模具温度和释压对ps发泡行为的影响

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1、朱建华，等：模具温度和释压对PS发泡行为的影响177模具温度和释压对PS发泡行为的影响水朱建华何力(国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心，贵阳孙洪恩贾仕奎赵武学550014)(贵州大学化学与化工学院，贵阳550003)摘要温度和压力对气体在树脂熔体中的溶解度和扩散过程有很大影响。通过在不同模具温度和型腔体积下制备发泡聚苯乙烯(IS)树脂材料，研究了注塑工艺中模具温度和释压工艺对树膳材料发泡行为的影响。结果表明，在压力变化或模具温度相对较小的条件下，模具温度的提高有利于泡孔的长大、并泡过程，压力释放有利于泡孔的形核过程；在模具温

2、度高和压力变化大的条件下，温度和释压工艺对发泡行为的协同作用效应显著，发泡行为以形核过程为主。关键词模具温度释压泡孔尺寸泡孔密度微孔发泡塑料是指泡孔直径为0．1—100Ixm、密度在1X109～1X10”个／cm3之间的一种新型结构塑料，这种塑料于1979年由美国麻省理工学院(NIT)首次研制成功¨一J。由于微孑L的尺寸比塑料中原有的缺陷或裂隙小，使得原有的裂隙钝化，因此微孔的存在不但不会降低塑料的强度，反而能提高塑料的力学及其它相关性能H。‘7J。与常规塑料制品相比，微孔发泡塑料在提高力学性能的基础上还能减轻质量，降低成本，经

3、济效益非常显著。微孔发泡塑料的制备方法很多，其中化学发泡法是利用发泡剂化学分解产生气体形成微孔塑料，不需要额外添加气源和气量控制设备，因此具有生产成本低、操作简便、设备简单等优点，工业推广应用前景巨大。微孔发泡塑料的化学注塑成型制备工艺涉及泡孔的形核、长大、并泡及固化定型等过程，而注塑加工工艺直接影响树脂熔体中泡孑L的形核、长大及微孔塑料最终成型后的泡孔数量、尺寸和分布，对微孔发泡制品的性能和质量影响深远。树脂熔体中气体的溶解度、扩散过程与所处温度和压力存在紧密关系。笔者通过调节模具温度和样品厚度，研究发泡树脂体系所处的环境温度

4、和释压对发泡行为的影响，探讨发泡过程的工艺及其控制工艺过程，以期为特殊微孔结构树脂材料的可控制备提供有益的指导。l实验部分1．1原料聚苯乙烯(PS)：牌号为476L，扬子巴斯夫苯乙烯系列有限公司；发泡母粒及助剂母粒：以同牌号Ps为基体，加入AC化学发泡剂、氧化锌等助剂制备，贵州凯科特材料有限公司。1．2仪器与设备双螺杆混炼挤出造粒机：TSE40A型，南京瑞亚高聚物制备有限公司；注射成型机：EMl20一V型，震德塑料机械有限公司；扫描电子显微镜(SEM)：KYKY2800型，北京中科科技仪器有限责任公司；微发泡专用注塑模具(可变型

5、腔体积)：自制；电子分析天平lXS250型，梅特勒一托利多仪器有限公司。1．3试样制备采用二次开模工艺‘83和自制可变型腔模具注射成型制备不同厚度试样(保证各个试样制备工艺的二次开模量为试样厚度的20％)。调节模具温度为注射到模具后的发泡树脂熔体提供不同环境场温度。将制备的发泡试样制成带有缺口的冲击试样，在液氮中浸泡6h后迅速取出并冲断，利用SEM扫描观察材料结构及发泡行为特征。1．4发泡行为特征分析(1)泡孔尺寸泡孔平均直径通过断面SEM照片中所有泡孔实际尺寸的统计平均值来表征，采用公式(1)一3计算l以：毛堕(1)乞飞式中：

6、d。——数均泡孔直径；吐——当量直径；，l；——当量直径为di的泡孔数。·贵州省优秀人才省长基金项目(200887)，贵州省科技重点攻关项目(20063009)z。lo4十HI％∞#Ⅱ☆¨##$日W0t女女(2)泡孔密度泡孔蒋f度，即发泡聚台物单位体gl!l!】泡孔个数采用公式(2)⋯1II_掉札=(警)”2x尝㈣式中．U——泡7L密度，个／em’，m——未发泡树脂材料的密度，∥cm。；p，——发泡树脂材料的密度，∥㈣3。以上密度均采用排水法测定。2结果与讨论达到热力学平衡时，气体在树脂熔体中的溶解度取决于系统的压力和温度。因此

7、．对于发泡树脂熔体来说，注射工艺中树脂材料所处的环境温度和压力变化对熔体中气泡形核、长大和同化行为具有较^影响。21棰具∞度对擞孔定泡行为的影响罔I是不同模肄型腔体积下．采用不同模具温度成型制备得到的I】s试样内部结构的SEM照片．图2是泡孔平均直径和泡孔密度随模具温度变化的曲线。由图1a、幽1b及罔2可以看出，当试样厚度为6nlm和85mm时，随着模具温度的升高，泡孔K寸增大，泡孔密度减小。在该试样厚度范斟内，模具温度升高使泡孔长大，并导致井泡过程发生巾泡孔合并形成大泡孔而使得泡孔数量降低。蓬蓬粪圈a—E#月Ⅱ6m”；b—E#

8、月目85mm，c—E#■＆105叩．d—E#4＆”悯目1T目模#理&庠gT$月{目嚣4Ⅲ＆mⅪ制§*到∞PS试#自*结构∞gEM月,q-当试样厚度增大到105rm和13珊时，袍7L此外，对比图{c、囝1d可以看出，试样厚度增大时，平均直径和泡孔密度随模具温度的变