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微孔发泡材料体系及挤出发泡 华南理工大学彭响方

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PP／PDMS共混物连续挤出发泡成型研究

PP／PDMS共混物连续挤出发泡成型研究

ｐｏｅ ｈ ｘ ａ ｓ ｎｒｔ ｆ Ｐｆａ ｄｓｍ ｌｓ ｔ ｉ ｅ ａ ｉｇ（ ｔ ａ ｄ７ｗ％ ） ｆｏｍ ｎ ｇｎ．Ｆ ｒ ｒｖｄｔｅｅｐ ｎｉ ａ ｏ ｍｅ ａ ｐｅ ａ ｈｇ ｒｏｄｎ ５ｗ ％ ｎ ｔ ｏ ａ ｉｇａｅ ｔ ｏ ｏ ｉｏ Ｐ ｏ ｈ ｌ ｆ
（ ｅ ａ ｏａ ｒ ｏ Ｐ ｌ ｅ ｒｃ ｓｉ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｋ ｙ Ｌ ｂ ｒｔ ｙ ｆ ｏ ｍ ｒＰｏ ｅｓ ｇ Ｅ ｇ ｅｉ ，Ｍｉｉ ｒ ｆ ｄ ｃ ｔ ｎ ｏ ｙ ｎ ｎ ｎ ｎｓ ｏ ｕ ａ ｏ ，Ｎ ｔ ｎ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇＲ ｓａｃ ｅ ｔ ｔ ｙ Ｅ ｉ ａ ｏ ａ Ｅ ｇ ｅ ｎ ｅｅ ｒｈＣ ｎ ｒ ｉ ｎ ｉ ｅ
ｏ Ｎ ｖｌ ｑｉｍ ｎ ｒＰｌｍ ｒ ｒｃｓｉｇ ｏｔ ｈｎ ｎｖｒｉ ｆ ｅｈ ｏ ｇ ，Ｇ ａｇｈ ｕ５０ ４ ，Ｃ ｉａ ｆ ｏｅ Ｅ ｕｐ ｅｔ ｏ ｏｙ ｅ Ｐｏｅｓ ，ＳｕｈＣ ｉａＵ ｉｅ ｔ ｏ Ｔ ｃｎｌ ｙ ｕ ｎｚｏ １６ ０ ｈ ） ｆ ｎ ｓｙ ｏ ｎ
ｔ ｅ ｔ ｏ ｅ ｎ ｎ ａ ｔ ｒ ｏ ｏ ｍ ｅ ｐ ｎｓｏ ｒ ｔ ｈ ｗｏ ｇ ｖ ｒ ｉ ｇ ｆ ｃｏ ｓ ｆ ｆａ ｘ ａ ｉｎ ａ ｉ Ａｇ ｉ ｏ． ａｎ， ｒ ｓ ａ ｃ ａｓ ｈ ｗｅ ｔ ｄ ｉ ｏ ｏ ｅ ｅ ｒｈ ｌｏ ｓ ｏ ｄ ｈｅ ａ ｄ ｔ ｎ ｆ ＰＤＭＳ ｉ ｉ ｍ—
发泡样 品的最终膨胀率对 温度 的关 系呈 现一 种山峰状 分布 ，说 明了高温下的气体散失及低温下熔体 的硬化结 晶是影响 发泡样 品膨胀率 的两个 因素 。研究还发现 ，发泡剂用 量较 高 （ 质量分 数为 ５ 和 ７ ）时 ，Ｐ ＭＳ的加入 能大大 提高 ％ ％ Ｄ
Ｐ Ｐ发 泡 样 品 的膨 胀 率 ，对 于 质 量 比为 ９ ／／ ８ １ １的 Ｐ ／ ＰｇＭＡ ／ Ｄ 共 混 物 ，当 发 泡 剂 用 量 为 ５ 时 得 到 了最 高 膨 胀 Ｐ Ｐ —— Ｈ Ｐ ＭＳ ％ 率接近 ２ ３倍 的发 泡 样 品 。 关 键 词 ：聚 丙 烯 ；聚 二 甲基 硅 氧 烷 ；挤 出 发 泡 ；超 临 界 二 氧 化 碳 中 图 分 类 号 ：Ｔ ３ ５ １ Ｑ ２ ． ４ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ５ ７ （ ０ ０ Ｓ ０ ９ ０ ０ ５— ７０ ２ １ ） Ｏ一 ０ ０— ５

微孔塑料挤出发泡的冷却方式研究

微孔塑料挤出发泡的冷却方式研究

Ｓ ｔ ｕｄ ｙ Ｏｎ Ｃｏ ｏ ｌ ｉ ｎｇ Ｗａ ｙ ｓ Ｏｆ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｃ ｅ ｌ ｌ ｕｌ ａ ｒ Ｐｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ Ｅｘ ｔ ｒ ｕｓ ｉ ｏ ｎ Ｆｏ ａ ｍｉ ｎ ｇ
ＸＩ ＯＮＧ Ｐｅ ｎ ｇ， ＨＵＡＮＧ Ｘｉ ｎ ｇ — ｙ ｕ ａ ｎ， Ｌ Ｉ Ｕ Ｈｅ — ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ， ＬＩ Ｍｅ ｎ ｇ — ｓ ｈ ａ ｎ
随 振 幅和振 频 的增加 而减 小 ，泡 孔密度 随 振 幅和振 频
１ ９ ８ １ 年 首 先 提 出 了微 孑 Ｌ 塑 料 的 概 念 和 制 备 方 法 ｊ 。 微孔 塑料 的冲击 强 度 比发 泡前 提 高 ５倍 以上 ，刚性／ 质量 比可 以提高 ５～ ７倍 ；微 孔 塑 料 使 用 物 理 发 泡 剂 （ Ｃ Ｏ ： 、Ｎ ） ，可应 用 于食 品包 装 和医药 领域 。 塑 料连续 挤 出成 型 工 艺 比较 简 单 ，生 产效 率高 ，
泡孔 能钝 化塑 料 中存在 的裂纹 的尖 端 ，阻止 裂纹 的扩
展 ，从 而 提 高 塑 料 的 性 能 。美 国麻 省 理 工 学 院 于
验结 果 比较 吻 合 。周 南 桥 等 将 振 动 力 场 引 入 到 微 孔 塑料发 泡 成型 中 ，实验 发现 施加 振 动后 ，泡 孔直 径
个／ ｃ ｍ 的塑料 。 对 于微 孔 塑料 连续 挤 出发 泡 成 型 中 的关 键 步 骤 ，
聚合物熔体／ 气体均相体系 的形成和气泡成核及 长大
两个 步骤研 究 的 比较多 ，而对 于 同时微 孔塑 料连 续挤 出发 泡成 型 的关键 步骤 中泡孑 Ｌ 大小 的控 制 的研究 鲜 见 报道 。控 制泡 孔 的大小 一般 采用 冷 却 固化 的方式 。本 文介 绍两 种通 过水 冷控 制 泡孑 Ｌ 大小 的方 式 ，并 通过 挤 出发 泡 实验发 现 这两种 泡 孔控 制方 式存 在 的 问题并 进

挤出机T型机头三维有限元模拟

挤出机T型机头三维有限元模拟

挤出机T型机头三维有限元模拟
麻向军;彭响方;孙树秋;童玉宝;赵军
【期刊名称】《广东塑料》
【年(卷),期】2006(000)005
【摘要】利用Polyflow软件对一种T型机头内的熔体流动现象进行了三维有限元数值模拟,结果表明,模拟计算得到的流动均匀性指数与解析解十分接近.并对熔体在机头中的速度场和压力场进行了分析.
【总页数】3页(P61-63)
【作者】麻向军;彭响方;孙树秋;童玉宝;赵军
【作者单位】华南理工大学工业装备与控制工程学院,广州,510640;华南理工大学工业装备与控制工程学院,广州,510640;华南理工大学工业装备与控制工程学院,广州,510640;华南理工大学工业装备与控制工程学院,广州,510640;华南理工大学工业装备与控制工程学院,广州,510640
【正文语种】中文
【中图分类】TQ32
【相关文献】
1.异向双螺杆挤出机机头模具内三维流场的数值模拟 [J], 王晓瑾;李志敏
2.用Solidworks 2001Plus制作挤出机机头三维模型 [J], 田军涛
3.L形片材挤出机头流道压力分布三维有限元分析 [J], 宿果英;杨卫民;丁玉梅
4.胎面双复合挤出机机头流道压力分布三维有限元分析 [J], 夏巍;贺建芸;程源
5.L型片材挤出机头流道速度分布三维有限元分析 [J], 宿果英;杨卫民;丁玉梅
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聚合物挤出微发泡过程数值模拟

聚合物挤出微发泡过程数值模拟

聚合物挤出微发泡过程数值模拟聚合物挤出微发泡是一种重要的制备方法，能够制备具有高比表面积和空隙率的多孔聚合物材料，因此在纳米生物医学和纳米催化等领域得到广泛应用。

然而，现有的制备方法存在一些局限性，如产生较大的孔隙尺寸分布和不可避免的密度梯度，这些局限性往往影响了材料的性质和应用。

因此，探究聚合物挤出微发泡过程的物理机制，优化制备方法，对于制备高性能的多孔聚合物材料具有重要意义。

本文将介绍聚合物挤出微发泡过程的数值模拟方法及其在制备多孔材料方面的应用。

聚合物挤出微发泡是一种通过向聚合物溶液中注入气体或在挤出过程中引入气体的方式实现的制备方法。

在挤出过程中，气体逐渐释放，在聚合物混合物中形成微小气泡，并随着挤出过程一同成型。

由于气泡的增加和聚合物溶液的减少，孔隙逐渐形成，形成多孔聚合物材料。

数值模拟方法是研究聚合物挤出微发泡制备的重要手段之一。

其中，CFD模拟（Computational Fluid Dynamics）是一种基于流体力学原理的数值模拟方法，能够模拟气体在流体中的流动、传热等物理过程。

在聚合物挤出微发泡过程中，气体的流动和在聚合物溶液中的行为对于孔隙形成和大小密度的分布具有重要影响。

因此，采用CFD模拟方法可以对聚合物挤出微发泡过程进行深入研究和探索。

针对聚合物挤出微发泡过程的CFD模拟，一般采用多相流动模型。

在多相流动模型中，将流体系统视为由两个或多个相组成的物理系统，通过二方程模型、VOF模型、DEM模型等实现气相和聚合物溶液相互作用。

其中，刚性粒子法（DEM）是一种常用的多孔媒体建模方法，可在液相和气相之间进行耦合。

DEM模型主要基于粒子间相互作用力，对于聚合物溶液的流动和细胞构造分析有重要意义。

此外，通过CFD-DEM耦合方法，还可以对聚合物微发泡过程进行多尺度数值模拟，更好地探索聚合物多孔材料的制备机制和物理特性。

CFD模拟及其耦合方法不仅在制备多孔聚合物材料中具有广泛的应用，也被用于设计和优化聚合物挤出微发泡设备。

马克思主义哲学在高分子材料成型加工新技术研究中的指导作用

马克思主义哲学在高分子材料成型加工新技术研究中的指导作用

马克思主义哲学在高分子材料成型加工新技术研究中的指导作
用
瞿金平;彭响方
【期刊名称】《华南理工大学学报（社会科学版）》
【年(卷),期】2001(003)001
【摘要】马克思主义哲学对各门具体科学的发展起着重要的指导作用.高分子材料成型加工技术的发展就是在马克思主义基本原理的指导下进行的.高分子材料成型加工技术是多学科的交叉和综合,在研究和开发过程中需要处理好几种辩证关系:加工条件、高分子材料结构和制品性能三者之间的关系;整体与局部的关系;加工设备的结构与功能的关系;理论与实践的关系等.
【总页数】6页(P25-30)
【作者】瞿金平;彭响方
【作者单位】华南理工大学,聚合物新型成型装备国家工程研究中心,广东,广
州,510640;华南理工大学,聚合物新型成型装备国家工程研究中心,广东,广
州,510640
【正文语种】中文
【中图分类】B0-0
【相关文献】
1.高分子材料成型加工节能降耗新技术及设备 [J], 瞿金平;冯彦洪;何和智;晋刚;曹贤武
2.虚实结合教学模式在高分子材料成型加工实验改革中的应用探讨 [J], 张海琛;罗杰;高永辉
3.3D打印在高分子材料成型加工实验中的探索 [J], 赵彦芝;杜方凯
4.三维打印快速成型技术在高分子材料加工中的应用 [J], 邓亚峰;郭晓丽
5.“高分子材料成型加工新技术及新理论”教育部创新团队通过验收 [J],
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微孔发泡材料体系及挤出发泡(华南理工大学彭响方)20161112

微孔发泡材料体系及挤出发泡(华南理工大学彭响方)20161112
泡孔均相成核 泡孔成核是指在聚合物基体中产生非常小的泡孔过程，如果小泡孔的产生是由均相 溶液产生的，这种成核工艺就称为均相成核。 泡孔异相成核 如果在聚合物基体中存在着杂质，在气-液-固三相共存的交界面处的势能较低，气 泡成核时将在这个点引发气熔相分离形成泡核。引发气泡核主要取决于成核粒子的 形状和种类、固体与气体相界面的界面张力等。 热力学不稳定 泡孔成核 气熔均相体系 泡孔核
微孔发泡塑料的制备技术
制备技术
相分离法
单体聚合法
超临界流 体法
超饱和气 体法
间歇发泡
挤出发泡
注塑发泡
何为超临界流体？
超临界流体(supercritical fluid)是指温 度及压力均处于临界点以上的液体， 具有许多独特的性质，如粘度小、密 度、扩散系数、溶剂化能力等性质。
间歇发泡成型 快速升温法：
微孔塑料泡孔结构影响因素
影响泡孔结构的因素主要分为两类：一类是聚合物材料本身的物性参数； 另一类影响泡孔结构的是发泡工艺参数
聚合物的粘度或熔体强度 材料物性
松弛时间 CO2在聚合物中的溶解度及扩散速率
相界面的表面张力等
影响因素
发泡温度和压力 发泡时间， 工艺参数 饱和时间 剪切速率 降压速率等
发泡温度因素
图1-7 PLA2003D在饱和压力16 MPa和不同发泡温度条件下发泡样品的SEM图及泡孔 尺寸分布图：(a) 80 ℃；(b) 90 ℃；(c) 100 ℃；(d) 110 ℃；(e) 120 ℃ 随着温度的升高气体在聚合物中的溶解度降低，成核数量会相对减少，体系 的粘度或熔体强度降低，气泡成核后长大的阻力降低，泡孔尺寸较大。如果 进一步提高温度，熔体强度将继续降低，会加剧泡孔塌陷或合并现象 发泡温度太低，体系的粘度增大，气体在聚合物中的扩散速率降低，聚合物 的熔体强度增加，气泡长大过程受到限制，气泡难以长大，如果温度降低到 聚合物的玻璃化温度以下，聚合物因粘度太大而不能发泡

微孔发泡成型研究进展

常州轻工职业技术学院毕业论文课题名称：微孔发泡成型研究进展系别：轻化工工程系专业：__ 高分子材料应用技术__ _班级：10工艺试点学生姓名：王强指导教师：董奇伟摘要微孔发泡注射成型技术是由美国麻省理工学院(MIT)1979年首次研制成功的微孔泡沫塑料(Micro cellular plastics)l’,21的概念和制备方法发展而来。

同时制备微孔发泡塑料可采用相分离法、单体聚合法、超临界流体沉淀法、超饱和气体法和模压法等多种方法。

并且微孔发泡成型技术具有传统工艺不具备的优点，能够大幅提高尺寸精度，减少产品应力等等，从而能够节约原材料，提高生产效率。

关键词：微孔发泡塑料，制备方法，发展历程目录1引言 1 2.微孔发泡塑料的制备方法 2 2.1相分离法 2 2.2单体聚合法 2 2.3超临界流体沉淀法2.4超饱和气体法2.5模压法2.6其他制备方法3.微孔发泡注塑制品的性能及应用4.结论致谢 (20)参考文献 (21)附录 (22)1.引言这篇文章针对一种全新的聚合物注射成型工艺一微孔发泡注射成型技术进行了研究，微孔发泡技术拥有传统工艺不具备的优点，能够大幅度减少制品重量、提高尺寸稳定性、减小产品变形等，此外它对注塑机所需的注射压力和锁模力吨位的要求也更小，甚至不需要保压阶段。

目前国内外对微孔发泡注射成型机理研究的可见报道还极为少见，因而对该技术的成型机理进行研究显得很有必要。

微孔发泡注射成型技术是由美国麻省理工学院(MIT)1979年首次研制成功的微孔泡沫塑料(Micro cellular plastics)l’,21的概念和制备方法发展而来。

微孔泡沫塑料是指泡孔直径为0.1一10pm，密度在1护~101，个/cm甲之间的一种新型泡沫塑料.成型微孔塑料的一般要求包括：形成聚合物材料和物理发泡剂的单相溶液，并使溶液经历一个热力学不稳定状态以产生大量的成核点。

微孔泡沫塑料具有优越于一般泡沫塑料的力学性能，由于微孔的尺寸比塑料中原有的缺陷或微细裂缝小，因此微孔的存在不会降低塑料的强度，相反它能使原来存在的裂缝尖端钝化，从而改善塑料泡体的力学性能。

2011年国家自然基金获得者名录——华南理工大学


60 64 24 22 27 63 25 25 70 26 26 54 20 50 60 59 60 60 25 65 70 60 66 60 60 24 60 65 25 25
F030209 F030103 E050601 A011405 F010305 F030115 E050604 E070502 A040509 C200103 E070602 F020101 G0115 F010407 B0608 F030118 B060304 B060905 A040209 C100101 F050204 E031001 D0309 E060105 B060702 F020304 E020501 E080503 E0607 E0理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学 华南理工大学
项目批准号 申请代码1 项目名称 项目负责人 依托单位 21172077 B0202 新型手性氮杂卡宾配体的设计与合成及其铜族金属络合物在催化重氮转移反应中的应用 祝诗发 华南理工大学 51173051 E030901 醇溶性阴极界面有机分子玻璃材料的设计、合成及其在有机电致发光器件中的应用 华南理工大学 朱旭辉 51178186 E0801 宜居经济适用房的适老性设计策略研究：以珠三角为例 朱小雷 华南理工大学 51178191 E080404 嗜酸性细菌反应器浸出废旧线路板金属富集体方法及机理研究 朱能武 华南理工大学 61170081 F020104 演化和蚁群算法的近似性能分析 周育人 华南理工大学 71131003 G0103 我国供应链管理的创新模式与方法研究 周永务 华南理工大学 41101140 D010203 我国城市社区转型及其治理研究——基于公共产品供给的政治经济学分析 周锐波 华南理工大学 61103122 F020508 平行因子分析研究及其在盲辨识中的应用 周郭许 华南理工大学 31171633 C200101 基于毕氏酵母展示的β -葡萄糖苷酶融合蛋白体系的分子模拟与催化特性分析 郑穗平 华南理工大学 41175085 D0508 氨排放源清单不确定性及其对模拟大气细粒子形成与迁移的影响 郑君瑜 华南理工大学 41110304038 D0512 第三届经济快速发展地区区域空气质量改善国际学术研讨会 郑君瑜 华南理工大学 11174082 A040201 磁性杂质在反铁磁晶格中的磁耦合和团簇化现象的研究 赵宇军 华南理工大学 51172077 E0210 新型Li9V3(P2O7)3(PO4)2体系锂离子电池正极材料制备及性能 赵彦明 华南理工大学 51107041 E070303 高效直线开关磁阻电机的高精度控制及其无位置传感器控制研究 赵世伟 华南理工大学 31171783 C200303 亚基解离、分子修饰改善植物蛋白功能特性的作用机理研究 赵谋明 华南理工大学 51108184 E080201 全球化进程中珠三角城市区域的多中心网络组织 赵渺希 华南理工大学 51101061 E011002 EIS研究纳米导电聚合物在铜面的自修复作用机理及性能提高方法 赵杰 华南理工大学 51173047 E030703 甚低介电常数聚酰亚胺/氟化石墨烯纳米复合材料 赵建青 华南理工大学 21102048 B020104 过渡金属催化碳氢活化合成哒嗪酮化合物 赵坚 华南理工大学 21176090 B060701 pH响应刷状共聚物及其载药胶束的多尺度构效关系 章莉娟 华南理工大学 41105084 D0510 大气颗粒物中蛋白质及其硝基化特性研究 张颖仪 华南理工大学 51176052 E060302 固体火箭发动机羽流对火箭底部辐射加热的计算与实验研究 张小英 华南理工大学 21176086 B060304 低浓度VOC在基于微纤复合分子筛吸附材料的结构化固定床吸附动力学研究 张会平 华南理工大学 51108193 E080804 地聚物基玄武岩纤维布加固钢筋混凝土柱的加固效果及耐火性能研究 张海燕 华南理工大学 51178187 E080101 适应湿热地区气候特点的医院建筑设计研究 张春阳 华南理工大学 21174040 B0403 基于聚合物胶体粒子的能量转移体系在生物硫醇荧光比率检测中的应用 曾钫 华南理工大学 61103121 F020502 目标轮廓提取变分模型的关键问题研究 曾德炉 华南理工大学 11172104 A020317 基于DEM/FEM的人车碰撞事故前挡玻璃破坏特性及头部损伤评价研究 臧孟炎 华南理工大学 51178188 E080102 中日古典园林声景思想源流与技术变迁比较研究 袁晓梅 华南理工大学

华南理工大学研制出世界首个有序大孔-微孔MOF单晶材料

华南理工大学研制出世界首个有序大孔-微孔MOF单晶材料佚名
【期刊名称】《华南理工大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2018(46)11
【摘要】2018年1月12日,国际顶级学术期刊《Science》在线发表了华南理工大学作为第一单位的研究论文《Ordered Macro-Microporous Metal-Organic Framework Single Crystals》(《有序大孔-微孔金属有机骨架单晶》).其中,华南理工大学沈葵副研究员为论文的第一作者,华南理工大学李映伟教授与美国德克萨斯大学圣安东尼奥分校陈邦林教授为论文的共同通讯作者。

这也是华南理工大学首次以第一单位在《Science》主刊上发表论文。

【总页数】1页(P75-75)
【关键词】华南理工大学;单晶材料;《Science》;微孔;大孔;有序;MOF;Framework 【正文语种】中文
【中图分类】TP311
【相关文献】
1.孔壁富含微孔有序介孔材料的设计合成及表征 [J], 潘大海;李铁森;赵灵之;周亮;余承忠;鲍晓军
2.有序大/微孔MOF单晶材料:延伸多孔材料领域 [J], 李映伟;沈葵
3.单源MOF衍生具有三维有序大孔结构的氮掺杂碳包覆铁-氮合金复合材料用于高效氧还原 [J], 吕雅茹;翟雪静;王珊;徐虹;王锐;臧双全
4.微孔-大孔双孔结构β沸石材料的构筑规律 [J], 王星东;王亚军;董安钢;唐颐
5.我研制出世界首个有序大孔-微孔MOF单晶材料 [J],
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PP／PDMS共混物的连续挤出发泡成型

PP／PDMS共混物的连续挤出发泡成型
吴清锋;周南桥;翟丽;Chul B.Park
【期刊名称】《塑料科技》
【年(卷),期】2009(37)2
【摘要】用二氧化碳作为发泡剂,利用串联发泡挤出系统研究了聚丙烯(PP)/聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合物的膨胀比及泡孔密度,同时用马来酸酐接枝PP(PP-g-MAH)作为增容剂来提高PDMS与PP的相容性。

结果表明,混合物的最大膨胀比可达25倍,而纯PP的最大膨胀比只有8倍。

另外,与纯PP相比,混合物的泡孔密度显著提高(尤其是在低发泡剂浓度时)。

【总页数】4页(P39-42)
【关键词】聚丙烯;聚二甲基硅氧烷;挤出发泡;膨胀比;泡孔密度
【作者】吴清锋;周南桥;翟丽;Chul B.Park
【作者单位】华南理工大学聚台物新型成型装备国家工程研究中心,广东广州510640;多伦多大学微孔塑料制造实验室,加拿大多伦多M5S 3G8
【正文语种】中文
【中图分类】TQ325.14
【相关文献】
1.PP/PDMS共混物连续挤出发泡成型研究 [J], 王明义;周南桥;胡军;许佳润;晏梦雪
2.PP/PDMS共混物连续挤出发泡成型研究 [J], 王明义;周南桥;胡军;许佳润;晏梦
雪
3.PP／PDMS共混物连续挤出发泡成型研究 [J], 王明义;周南桥;胡军;许佳润;晏梦雪
4.PP/PDMS共混物连续挤出发泡成型研究 [J], 王明义;周南桥;胡军;许佳润;晏梦雪
5.LH-PP/Nano-clay共混挤出的发泡成型 [J], 王明义;纪莲清;马军;周南桥
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分子链在发泡过程中的取向示意图
实验结果表明： 泡孔取向后的发泡材料力学性能优于普通发
泡材料。原因有： 取向发泡材料断裂面处的固体面积更多 在垂直于取向方向上可以增加裂纹传播的
能量 泡孔的取向可以促进分子链的取向
➢在工程塑料上的研究
五大工程塑料主要包括：
聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）、 聚苯醚（PPO）和热塑性聚酯（PET，PBT）。
熔体强度 气体的溶解量 发泡温度及压力 成核剂种类及用量 降压速率等
泡孔长大
泡孔核
泡孔
微孔塑料泡孔成核与长大机理
➢ 泡孔合并 泡孔合并是指相邻的两个或几个泡孔在泡孔壁接触以后持续长大，泡孔壁开
始破裂融合成为一个大泡孔的情况。在生产闭孔结构的微孔材料时，泡孔合并 现象是应该尽力避免的。
➢ 泡孔开孔 微孔泡沫塑料根据泡孔连通性的不同，可以分为开孔型和闭孔型。闭孔型微
注塑发泡成型
微孔发泡注射成型工艺示意图
聚合物从加料口加入注塑螺杆之后，在螺杆压缩和塑化作用下，超临界 气体发泡剂扩散进入聚合物熔体中，形成气体/熔体均相体系(在螺杆前 段配以静态混合器)
聚合物熔体/气体均相体系随后被输送至储料室中，通过外部加热使体系 的温度升高，气体在聚合物熔体中的溶解度将下降，引发热力学不稳定 状态，从而引发气泡成核
卷取装置
连续挤出发泡成型
离模吹胀装置
注气装置 自动加料装置
发泡片材挤出机，由龙口市天海精密机械设备有限公司提供图片
挤出发泡成型实现了连续生产过程，生产效率高，可实现工业化应用。 近几十年来，连续挤出发泡成型就成为微孔发泡成型工艺的研究重点， 上世纪九十年代初，C.B. Park等成功开发了连续挤出发泡成型机械，从 而大大提高了生产效率，实现了微孔塑料的工业化生产目标。
从而扩散聚集、发生相变形成气泡核 ➢ (3)气泡核的长大和定型
微孔发泡塑料的制备技术
何为超临界流体？
超临界流体(supercritical fluid)是指温 度及压力均处于临界点以上的液体， 具有许多独特的性质，如粘度小、密 度、扩散系数、溶剂化能力等性质。
间歇发泡成型 ➢ 快速升温法：
首先将聚合物与气体放置一个高压容器内，在一定的温度和压力条件 下气体扩散进入聚合物中去，形成聚合物/气体均相体系，迅速将聚合物 放入高温油浴槽内，由于温度升高体系热力学平衡状态被打破，气体从 聚合物基体中逸出引发大量的气泡核，随后气体不断扩散进入气泡核， 气泡长大。当气泡长大到一定的程度之后，迅速放入冷水槽中，冷却定 型泡孔。
➢在通用塑料上的研究
通用塑料主要包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚 苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚 物（ABS）等，其产量占整个塑料产量的90%以上。
聚丙烯发泡塑料是通用塑料微孔发泡研究中最广泛的材料之一，其具有良 好的力学性能、热稳定性能和尺寸稳定性能，刚性高于PE发泡材料，抗冲 击性能优于PS发泡材料，同时耐热温度达到130℃，而PS和PE发泡材料的耐 热温度只有70-80℃。
Wang et al.等研究了PP及其纳米复合材料的发泡行为
实验对PP/PP-g-MAH/nanoclay
和PP复合材料进行了不同温度
PP
条件下的超临界CO2发泡研究。
结果表明低浓度的PP-g-
MAH/nanoclay的加入降低了材
料的熔体拉伸强度和剪切复数 模量，而浓度超过一定值时，
PP/nanoclay/ PP-g-MAHy
泡成核时将在这个点引发气熔相分离形成泡核。引发气泡核主要取决于成核粒 子的形状和种类、固体与气体相界面的界面张力等。
气熔均相体系
热力学不稳定 泡孔成核
泡孔核
微孔塑料泡孔成核与长大机理
➢ 泡孔长大 当气泡核形成以后，气泡核周围的气体就会因气体浓度梯度差而进入气泡核中，
促使气泡核长大而形成泡孔。
控制泡孔长大的因素
性得到提高，可增加到5倍左右，疲劳寿 命也可以延长至未发泡材料的5倍.
微孔发泡技术起源于1981年美国MIT 聚合物实验室
微孔塑料的性能和应用
由于微孔泡沫塑料所具有的独特的泡孔结构，使微孔泡沫 塑料呈现出许多优良的特性
冲击强度高 韧性好
比刚度大 高的疲劳寿命
介电常数低
性能
热传导系数低 热稳定性高
所用发泡剂环保 质轻
……
应用
微孔泡沫塑料由于具有上述优异的性能，使其应用领 域非常广泛,如包装材料领域，隔音材料领域，减震 缓冲材料领域，绝缘隔热材料领域，生物材料领域等。
微孔塑料成型过程
图1 超临界流体微孔发泡原理示意图
超临界流体微孔发泡成型过程可分为三个阶段： ➢ (1)形成气体/聚合物饱和均相体系 ➢ (2)通过快速降压或升温使溶解在聚合物中的气体产生大的过饱和度，
因此，为了得到预期的泡孔结构，控制发泡过程就必须充分了解发泡 过程中这两个关键的过非常小的泡孔过程，如果小泡孔的产生是由均相
溶液产生的，这种成核工艺就称为均相成核。
➢ 泡孔异相成核 如果在聚合物基体中存在着杂质，在气-液-固三相共存的交界面处的势能较低，气
采用MuCell微发泡注塑 成型技术的发动机护罩 （福特汽车） 图片来自：1.韩国东信注塑机 MUCELL 系列 220-650吨； 2.网易汽车/14/0618/08/9V0QHAPH000853V5.html
微孔塑料泡孔结构影响因素
影响泡孔结构的因素主要分为两类：一类是聚合物材料本身的物性参数； 另一类影响泡孔结构的是发泡工艺参数
快速升温间歇法微孔发泡示意图
间歇发泡成型 ➢ 快速卸压法：
将聚合物颗粒或样品放置于密封的高压釜内，首先将釜内温度升高到 浸泡温度，向釜内通入一定压强的超临界气体，气体通过扩散进入聚 合物基体中，形成聚合物/气体均相体系。将釜内温度降至发泡温度 （一般在聚合物玻璃化温度附近），然后对间歇釜快速卸压，引发气 泡成核，气体扩散进入气泡核，泡孔长大。同时对高压釜进行快速冷 却，使聚合物内泡孔冷却定型。
的粘度或熔体强度降低，气泡成核后长大的阻力降低，泡孔尺寸较大。如果 进一步提高温度，熔体强度将继续降低，会加剧泡孔塌陷或合并现象 发泡温度太低，体系的粘度增大，气体在聚合物中的扩散速率降低，聚合物 的熔体强度增加，气泡长大过程受到限制，气泡难以长大，如果温度降低到 聚合物的玻璃化温度以下，聚合物因粘度太大而不能发泡
北京化工大学Luo et al.分别对比了球状和纤维状聚对苯二甲酸丁二酯（PBT） 与PP复合材料的微孔发泡材料
球状和纤维状PBT对PP结晶形态影响的示意图
复合材料在157.4℃发泡的SEM图 (a)纯PP (b)PP-5sPBT (c) PP-5fPBT
球状和纤维状的PBT在PP基体中作为异相成核点促进了PP的结晶，提高了 PP的结晶密度和结晶温度。在微孔发泡过程中，密集的晶体作为泡孔成核 点，减少了泡孔尺寸，同时提高了泡孔密度。对比球状和纤维状PBT，纤 维状的PBT对PP的发泡性能更有利
在气熔均相体系充满模具型腔之后对其进行快速卸压，气泡核开始长大， 形成泡孔。同时对模具快速冷却，使泡孔冷却定型，得到发泡制品
微孔塑料泡孔成核与长大机理
微孔泡沫塑料的形成首先是要形成气泡核，然后气泡核膨胀和长大成为泡孔， 最后是泡孔的固化定型。
气泡核的形成阶段决定着泡孔数量的多少和分布，是微孔发泡成型的关键步骤。 泡孔长大阶段决定泡孔最终的结构形态，例如泡孔后期发生的聚集和并泡。
影响因素
材料物性 工艺参数
聚合物的粘度或熔体强度 松弛时间 CO2在聚合物中的溶解度及扩散速率 相界面的表面张力等
发泡温度和压力 发泡时间， 饱和时间 剪切速率 降压速率等
➢ 发泡温度因素
图1-7 PLA2003D在饱和压力16 MPa和不同发泡温度条件下发泡样品的SEM图及泡孔 尺寸分布图：(a) 80 ℃；(b) 90 ℃；(c) 100 ℃；(d) 110 ℃；(e) 120 ℃ 随着温度的升高气体在聚合物中的溶解度降低，成核数量会相对减少，体系
快速卸压高压釜发泡装置示意图 1-CO2供气瓶；2-压力表；3-计量泵；4-高压釜；5-样品
挤出发泡成型
挤出发泡成型装置示意图
1-加料斗；2-电动装置；3-机筒；4-螺杆；5-静态混合器；6-模头；7-加热套
聚合物从加料斗加入挤出机后，经过挤出螺杆压缩，熔融塑化之后， 与注气口注入的气体相混合，在螺杆剪切混合作用下形成聚合物熔 体/气体均相体系，然后通过挤出机头口模的快速卸压得到微孔发泡 制品。
微孔发泡材料体系及挤出发泡
彭响方
华南理工大学
2016年11月12日
主要内容
1、 微孔发泡概论
微孔塑料概述
微孔泡沫塑料的定义为泡孔尺寸在0.1-10
μm，同时，泡孔密度在109-1015个/cm3范
围内的微孔泡沫塑料。
微孔泡沫塑料的密度很低，可以降低到未
发泡塑料的5％～95％，而冲击强度和韧
➢ 发泡压力因素
PLA2003D在发泡温度100 °C和不同发泡压力条件下发泡样品的SEM图及泡孔 尺寸分布图：(a)8 MPa; (b)12 MPa; (c)16 MPa; (d)20 MPa; (e)24 MPa
气体压力增加致使其在聚合物中的溶解度增加，进而气泡成核数目增 加，泡孔密度增大
工程塑料的性能特点主要有：
（1）与通用塑料相比，具有优良的耐热和耐寒性能，在广泛的温度范 围内机械性能优良，适宜作为结构材料使用；
（2）耐腐蚀性良好，受环境影响较小，有良好的耐久性； （3）与金属材料相比，易加工，生产效率高，并可简化程序，节省费 用； （4）有良好的尺寸稳定性和电绝缘性； （5）重量轻，比强度高，并具有突出的耐磨性。
加入碳纳米管后，聚碳酸酯的结晶度最高增加到20%，同时发泡后的泡孔 尺寸减小到10μm左右，聚碳酸酯纳米复合材料发泡后的导电性能也比发 泡前的复合材料得到大大的提高。