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        滾塑發泡成型技術的發泡過程影響因素

        責任編輯:admin人氣:14發表時間:2014-10-10

           1)氣泡成核

            在滾塑發泡成型過程中典型的氣泡形態及溫度。當模具送入預熱至300~400℃的加熱爐中時,模具中的混合粉末開始逐漸被加熱。當溫度升至聚合物熔融溫度時,聚合物粉末開始熔融。聚合物熔體隨著模具的旋轉而流動,包裹住發泡劑,形成發泡母體,其中分散著還沒有開始分解的發泡劑。需要注意的是,如果聚合物熔體停止流動,而沒有很好地包裹住發泡劑的話,會在發泡劑和聚合物熔體間形成氣泡,這些氣泡會給最終的氣泡形態帶來負面影響。滾塑發泡成型過程基本上沒有剪切運動,因此在聚合物熔融過程中,聚合物熔體的零剪切黏度是一個重要的流變參數。當聚合物母體的溫度高于發泡劑的分解溫度時,發泡劑開始分解,在聚合物母體中產生氣體。這樣就形成了氣泡核。

            2)氣泡生長

            當發泡劑分解形成氣泡核后,這些氣泡核繼續生長變成氣泡。值得注意的是,滾塑發泡成型中所采用的化學發泡劑的氣泡生長機理和物理發泡劑完全不同。物理發泡是將一種揮發性的液體在一定壓力下將其注入聚合物熔體中,壓力下降,聚合物熔體中的液體氣化,形成泡沫。與此相反,滾塑發泡成型使用化學發泡劑,加工過程在低壓或常壓下進行,溶解在聚合物母體中的氣體可以忽略不計。當發泡劑分解產生氣體時,氣泡核內的壓力也隨之上升。但是聚合物熔體的壓力基本上都是維持在一個大氣壓左右。壓力差是氣泡生長的主要驅動力核內的高壓氣體使氣泡膨脹,但是由于存在壓力差,部分氣體會溶解在聚合物熔體內。氣泡生長率受到氣體產生率,氣體溶解率和聚合物熔體強度的影響。一般說來,氣泡生長主要受到氣泡生長時間、溫度、氣體量、,流體靜壓或聚合物熔體壓力和聚合物熔體黏彈性能的影響。

            3)氣泡聚結

            隨著氣泡生長,相鄰的氣泡最終會聚結起來。這些鄰近的氣泡開始只是相連,具有共同的氣泡壁,隨著空隙組分的增加,氣泡壁變薄,氣泡的密度開始減小。這是因為隨著氣泡壁強度減弱,氣泡開始不穩定,更多的氣泡聚結在一起。根據熱力學定律,氣泡的表面積減小,相鄰氣泡趨向聚結。因為聚結氣泡的表面積要小于兩個獨立氣泡的表面積之和,總的自由能因為氣泡聚結而降低,因此整個系統會傾向于形成自由能最小的結構,在這個過程中氣泡聚結是很自然的。當氣泡聚結后,氣泡核密度減小,最終發泡材料的氣泡密度也會降低。氣泡尺寸較小,氣泡尺寸分布較窄的發泡材料具有更好的力學和熱性能,因此在滾塑發泡過程中應該預防氣泡聚結以獲得理想的氣泡核密度。產生氣泡聚結主要原因是聚合物熔體強度不夠。熔體強度可以定義為在氣體體積膨脹,氣泡壁變薄的過程中,聚合物熔體抵抗氣泡擴張的能力。因此氣泡壁的穩定性隨著熔體強度的增加而增加。熔體強度隨著溫度的降低而增加,因此在滾塑發泡成型過程中,必須保持低溫以盡量減少氣泡聚結。

            4)氣泡粗化

            在氣泡生長過程中另一個降低氣泡密度的因素是氣泡粗化。相鄰的兩個氣泡大小不同時,因為存在壓力差,氣體會從較小的氣泡流向較大的氣泡。因此較小的氣泡變得更小,最終塌陷,.另一方面,較大的氣泡變得更大,最后兩個氣泡變成一個大氣泡。發生氣泡粗化時,氣泡密度嚴重下降,同時會產生氣泡聚結,因此力學性能也會隨之下降。目前在滾塑發泡成型過程中已經做了大量的研究工作,其中包括氣泡聚結和氣泡粗化對發泡材料力學性能的影響。

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