南通PP物理發(fā)泡廠家
發(fā)布時間:2023-02-22 01:19:28南通PP物理發(fā)泡廠家
聚丙烯(PP)珠粒發(fā)泡材料具有優(yōu)異的耐熱、隔音运准、抗沖擊以及耐化學腐蝕等性能幌氮,近年來被廣泛應用在包裝、建筑胁澳、汽車等行業(yè)该互。PP在其熔點溫度附近的熔體強度會急劇下降,低熔體強度導致其難以得到好的泡孔結構韭畸,所以PP珠粒發(fā)泡的技術難度大宇智,目前只有少數(shù)國家掌握了PP珠粒發(fā)泡的技術,因此PP珠粒發(fā)泡的研究受到了國內外的廣泛關注胰丁。文中從制備工藝随橘、發(fā)泡裝備、性能改進锦庸、表征方法等方面綜述了近年來國內外PP珠粒發(fā)泡的研究動態(tài)机蔗,并對該領域今后的研究方向進行了展望聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯(PP)珠粒發(fā)泡材料具有質輕、抗沖緩震甘萧、耐腐蝕萝嘁、隔熱隔音等優(yōu)良的特性,與傳統(tǒng)的直接成型工藝相比扬卷,PP珠粒發(fā)泡的優(yōu)勢在于它的自由成型性酿愧,發(fā)泡珠粒均勻的尺寸與穩(wěn)定的發(fā)泡倍率使其非常適合模塑成型,可以生產(chǎn)具有復雜幾何結構以及高維尺寸精度的制品邀泉。早實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的珠粒發(fā)泡產(chǎn)品是聚苯乙烯 發(fā)泡珠粒(EPS)嬉挡,其次是聚乙烯發(fā)泡珠粒(EPE)與聚丙烯發(fā)泡珠粒(EPP)钝鸽。其中,EPP的熱穩(wěn)定性要優(yōu)于EPE庞钢,抗沖擊性能要優(yōu)于 EPS拔恰,此外其耐老化、耐腐蝕性也非常優(yōu)異基括,是非常環(huán)保的材料颜懊,因此 EPP被廣泛應用于包裝、建筑风皿、汽車等行業(yè)河爹,特別是在汽車行業(yè) 的需求增長十分迅速。鑒于世界各國對EPP材料研究的重視桐款,本文從EPP的生產(chǎn)工藝咸这、裝備、性能改進以及表征手段等方面介紹了近年來EPP的研究進展與動態(tài)魔眨。 聚丙烯發(fā)泡珠粒制備聚丙烯發(fā)泡機理 PP 珠粒發(fā)泡的機理為過飽和氣體法媳维。如下圖所示,注入的發(fā)泡劑在高溫或高壓環(huán)境下溶解在聚合物熔體中形成飽和的均相體系遏暴,然后通過快速卸壓或者溫度驟升造成熱力學的不穩(wěn)定來形成過飽和體系侄刽,這個階段中PP基體與溶解在其中發(fā)泡劑發(fā)生相分離,氣泡開始成核并大量生長朋凉,穩(wěn)定后經(jīng)冷卻定型成為發(fā)泡珠粒州丹。聚丙烯發(fā)泡珠粒的生產(chǎn)方法目前工業(yè)化生產(chǎn)EPP的工藝有2種:一種是反應釜法,反應釜法也是目前應用廣泛的EPP的工業(yè)化生產(chǎn)工藝;另一種是擠出法工藝杂彭,相對于工藝成熟的反應釜法而言墓毒,擠出法目前工業(yè)化并不廣泛。反應釜法: 反應釜法是將 PP 顆粒與助劑混合 造粒后放入反應釜中盖灸,升高溫度并通入物理發(fā)泡劑使釜內壓力升高,在一定的發(fā)泡溫度下保壓一段時間后打開泄壓閥門快速卸壓即得到發(fā)泡珠粒磺芭。根據(jù)反應釜 中分散介質的不同赁炎,又可分為無水法與有水法2種:前者的反應釜中不加入液體的分散介質,PP顆粒會堆積在一起使發(fā)泡劑難以均勻溶解到每個顆粒中钾腺,所以為了使發(fā)泡劑更好地溶解徙垫,釜內壓力一般需要在10MPa以上;后者是先將PP顆粒分散在水中,發(fā)泡劑能均勻溶解在PP 顆粒中放棒,所需壓力約2~6MPa姻报。反應釜法的優(yōu)點是工藝條件容易控制、發(fā)泡倍率高间螟、泡孔結構好吴旋、可二次發(fā)泡损肛,缺點是間歇式生產(chǎn)導致成本較高。有專利介紹此生產(chǎn)工藝能夠生產(chǎn)密度低于 0.045 g/cm3荣瑟、平均泡孔直徑為 200μm的EPP治拿。這種方法是將尺寸均一的顆粒加入反應釜中,升溫到稍低于發(fā)泡的溫度笆焰,保溫一段時間后再升溫到發(fā)泡溫度劫谅,繼續(xù)保溫一段時間,打開高壓釜放出分散體到大氣中嚷掠,放出物料的同時繼續(xù)通入氮氣使釜中壓力保持在放出物料前的壓力捏检。后將得到的發(fā)泡珠粒洗滌、離心分離后在空氣中靜置老化不皆,這是目前工業(yè)化成熟的EPP生產(chǎn)工藝贯城。改進生產(chǎn)設備的結構也能在一定程度上改善EPP的性能。Hossieny等采用 CO2為發(fā)泡劑用下圖中的實驗設備制備了 EPP粟焊,該設備在反應釜下端加裝了一個排料口模冤狡,卸壓時PP通過排料口模進入收集裝置中,實驗研究了發(fā)泡過程中的泡孔形態(tài)與熔融项棠、結晶行為以及口模長度對發(fā)泡倍率的影響悲雳。結果表明,由于熔融雙峰中的高溫熔融峰區(qū)域焓值的減少香追,增加飽和壓力會提高發(fā)泡珠粒的體積膨脹比合瓢,密度降低;而增加口模的長度則會減小其體積膨脹比,密度增加透典。國內武漢德冠新材科技有限公司開發(fā)出了實驗室用商品化的釜壓發(fā)泡系統(tǒng)晴楔,發(fā)泡系統(tǒng)結構分反應釜與收集釜,資料顯示能制備出發(fā)泡倍率8~60倍的發(fā)泡珠粒峭咒。如何拓寬PP的發(fā)泡溫度區(qū)間以及壓縮釜壓發(fā)泡流程的時間也是研究的重點方向税弃。丁杰等采用CO2 作發(fā)泡劑,用下圖中的無水法發(fā)泡裝置制備了小泡孔直徑為 9.55μm凑队,泡孔密度小于1.5×109cm-3的EPP则果。其工藝改進在于在降溫到發(fā)泡溫度的過程中保持釜內飽和壓力不變,恒溫一段時間后再放出珠粒進行冷卻漩氨,其PP的發(fā)泡溫度區(qū)間約50℃西壮,工藝流程時間約為 2.5 h。反應釜法重要的工藝在于要使發(fā)泡劑能充分溶解到 PP顆粒中叫惊,所以其關鍵控制條件有反應釜的溫度款青、壓力以及保壓時間等,適當?shù)匮娱L保壓時間與增大壓力能有效促進發(fā)泡劑的溶解霍狰。目前反應釜法的工 藝已經(jīng)比較成熟抡草,但其高成本也限制了 EPP 的廣泛應 用饰及,探索新的生產(chǎn)工藝條件和生產(chǎn)裝備來降低其成本是今后研究所需解決的問題。擠出法: 擠出法生產(chǎn)EPP是在傳統(tǒng)擠出發(fā)泡 裝置后連接一個水下切粒裝置渠牲,如下圖旋炒。PP顆粒與發(fā)泡劑等助劑經(jīng)過擠出機均勻混合后在口模出口處由于壓力驟降而發(fā)泡,發(fā)泡的材料通過水下切粒裝置被切割定型成尺寸均一的發(fā)泡珠粒签杈。擠出法可連續(xù)生產(chǎn)瘫镇、效率高、珠粒尺寸均勻答姥,缺點是生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)難以控制铣除,此外由于PP在溫度低于熔點時幾乎不流動,而當溫度高于熔點后鹦付,熔體強度又急劇下降尚粘,所以適宜的發(fā)泡溫度區(qū)間很窄(約為4℃),擠 出法對 PP 的熔體強度要求較高敲长,一般要用改性的熔體強度較高的 PP郎嫁,這些缺點限制了擠出法的應用與發(fā) 展。擠出法生產(chǎn)是目前也有比較成熟的擠出法生產(chǎn)工藝祈噪。采用丁烷作發(fā)泡劑泽铛,高熔體強度聚丙烯(HMSPP)為原料,可以生產(chǎn)發(fā)泡倍率約60倍辑鲤,直徑為3~5mm盔腔,密度為15~100kg/m3的EPP,便由于后期成型蒸汽壓力較大月褥,而大規(guī)模推廣受到限制弛随。在PP中加入無機填料能夠增強 PP 的熔體強度,得到更好的泡孔結構宁赤,從而改進EPP的性能舀透。Nofar等采用5%的超臨界CO2作發(fā)泡劑,用單螺桿擠出發(fā)泡加入了納米粘土的均聚線性聚丙烯(LPP)决左,得 到了發(fā)泡倍率為20倍愕够,泡孔密度為108~109cm-3的發(fā)泡材料。實驗表明哆窿,納米粘土的加入不但能夠顯著改善LPP的熔體強度链烈,降低其擠出發(fā)泡的工藝難度厉斟,還能夠增加氣泡成核點挚躯,誘導發(fā)生異相成核,從而得到泡孔密度擦秽、體積膨脹比都較大的 EPP码荔。采用雙階擠系統(tǒng)能夠使PP與發(fā)泡劑得到更好的塑化與混合漩勤,此外還能夠更好的控制擠出發(fā)泡過程中各階段的溫度,缺點是設備成本較高缩搅。Lee等采用下圖中的雙階擠出系統(tǒng)越败,用不同劑量的超臨界 CO2(Wt=1%、3%硼瓣、5%)作發(fā)泡劑擠出發(fā)泡非交聯(lián)的HMSPP究飞,研究表明,擠出發(fā)泡的倍率與熔體溫度呈“山”形關系堂鲤,此外終的泡孔密度與發(fā)泡倍率會隨著釋壓速率的增大而增加亿傅。另外,隨著CO2 注入量的增加瘟栖,聚丙烯發(fā)泡材料的體積膨脹比增加葵擎,但泡孔密度則是先增大后減小。擠出法生產(chǎn) EPP作為連續(xù)半哟、高效的生產(chǎn)工藝酬滤,是今后 EPP生產(chǎn)的發(fā)展方向。目前需要解決的問題在與開發(fā)適用于擠出發(fā)泡的低成本高熔體強度的PP寓涨,此外新型物理發(fā)泡劑超臨界 CO2的應用也是今后的發(fā) 展方向盯串,超臨界流體發(fā)泡劑的高溶解性可以縮短聚合物/氣體體系的飽和時間,增加成核密度缅茉,得到微孔的發(fā)泡材料嘴脾。其中超臨界CO2的實現(xiàn)條件(tc=30.98℃,pc=7.4MPa)是接近聚丙烯發(fā)泡條件的超臨界流體發(fā)泡劑蔬墩,此外其還具有無毒译打、不易燃、化學惰性等優(yōu)點拇颅,近年來受到了廣泛的關注奏司,是替代傳統(tǒng)化學發(fā)泡劑的選擇。丙烯發(fā)泡珠粒改性 PP 泡沫材料由于使用場合的不同樟插,對性能的要求也不同韵洋,例如包裝材料需要良好的抗沖緩震性能,建筑材料則需要良好的隔音黄锤、隔熱性能搪缨,而汽車部件則需要更好的剛性等,通常需要對EPP的性能進行改進來適 應不同的需求鸵熟。改進EPP性能的方法有2種:一是改進生產(chǎn)工藝副编,二是對 PP 原料進行改性。前者主要是通過改進生產(chǎn)中的工藝流程流强、控制條件或者發(fā)泡裝備等來改進 EPP 的性能痹届,這些手段可以有效地調節(jié) EPP 的結構與形態(tài)呻待,有利于得到泡孔直徑更小、發(fā)泡倍率越大的產(chǎn)品队腐,但由于對材料本身的改變不大蚕捉,所以對 EPP力學性能的改善作用有限;而后者則是通過改性PP原料 進而改進終的 EPP 產(chǎn)品的性能,PP 的改性方法主要有化學交聯(lián)柴淘、物理共混迫淹、熔融支化等,通過對原料的改性为严,不但能夠提高其熔體強度千绪、降低其發(fā)泡難度、得到更好的泡孔結構梗脾,同時也能有目的地改進EPP的力學性能荸型,所以 PP 的改性也是目前研究的熱門方向。為了提高EPP的發(fā)泡倍率與彈性炸茧、改善其緩沖性能瑞妇,有企業(yè)改進了釜壓生產(chǎn)工藝。首先在顆粒從反應釜中放出之前提高釜內的壓力梭冠,其次是將顆粒從反應釜中放出的同時使其與飽和蒸汽充分接 觸;前者使顆粒的受力增加辕狰,避免了顆粒在管道中粘結,此外反應釜內蒸汽的閃蒸作用有助于顆粒的進一步膨脹控漠,后者會使顆粒的冷卻速率變緩蔓倍,顆粒表面與內 部充分冷卻凝固,提高珠粒的尺寸穩(wěn)定性盐捷。此工藝可以制備密度為 0.11~0.30g/cm3 偶翅,發(fā)泡倍率為30~60,閉孔含量為90% 碉渡,泡孔尺寸為150~300μm的EPP聚谁。將 PP 與無機物或者某些塑料基體共混是常用 的改性方法,丁杰等研究了納米碳酸鈣的加入對 EPP 的影響滞诺,納米碳酸鈣的比表面積大形导,在發(fā)泡過程在 能起到異相成核的作用,從而使 EPP 的泡孔密度增大习霹,泡孔直徑減小;但同時也會使 PP 的發(fā)泡溫度區(qū)間 變窄朵耕。Zhang 等分別用 3 種多官能團單體--己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、三烯丙基異氰脲酸酯(TAIC) 與季戊四醇四甲基丙烯酸酯(PETMA)來改性聚丙烯淋叶,并用偶氮二甲酰胺(AC)作發(fā)泡劑發(fā)泡改性 PP阎曹。實驗 表明三者都能使聚丙烯出現(xiàn)接枝或者交聯(lián)結構從而增 強線性聚丙烯的熔體強度,對比而言,HDDA 改性的聚丙烯發(fā)泡效果芬膝,其泡孔的結構尺寸以及發(fā)泡倍率都較好。
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年來綜合性能優(yōu)異形娇、可回收易降解的聚丙烯發(fā)泡材料已成為泡沫塑料家族中的“新寵”锰霜,是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種。超臨界二氧化碳(CO2)發(fā)泡聚合物技術是制備聚丙烯微孔發(fā)泡材料的關鍵核心技術桐早,近日華東理工大學化工學院趙玲教授團隊在該技術領域取得了實質性突破癣缅,成功開發(fā)了高性能聚丙烯微孔發(fā)泡材料綠色制備過程的優(yōu)化和強化技術。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩大類哄酝∮汛妫化學發(fā)泡劑存在化學殘留、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點;物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對臭氧層有破壞作用陶衅,已逐漸被禁止和限制使用;而一些新型氟碳氫化合物的全球變暖潛能值仍相對較高屡立,烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑搀军,超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術作為綠色制造技術膨俐,已被工信部列入我國優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)關鍵共性技術,而且CO2進入聚合物后會引起熔點罩句、表面張力和黏度下降焚刺、結晶行為改變等一系列變化,可以制備微孔甚至納米泡孔材料门烂。丙烯微孔發(fā)泡丙烯是結晶聚合物乳愉,低溫固態(tài)發(fā)泡受結晶限制,很難制備高發(fā)泡倍率產(chǎn)品;高溫發(fā)泡聚合物熔體強度不夠無法保持完整泡孔屯远,可操作窗口窄蔓姚。因,大規(guī)模制造具有穩(wěn)定均勻泡孔形貌和外形尺寸的高發(fā)泡倍率微孔材料難度大慨丐。為了攻克這一難題赂乐,趙玲團隊聯(lián)合無錫會通、中石化北化院咖气、浙江新恒泰挨措、鎮(zhèn)海煉化等單位,在合適物料體系崩溪、可控工藝過程和高效工業(yè)裝備等方面開展了超臨界CO2發(fā)泡聚丙烯的優(yōu)化浅役、強化和工程化等系列工作,形成了“適合超臨界CO2發(fā)泡的聚丙烯專用料”“分步/分段發(fā)泡新工藝”“優(yōu)化構建流場結構實現(xiàn)高效規(guī)模制備”三大技術創(chuàng)新伶唯。趙玲介紹觉既,在低于流動溫度的可變形區(qū)發(fā)泡,既可突破結晶的制約,又能保證發(fā)泡材料微孔結構和外形尺寸穩(wěn)定成型瞪讼【基于這一發(fā)泡機制,他們開發(fā)了兼具較寬發(fā)泡溫度窗口和較強的CO2溶解擴散能力的聚丙烯發(fā)泡專用料符欠,以及能改善泡孔結構和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑嫡霞。CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率,氣泡成核和生長的分段實施減小了高壓設備體積;同時釜壓發(fā)泡希柿、模壓發(fā)泡等高壓設備和聚合物預成型體的結構優(yōu)化設計诊沪,保證了均勻的壓力場、溫度場和速度場曾撤,實現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔發(fā)泡材料的規(guī)模制造和柔性生產(chǎn)端姚。利用上述創(chuàng)新技術,項目團隊建設了2套年產(chǎn)3萬立方米模壓發(fā)泡裝置挤悉,實現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套渐裸、優(yōu)化改造了3套年產(chǎn)4萬~6萬立方米的釜壓發(fā)泡裝置,生產(chǎn)效率提高25%装悲,成品率提高到99%以上橄仆,發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn),2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元衅斩、利稅1.09億元盆顾。此外,該團隊已獲得授權發(fā)明專利8件畏梆、實用新型專利8件;相關研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文您宪。趙玲表示,超臨界CO2模壓發(fā)泡技術通用性強奠涌,除聚丙烯外宪巨,還可用于聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡材料的生產(chǎn),多種熱塑性聚合物及其復合材料的中試已經(jīng)完成溜畅。采用該技術生產(chǎn)的聚丙烯發(fā)泡專用料捏卓,除可應用于汽車零部件和內飾、緩沖包裝等傳統(tǒng)領域慈格,還可滿足兒童玩具怠晴、食品、醫(yī)療浴捆、家居用品等領域對綠色材料的需求蒜田。由于微孔賦予了聚丙烯獨特的性能,聚丙烯微孔發(fā)泡材料還可應用于更多的新興領域选泻,如新能源汽車動力電池墊片冲粤、5G通信微波中繼天線罩美莫、高檔汽車音響振膜、防彈衣背板等梯捕。
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利用化學改性非交聯(lián)法和單螺桿擠出機厢呵,采用一步法擠出工藝研制了汽車內飾用聚丙烯(PP)微發(fā)泡料。以均聚PP和共聚PP為基礎樹脂傀顾,考察了影響PP發(fā)泡的主要因素(如引發(fā)劑襟铭、發(fā)泡劑的用量、擠出溫度等)锣笨。結果表明,具有良好性能的PP微發(fā)泡專用料的配方(質量份數(shù)):均聚PP為40.00份道批,共聚PP為60.00份错英,過氧化二特丁烷為0.18份,過氧化二異丙苯為0.02份隆豹,改性劑為0.50份椭岩,碳酸鈣為0.50份,發(fā)泡劑AC為 0.40份璃赡。以其制備的微發(fā)泡片材泡孔直徑小于50μm判哥,泡孔密度可達個/cm3。關鍵詞: 聚丙烯 微發(fā)泡 汽車內飾件 專用料 聚丙烯(PP)發(fā)泡材料具有質輕碉考、耐高溫塌计、綠色環(huán)保、易注射成型侯谁、成型周期短和成本低等優(yōu)點锌仅。隨著汽車輕量化的發(fā)展,PP發(fā)泡材料在汽車內飾件上的應用越來越多墙贱。普通 PP發(fā)泡制品表觀質量不理想热芹,僅適用于需表面附皮的高端車,汽車用PP發(fā)泡材料主要為質量更好的 化學微發(fā)泡材料[1-3]惨撇∫僚В化學微孔發(fā)泡材料的泡孔是直徑為十幾到數(shù)十微米,封閉微孔泡以小于50μm 為佳魁衙。目前國內行業(yè)實際生產(chǎn)水平大多在80~350μm报腔,國外也只有美國、意大利剖淀、日本等少數(shù)幾個國家能生產(chǎn)榄笙。本工作利用化學改性非交聯(lián)法,以均聚PP和共聚PP共混物為基礎樹脂祷蝌,采用一步法工藝研制出了性能符合相關指標要求的汽車內飾件用 PP 低 倍微發(fā)泡專用料茅撞,以其制備的微發(fā)泡片材泡孔直徑小于50μm,泡孔密度可達個/cm3。聚丙烯微孔發(fā)泡1 試驗部分1.1 主要原料 均聚PP(記作 PP1)米丘,熔體流動速率(MFR)為3.0g/(10min)剑令,中國石化齊魯分公司;共聚PP(記作PP2)拄查,MFR為2.0g/(10min)吁津,中國石化齊魯分公司;抗氧劑堕扶,168和1010碍脏,上海汽巴高橋化學有限公司;過氧化二特丁烷(DBP)稍算,過氧化二特丁烷(DBP)典尾,過氧化二異丙苯(DCP),二乙烯基苯糊探,偶氮二甲酰胺(發(fā)泡劑AC)钾埂,液體石蠟,江蘇強盛功能化學股份有限公司科平;發(fā)泡改性劑DMS-10褥紫,自制。1.2 儀器設備 RC300C型轉矩流變儀瞪慧,德國HAAKE公 司髓考;CMT450料試驗 機,天水三斯有限公司弃酌;∮25單螺桿擠出機绳军,德國BRABENDER公司;AH-2奧林巴斯顯微鏡矢腻,日本奧林巴斯公司门驾。1.3 試樣制備工藝 混料:將樹脂、過氧化物多柑、改性劑奶是、抗氧劑、成核劑和發(fā)泡劑按配比稱量竣灌,投入10L高速攪拌機聂沙,低速混合1min,高速混合2min出料初嘹,料溫不 高于50℃及汉。擠出發(fā)泡:擠出機設置溫度180~200℃,機頭溫度195℃屯烦,距機頭30cm 處加壓輥將發(fā)泡片壓平坷随,取樣待用房铭。1.4 測試表征拉伸強度按照GB/T1040.3—2006測試,采用4型試樣温眉,拉伸速度為50mm/min缸匪;彎曲強度和彎曲模量按GB/T9341—2000測試,寬度25mm类溢;沖擊強度按GB/T1843—2008測試凌蔬;表觀密度按GB/T6343—2009測試;泡孔密度按方法測試闯冷。2 結果與討論.1 引發(fā)劑的選擇以PP1/PP2質量 比2/3共混物做基礎樹脂砂心,DBP和DCP不同配比的混合物0.2份做引發(fā)劑,測試體系的熔體強度和觀察發(fā)泡片質量蛇耀,結果見表1辩诞。DBP/DCP對發(fā)泡片表面質量的影響 注:擠出口模厚度0.6mm,寬度50mm蒂窒。由表1看出躁倒,DBP和DCP都能提高PP熔體強度荞怒,但片材表面和泡孔均勻性不同洒琢,隨DCP含量增加,擠出片材表面質量變差褐桌,泡孔變得不均勻衰抑;DCP雖有利于提高熔體強度,但比例不宜過大荧嵌,以不超過引發(fā)劑總質量分 數(shù)20%為宜呛踊。這是由于DCP分解溫度低于PP加工溫度,擠出反應時啦撮,DCP和PP還沒有完全混合均勻就大量分解谭网,短時間內產(chǎn)生大量PP自由基,導致 PP部分交聯(lián)赃春,形成局部高強度熔體愉择,熔體強度的不均勻性導致發(fā)泡不均勻,形成凹凸不平的表面织中。以PP1/PP2質量比2/3共混物做基礎樹脂锥涕,選取 DBP/DCP質量比90/10,考察引發(fā)劑用量和發(fā)泡性能的關系狭吼,結果見圖1层坠。1 引發(fā)劑含量與發(fā)泡性能關系由圖1可看出,隨引發(fā)劑含量增加刁笙,單位體積泡孔數(shù)量先增加后基本不變破花;而發(fā)泡材料表觀密度逐漸降低谦趣,因此總引發(fā)劑含量不宜低于0.15份。這是由于當引發(fā)劑含量低時旧乞,引發(fā)劑濃度不足蔚润,PP接枝率不高,熔體強度不足尺栖,難以包裹住氣體嫡纠,泡孔較大,并有部分泡孔破裂延赌,導致發(fā)泡片密度較高除盏;隨引發(fā)劑含量增加,PP接枝程度提高挫以,熔體強度相應增加者蠕,氣泡在膨脹過程中,泡壁不易破裂掐松,形成致密均勻的泡孔踱侣,單位體積泡孔數(shù)量增加,材料密度下降大磺;隨引發(fā)劑含量進一步提高抡句,熔體強度高于氣泡膨脹的動力,使氣泡不能充分膨脹杠愧,導致發(fā)泡片密度略有提高待榔。.2 發(fā)泡劑的選擇與用量圖2是發(fā)泡劑 AC含量與發(fā)泡材料表觀密度及其泡孔密度的關系。由看出流济,起初隨發(fā)泡劑AC含量的增加锐锣,發(fā)泡材料表觀密度降低,泡孔密度提高绳瘟,這是由于發(fā)泡劑分解產(chǎn)生的氣體隨其用量增加而增加雕憔,部分未分解的發(fā)泡劑在熔體中也起了發(fā)泡成核劑的作用。但在發(fā)泡劑含量增加到0.5份時糖声,發(fā)泡材料表觀密度反而回升斤彼,泡孔密度下降。這是由于隨發(fā)泡劑含量的進一步提高姨丈,熔體中氣體含量過多畅卓,氣泡膨脹加劇,導致部分泡孔破裂合并蟋恬,氣體溢出翁潘,于是發(fā)泡材料表觀密度又提高,泡孔密度下降歼争。由還可看出拜马,發(fā)泡劑的合適用量為0.3~0.5份渗勘。
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與傳統(tǒng)注塑制品相比,微孔發(fā)泡注塑制品具有質量更輕俩莽、翹曲和內部殘余應力更少旺坠、尺寸穩(wěn)定性好、成型周期短等一系列優(yōu)點扮超。目前取刃,欠注發(fā)泡成型是微孔注塑技術中應用為廣泛的工藝之一,具有操作簡單出刷、效率高璧疗、能夠生產(chǎn)復雜制件,且能耗少馁龟,符合節(jié)約材料崩侠,降低成本這一發(fā)展理念,滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場化的需求坷檩。然而却音,欠注發(fā)泡成型工藝也存在發(fā)泡制品內部泡孔易發(fā)生大量變形,泡孔尺寸分布不均勻矢炼,所得制品表面存在大量的氣痕系瓢、銀紋等缺陷,制約了其力學性能的提高和外觀視覺裸删,阻礙了欠注發(fā)泡制品的進一步應用八拱。家復合改性聚合物材料工程技術研究中心的何力團隊采用自主研發(fā)的氣體反壓裝置阵赠,利用化學欠注發(fā)泡工藝研究氣體反壓(GCP)對微孔注塑過程中發(fā)泡行為的影響涯塔。研究發(fā)現(xiàn),采用氣體反壓可以減少發(fā)泡注塑制品的泡孔變形以及不均勻等缺點清蚀,改善了泡孔的形態(tài)匕荸。丙烯微孔發(fā)泡實驗方法將PP、發(fā)泡劑(AC)枷邪、發(fā)泡助劑[Zn(St)2/ZnO]按照98.5∶1∶0.5的比例混合均勻后加入料筒中進行塑化榛搔。然后打開氣體反壓裝置,在型腔中分別注入固定的GCP為0东揣,0.2践惑,0.4,0.6嘶卧,0.8?MPa的氣體尔觉,隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹脂進行發(fā)泡,冷卻后芥吟,取出PP發(fā)泡樣品侦铜。GCP對充模過程中熔體壓力的影響熔體注射完后专甩,熔體壓力瞬間達到大值。隨著GCP從0增加至0.8?MPa钉稍,熔體內部大壓力從1.55?MPa增大到2.16?MPa涤躲,注射完成后,隨著氣體的排出贡未,熔體壓力瞬間下降种樱,隨著冷卻收縮,熔體壓力逐漸趨于0?MPa俊卤。由此可知缸托,GCP可以明顯地提高熔體充模過程中的熔體壓力,改善欠注發(fā)泡過程中的熔體壓力環(huán)境瘾蛋。CP對泡孔質量的影響在沒有施加氣體反壓時俐镐,由于熔體流動速率遠大于泡孔的膨脹速率,泡孔發(fā)生流動剪切變形哺哼,導致末端位置的泡孔在皮層區(qū)域受到剪切作用時間和作用力較大佩抹,在流動方向上出現(xiàn)很大的變形,泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象取董,泡孔形貌極不規(guī)則棍苹,而中間區(qū)域的泡孔形態(tài)受到剪切力較小,呈現(xiàn)規(guī)整圓形形態(tài)茵汰。同時發(fā)現(xiàn)枢里,隨著GCP的增大,皮層附近撕裂變形的泡孔區(qū)域變小蹂午,熔體內部芯層泡孔從橢圓形向規(guī)整圓形形態(tài)轉變栏豺,規(guī)則泡孔區(qū)域所占比例增大,泡孔之間呈現(xiàn)獨立分布豆胸。當GCP達到0.8?MPa時奥洼,皮層附近泡孔呈現(xiàn)出相對較好的圓形形態(tài),此時整體泡孔的變形較小晚胡。是因為GCP可以有效地降低泡孔在充模過程中受到的流動剪切作用灵奖,GCP值越大,泡孔在遷移過程中受到熔體壓力越大估盘,泡孔受到熔體的約束力大瓷患,泡孔不易發(fā)生變形。GCP對結構參數(shù)的影響CP對泡孔結構參數(shù)的影響如下圖所示遣妥∩帽啵可知,在常壓下泡孔的非變形層(也就是規(guī)則泡孔區(qū))厚度僅占整個樣品厚度的10.9%燥透;隨著GCP的增大沙咏,泡孔的非變形層所占比例逐漸升高辨图,GCP為0.8 MPa時,升高至26.7%肢藐。而泡孔變形層區(qū)域厚度所占比例隨著GCP的增大而大幅度下降故河,從63.7%下降到45.4%,這說明GCP可以減小泡孔變形層吆豹,增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍鱼的。對變形層的泡孔變形度進行統(tǒng)計,如下圖所示痘煤,泡孔的平均長度隨著GCP的增加凑阶,整體呈現(xiàn)減小的趨勢,泡孔的平均寬度隨著GCP的增加而逐漸增大衷快,泡孔的變形度隨GCP的增大而減小宙橱,由常壓下0.530的泡孔變形度降低到GCP為0.8?MPa下的0.304泡孔變形度,即GCP可以減小泡孔長度與寬度的差距蘸拔,使變形區(qū)的泡孔變形程度減小师郑。對不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進行統(tǒng)計,見圖c调窍,隨著GCP的增加宝冕,當GCP為0.2?MPa時泡孔直徑略有減小,但隨著GCP的進一步增大邓萨,泡孔直徑從36.09?μm增大到41.93?μm地梨。這是因為GCP的增大使得熔體的壓力也隨之增大,使得泡孔的成核臨界能壘升高缔恳,泡孔的成核速率下降宝剖,泡孔在充模過程中受到流動場的影響減弱,更多的氣體在卸壓階段促進泡孔的生長褐耳,因此熔體壓力越大诈闺,泡孔直徑越大渴庆。