淺析塑料擠出成型技術(shù)

時間：2020-01-05作者：河北昌盛機(jī)械經(jīng)銷部瀏覽：673

　　常規(guī)泡沫塑料的泡孔直徑一般大于50um，泡孔的密度(單位體積內(nèi)泡孔的數(shù)量)小于1000000個/cm3。這些尺寸大的泡孔受力時常常成為初始裂紋的發(fā)源地，降低了材料的機(jī)械性能。為了滿足工業(yè)上要求降低某些塑料產(chǎn)品的成本而不降低其機(jī)械性能的要求，20世紀(jì)80年代初期，美國麻省理工大學(xué)(MIT)的學(xué)者J.E.Martini、J.Colton以及N.P.Suh等以CO2、N2等惰性氣體作為發(fā)泡劑研制出泡孔直徑為微米級的泡沫塑料，并將泡孔直徑為1～10um，泡扎密度為109～1012個/cm3之間泡沫塑料定義為微孔塑料(Microcellular Plastlcs)。

　　典型微孔塑料的SEM照片：

　　微孔塑料的主要設(shè)計思想在于：當(dāng)泡沫塑料中泡孔的尺寸小于泡孔內(nèi)部材料的裂紋時，泡孔的存在將不會降低材料的機(jī)械性能;而且，微孔的存在將使材料原來存在的裂紋**鈍化，有利于阻止裂紋在應(yīng)力作用下的擴(kuò)展，從而使材料的性能得到提高。因此，與未發(fā)泡的塑料相比，微孔塑料除密度可降低5%～95%外，還具有以下優(yōu)點：沖擊強(qiáng)度高(可達(dá)未發(fā)泡塑料的5倍)、韌性高(可達(dá)未發(fā)泡塑料的5倍)、比剛度高(可達(dá)未發(fā)泡塑料的：3～5倍)、疲勞壽命長(可達(dá)未發(fā)泡塑料的5倍)、介電常數(shù)低、熱傳導(dǎo)因數(shù)低。泡孔直徑為0.1～1um，泡孔密度為1012～1015個/cm3的泡沫塑料稱為“**微孔塑料(surper MicrocellularPlastics);當(dāng)泡孔直徑僅為0.01～0.1um.泡孔密度高達(dá)1015～1018時的泡沫塑料稱為”較微孔塑料(Ultra-microcellular plastics)。由于這兩種微孔塑料的泡扎直徑小于可見光的波長，故可制成透明的材料。

　　由于這*一**的特性，微孔塑料的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括要求降低成本的包裝、要求比強(qiáng)度高和有隔離性能的飛機(jī)和汽車零部件;要求質(zhì)量輕，能吸收能量的運動器材、織物用的保溫纖維、分離過程中用的分子級的過濾器;要求摩擦因數(shù)低的表面改良成份以及生物醫(yī)學(xué)材料、吸附劑及催化劑載體、絕緣纖維及分于篩等。

　　無論采用**所介紹的哪一種方法生產(chǎn)微孔塑料，其成型都包括如下幾個步驟：1)氣體聚合物均相體系的形成;2)氣泡成核;3)氣泡長大及控制。這3個步驟是微孔塑料加工的基礎(chǔ)。

　　氣體聚合物均相體系的形成：

　　微孔塑料連續(xù)擠出生產(chǎn)的關(guān)鍵步驟之一是以工業(yè)生產(chǎn)速率形成氣體/聚合物均相體系。因此,氣體/聚合物均相體系的形成**在數(shù)分鐘甚至幾十秒內(nèi)完成。這就需要采取一些特殊措施來加速氣體聚合物均相體系的形成。通常是在聚合物成型過程中熔融注入定量的可溶氣體柱。形成氣體/聚合物兩相體系;經(jīng)過螺桿的剪切以及氣體的擴(kuò)散作用，大氣泡分裂為很多小氣泡，直至形成氣體/聚合物均相體系。為了達(dá)到這一目的，必頒采取這樣一些手段：1)采用一些具有高混合、高剪切作用的螺桿如銷釘螺桿;2)增加靜態(tài)混合器;3)將**臨界CO2流體注入聚合物熔體，采用**臨界流體的好處是飽和時間縮短，成核密度增加，對泡孔尺寸的控制改善;4)采用對流擴(kuò)散技術(shù)。

　　這些手段的應(yīng)用使生產(chǎn)較小泡孔尺寸的微孔塑料成為可能。由于氣體的變形和運動以及氣相部分體積的不斷變北，使得針對機(jī)筒內(nèi)的氣體/聚合物兩相體系混合性質(zhì)和擴(kuò)散機(jī)理的分析變得十分困難，一般都要對其作簡化處理。近似計算和經(jīng)驗表明：在擠出過程中氣體/聚合物均相體系的形成可在幾十秒內(nèi)完成。為了進(jìn)一步理解和加快氣體/聚合物溶液的形成，Park等人。研究估計了高溫和高壓下氣體在聚合物中的溶解度、擴(kuò)散因數(shù)及體系的對流擴(kuò)散，并對對流擴(kuò)散過程進(jìn)行了詳細(xì)的分析。筆者認(rèn)為：為了開發(fā)較好的單一相氣體/聚合物溶液的連續(xù)形成模型，應(yīng)開展氣體在高溫高壓下的擴(kuò)散系數(shù)和溶解度、混合設(shè)備中氣體/聚合物混合行為的基礎(chǔ)研究。

　　**產(chǎn)品：

                    

                    

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