微孔发泡气泡非等温长大过程的数值模拟_庆光

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1、第21卷第3期材料科学与工艺Vol．21No．32013年6月MATERIALSSCIENCE＆TECHNOLOGYJun．，2013微孔发泡气泡非等温长大过程的数值模拟112严庆光，范金，宋维平(1．吉林大学材料科学与工程学院，长春130022;2．吉林建筑工程学院网络中心，长春130118)摘要:针对微孔发泡气泡非等温长大过程，以PS/C02系统为例，考虑了温度对聚合物流变性质、亨利常数、扩散系数、表面张力的影响，基于细胞模型建立气泡非等温长大问题的数学模型，研究非等温条件下气泡长大情况的变化

2、和不同工艺参数对气泡长大的影响．结果表明:冷却过程中亨利系数的增大和扩散系数的减小是导致气泡长大速度降低的主要因素;增加冷却速度是获得具有高密度、小尺寸泡孔形态微孔塑料的有效手段．这为微孔发泡气泡长大过程的控制提供了一定的理论依据．关键词:泡沫塑料;微孔发泡;气泡长大;非等温长大;数值模拟;机理中图分类号:TQ320．6文献标志码:A文章编号:1005－0299(2013)03－0074－06Numericalsimulationofnon-isothermalbubblegrowthinmicr

3、ocellularfoam112YANQing-guang，FANJin，SONGWei-ping(1．CollegeofMaterialsScienceandEngineering，JilinUniversity，Changchun130022，China;2．JilinInstituteofArchitectureandCivilEngineering，Changchun130118，China)Abstract:Forthenon-isothermalbubblegrowthinmicroc

4、ellularfoam，amathematicalmodelbasedonthecellmodelisestablished．Themodeltakesintoaccounttheeffectoftemperatureontherheologicalpropertiesofthepolymer-gasmelt，Henry’slawconstant，diffusioncoefficientandsurfacetension．APS/CO2systemisusedhereinasacaseexampl

5、etoinvestigatethechangeofbubblegrowthbehaviorundernon-isothermalcircum-stancesandtheeffectsofdifferentprocessingparametersonbubblegrowth．TheresultsdemonstratethatthemainreasonstohinderthebubblegrowtharetheincreaseofHenry’slawconstantandthedecreaseofdi

6、ffu-sioncoefficientduringthecoolingprocess．Increasingthecoolingrateisaneffectivewaytoproducemicrocel-lularplasticswithhighbubbledensityandfinerbubblesize．Theseresultsprovideatheoreticalbasisforthecontrollingofbubblegrowthinmicrocellularfoam．Keywords:f

7、oamplastics;microcellularfoam;bubblegrowth;non-isothermalbubblegrowth;numericalsim-ulation;mechanism微孔发泡材料具有质轻、省料、隔音和隔热性分为:聚合物熔体和发泡剂均相体系的形成、体系好的特点，因其高密度、小尺寸的泡孔形态(气泡压力下降或温度升高诱发气泡形核、气泡长大、制915大小0．1～1μm，气泡密度达10～10cells/品固化成型，其中气泡长大和冷却固化成型通常3是同时进行的．在微孔注塑成型

8、中，气泡的膨胀可cm)而具有传统发泡材料不具备的优异机械性能，因而受到广泛关注［1－2］．微孔发泡过程一般可有效补偿聚合物冷却导致的收缩．发泡材料的性能和泡孔形态密切相关，而在收稿日期:2012－05－18．发泡过程中，气泡长大过程直接影响着最终的泡基金项目:吉林省人才资助项目(20102048);吉林大学基本科研［3］业务费项目(20090312)．孔形态．Amon和Denson为研究气泡群中单个作者简介:严庆光(1971－)，男，副教授．气泡的长大而引入了细胞模型，该模型被随后