微发泡过程装置设计及过程研究

论文摘要

聚合物微发泡注塑成型技术研究和应用方面面临的主要问题是泡孔尺寸、泡孔分布均匀性、发泡制品表面质量控制工艺及相关微发泡机理的研究,而对微发泡过程及相关工艺的研究是解决上述问题的切入点。二次开模微发泡成型工艺和松退微发泡成型工艺虽然都能制备微发泡聚合物材料,但这两种工艺在发泡量控制、工艺稳定性等方面还存在很多不足和难题。本文在以上两种成型工艺基础上,设计加工了变容积释压仓微发泡过程装置。利用该装置重点研究了型腔体积、反压力、装置温度和释压体积等工艺对微发泡行为的影响。研究结果表明:型腔体积的增大为发泡体系的泡孔成核和长大创造了有利的条件,导致发泡体系自由发泡过程的发生。随着型腔体积增大,微发泡行为逐渐明显,泡孔形核数增多,泡孔孔径增大。注塑过程中,发泡体系受到的反压力能有效抑制自由发泡过程的发生,降低自由发泡程度。释压工艺有利于发泡体系泡孔形核和长大。随释压体积的增加,泡孔形核数和尺寸增大,样品密度降低。通过不同释压过程的控制,可制备出不同发泡量的微发泡样品。对于未发泡的材料,装置温度的改变没有改变发泡体系的发泡行为,而对于已发泡的材料,装置温度的升高导致泡孔孔径增大以及更多并泡现象的发生。装置温度的升高可以改善微孔聚合物材料表面质量。本文通过对化学法注塑微发泡成型工艺过程的可控性及机理研究,对发泡定量工艺控制以及注塑成型装备的研制具有一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 微孔发泡聚合物的发展背景
• 1.2 微孔发泡聚合物的成型原理
• 1.2.1 聚合物/气体混合体系的形成
• 1.2.2 泡孔的成核
• 1.2.3 泡孔长大及固化定型
• 1.3 微孔发泡聚合物成型方法
• 1.4 微孔发泡聚合物成型理论研究进展
• 1.5 微孔发泡聚合物注塑成型设备发展
• 1.5.1 早期的微孔发泡注射成型设备
• 1.5.2 双阶螺杆微孔注塑设备
• 1.5.3 MuCell微孔发泡注射成型设备
• 1.5.4 IKV微孔注射成型设备
• 1.5.5 ErgoCell微孔塑料注射成型设备
• 1.5.6 HyperFoam高效能微泡注塑系统
• 1.5.7 其它设备
• 1.6 课题来源、研究目的、意义及内容
• 第二章 实验设计方案及实验内容
• 2.1 实验设计方案
• 2.2 实验原料与实验设备
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验设备
• 2.3 样品的制备
• 2.3.1 发泡母粒的制备
• 2.3.2 发泡助剂母粒的制备
• 2.3.3 二次开模微发泡样品的制备
• 2.3.4 松退微发泡样品的制备
• 2.3.5 可控释压微发泡样品的制备
• 2.4 样品测试与表征
• 2.4.1 密度测试
• 2.4.2 扫描电子显微镜（SEM）观察
• 2.4.3 泡孔结构的表征
• 第三章 微发泡过程装置设计
• 3.1 二次开模微发泡工艺
• 3.2 松退微发泡工艺
• 3.3 可控变容积释压仓微发泡过程装置设计
• 3.4 可控变容积释压仓制备微发泡聚合物材料
• 3.4.1 控制释压仓容积制备不同发泡行为的微发泡聚合物材料
• 3.4.2 控制释压仓容积定量制备不同发泡量的微发泡聚合物材料
• 3.5 本章小结
• 第四章 微发泡过程的研究
• 4.1 自由注射微发泡过程
• 4.1.1 不同型腔体积下的微发泡过程
• 4.1.2 不同反压力下的微发泡过程
• 4.2 释压工艺对微发泡过程的影响
• 4.2.1 释压工艺对微发泡过程的影响（定基本厚度）
• 4.2.2 释压工艺制备不同发泡量的微孔聚合物材料（定最终厚度）
• 4.3 不同装置温度下的微发泡过程
• 4.3.1 装置温度对未产生气泡的发泡体系的影响
• 4.3.2 装置温度对已形成泡孔的发泡体系的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 本论文主要结论
• 主要参考文献
• 致谢
• 附录