微孔塑料成型方法根据加工工艺的不同可分为三类:
- 间歇成型
- 微孔注射成型
- 连续挤出成型
间歇成型法是最早提出的微孔塑料成型方法。微孔塑料的间歇成型法分为三个步骤:
将已预先成型的聚合物制品或料坯放入高压容器中,在温度低于聚合物玻璃化温度(Tg)的条件下,气体(CO2或N2)通过扩散运动溶解于聚合物中,得到聚合物/气体均相体系;
将溶有大量气体的聚合物从高压容器中取出,使聚合物中的气体具有极高的过饱和度,因而可在聚合物中瞬间形成大量气泡核并开始长大;
将泡孔已长大到期望仁的聚合物放入冷水槽中急冷,使泡体定型得到微孔塑料制品。
间歇成型法生产微孔塑料的式艺过程,如图所示:
间歇成型法优点在于:
- 通过将在固态条件下充气得到的聚合物/气体均相体系由高压器移至低压环境中,可使聚合物中的气体在瞬间产生极大的过饱和度,从而得到极大的成核速率;
- 由于在Tg附近聚合物具有高黏性,泡孔长大很慢(气泡从开始成核到膨胀到10µm所需的时间大于10s),因此可以通过控制发泡时间来控制气泡的大小。
间歇成型的最大缺点:
气体溶解于固态聚合物的阶段耗时较长(>20小时),导致整个生产周期过长,因而大大限制制了其商业化应用。
尽管如此,由于该 方法中微孔成型、定型比较容易控制,因此还是得到了一定的研究和发展。
二 微孔注射成型
微孔发泡技术发展概述
上世纪80年代,美国麻省理工学院(MIT)首先提出微孔发泡的概念,希望在制品中产生高密度的封闭泡孔,从而在减少材料用量的同时提高其刚性,并避免对强度等性能造成的影响。
Trexel公司于上世纪90年代中成立并获得MIT的所有专利授权,将微孔发泡技术商品化并继续大力发展,现在已在世界各地获得70多个相关的专利。MuCell现已成为了一个非常成熟的革新技术在全世界被广泛使用。
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| 图 1 加入Mucell系统的注塑机 |
MuCell微孔发泡技术的使用先从美国、欧洲开始,再延伸到日本及东南亚等地区,虽然在中国刚刚起步,但经过一年多的发展,用户正在迅速增长。经 过多年来全球不同用户在商业设备、汽车部件、电子电器等各种产品中大批量生产使用,MuCell微孔发泡技术的优点得到了验证,用户在提高产品质量的同时 获取了更高的经济回报。
基本原理
微孔发泡成型过程可分成三个阶段:首先是将超临界流体(二氧化碳或氮气)溶解到热融胶中形成单相溶体;然后通过开关式射嘴射人温度和压力较低的模具型腔,由于温度和压力降低引发分子的不稳定性从而在制品中形成大量的气泡核,这些气泡核逐渐长大生成微小的孔洞。
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| 图 2 微泡成型过程 |
发泡后的制品横切面放大图如下,我们从中可以明显看到表层还是未发泡的实体层,这是由于模具温度较低,表面树脂冷却迅速,细胞核没有成长的时间,所以还是未发泡的实体。
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| 图 3 发泡体的结构 |
微孔连续挤出成型
连续挤出成型微孔塑料的概念最早由 Waldman等提出,现在微孔塑料的连续挤出成型已成为研究热点。Kumar于20世纪80年代末期利用经改进的热加工方法,开发出了一种微孔塑料半连续挤出成型工艺和设备。国内最近几年在微孔塑料连续挤出成型方面也取得了一定的研究成果。
(编辑:huananzhusu)


