate that melt flow and lower melt temperature induce higher stretching deformation of the molecular chain network. Small-angle X-ray scattering analysis approves that besides the melt temperature and flow direction, the testing position on the cross section of the specimen has great influence on the microstructure of the TPU sheet. Further analysis and conclusions can be made using wide-angle X-ray scattering method. The above results demonstrate that both the tensile properties and microstructure of the injection molded TPU specimens tend to be isotropic with the increase of melt temperature. © 2020 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2020 , 137, 48891.     

工艺参数对动态注塑成型制品品质的影响

采用聚丙烯(PP)材料,应用Taguchi DOE技术进行振动注塑成型正交实验,研究了工艺参数对制品成型收缩率和制品质量的影响。利用各振动频率段的较优参数组合,比较了振动条件下和稳态下的制品收缩率和制品质量。结果表明:制品的成型收缩率随着熔体温度的升高而降低,随着注射速率的增加而降低;制品质量随着熔体温度的升高而减小,随着注射速率的增大而增加;振动降低了制品成型收缩率,提高了制品质量。     

CAE技术在电热水壶外壳注塑模设计中的应用

借助CAE技术设计了哈夫结构的电热水壶注塑模。通过最佳浇口位置分析并结合制件结构,确定了在制件顶端采用两点进胶方式;通过成型窗口分析确定了制件成型工艺参数组合为：模温45 ℃、料温235 ℃、注射时间1 s;通过充填分析查看了制品充填的品质及注射压力、锁模力的需求;通过冷却分析优化了冷却系统的布置。最后基于CAE分析结果进行了模具的总体结构设计。实践表明,CAE技术的应用能提高模具设计的合理性及效率,产品质量较高。     

An experimental and theoretical investigation of transient melt temperature during injection molding

An in-depth study of the effect of molding parameters on melt temperature was carried out, in which the melt temperature was measured with infrared probes. The effect of screw speed, back pressure, shot size, and polymer viscosity on melt temperature during plastication was determined. The melt temperature was not constant during injection, and was found to be as much as 44°C above the barrel temperature. The temperature rise results from viscous dissipation during plastication and adiabatic compression during injection. Measured temperatures are in qualitative agreement with a first order model of the process.     

薄壁塑件注射成型翘曲变形的工艺优化

本文以注射成型照相机前壳为研究对象,以注塑成型中的翘曲量为优化目标,利用正交试验结合CAE模拟技术,研究模具温度、熔体温度、注射时间、保压时间、保压压力和冷却时间对制品翘曲的影响规律。用均值分析法得到最小翘曲变形的一组优化工艺参数组合,并进行CAE模拟验证。再运用方差分析确定各个工艺参数对翘曲变形的影响程度。     

Research on a New Variotherm Injection Molding Technology and its Application on the Molding of a Large LCD Panel

The polymer injection products produced by using the current injection molding method usually have many defects, such as short shot, jetting, sink mark, flow mark, weld mark, and floating fibers. These defects have to be eliminated by using post-processing processes such as spraying and coating, which will cause environment pollution and waste in time, materials, energy and labor. These problems can be solved effectively by using a new injection method, named as variotherm injection molding or rapid heat cycle molding (RHCM). In this paper, a new type of dynamic mold temperature control system using steam as heating medium and cooling water as coolant was developed for variotherm injection molding. The injection mold is heated to a temperature higher than the glass transition temperature of the resin, and keeps this temperature in the polymer melt filling stage. To evaluate the efficiency of steam heating and coolant cooling, the mold surface temperature response during the heating stage and the polymer melt temperature response during the cooling stage were investigated by numerical thermal analysis. During heating, the mold surface temperature can be raised up rapidly with an average heating speed of 5.4°C/s and finally reaches an equilibrium temperature after an effective heating time of 40 s. It takes about 34.5 s to cool down the shaped polymer melt to the ejection temperature for demolding. The effect of main parameters such as mold structure, material of mold insert on heating/cooling efficiency and surface temperature uniformity were also discussed based on simulation results. Finally, a variotherm injection production line for 46-inch LCD panel was constructed. The test production results demonstrate that the mold temperature control system developed in this study can dynamically and efficiently control mold surface temperature without increasing molding cycle time. With this new variotherm injection molding technology, the defects on LCD panel surface occurring in conventional injection molding process, such as short shot, jetting, sink mark, flow mark, weld mark, and floating fibers were eliminated effectively. The surface gloss of the panel was improved and the secondary operations, such as sanding and coating, are not needed anymore.     

薄壁塑件注射成型翘曲变形的工艺优化

本文以注射成型照相机前壳为研究对象,以注塑成型中的翘曲量为优化目标,利用正交试验结合CAE模拟技术,研究模具温度、熔体温度、注射时间、保压时间、保压压力和冷却时间对制品翘曲的影响规律。用均值分析法得到最小翘曲变形的一组优化工艺参数组合,并进行CAE模拟验证。再运用方差分析确定各个工艺参数对翘曲变形的影响程度。     

聚合物水辅共注成型过程数值模拟研究

提出了一种新型水辅共注成型工艺,并针对其成型过程的特点,采用体积加权平均的指导思想,建立了描述水辅共注成型充模流动过程的全三维、纯黏性、瞬态、非等温理论模型,并基于这一理论模型,通过有限元数值模拟,开展了水辅共注成型过程的数值模拟研究,并研究了熔体注射温度对水辅共注成型过程的影响规律,结果表明:注水温度对芯层的穿透深度和宽度基本没有影响,而水的穿透深度随着注水温度增加而增加,还基于流变学理论,揭示了其影响机理。