微发泡注塑成型材料的制备

微孔发泡注塑成型技术及设备微孔发泡塑料（Microcellular Plastics）是指泡孔直径为0.1~10μm，密度在109~1015个/cm3之间的一种新型塑料，1979年由美国麻省理工学院（MIT）首次研制成功。

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。

微孔泡沫塑料具有由于传统塑料的力学性能。

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间断钝化，从而改善塑料的力学性能。

微孔发泡塑料其泡孔尺寸极小，可以制成薄壁制品，其重量大大减轻。

因此一问世便受到人们的普遍关注，制备微孔发泡塑料的方法很多，其中注塑成型技术是一种非常重要的方法。

微发泡注塑成型制品在基本保持其原有力学性能的基础上实现重量减轻，同时由于制品内部几乎没有任何残余应力，因此制品的翘曲和变形得到很好的抑制。

此外，由于能够有效地防止收缩痕，对于制品壁厚均匀度的要求有很大降低，从而为制品设计提供了更大的空间。

与常规的模塑制品相比，微发泡注塑制品的平均成本可降低16～20%，而这主要通过以下四个方面来实现：①微发泡注塑循环周期可减少50%，从而降低了加工成本。

同时注塑制品的下脚料比例降低，设备的能耗也更低；②对于相同类型的制品，由于微发泡注塑工艺可以使用更小和更少的机器以及更低的模具成本，使得投资成本降低；③由于微发泡注塑制品的密度降低，因此可以设计具有更薄壁结构的制品，使得制品的材料成本降低；④由于减轻或消除了常规模塑在合模和保压过程中产生的模内应力，因此微发泡注塑可以制备更平、更直和尺寸精度更高的制品，从而为制品的品质和价格提升提供了更大空间。

目前几乎所有的非结构性塑料制品和一部分结构性塑料制品都可以采用微发泡注塑成型工艺制备。

现在发达国家所开发的微发泡注塑制品主要集中在以下几个领域：汽车及内部装饰材料；电子电器产品；医用产品等，如汽车进气歧管、保险盒、发动机罩、电器开关、电器控制模块、薄壁容器、医用注射器等。

高质量低成本的MuCell微发泡注塑成形技术简介MuCell微发泡注塑成形技术是一种高质量低成本的塑料注塑成形工艺，它通过对塑料熔体进行微型泡沫化来减少材料用量、缩短生产周期、提高产品性能。

该技术可以广泛应用于汽车、电子、医疗和家电等相关工业领域。

MuCell微发泡注塑成形技术优势材料节约MuCell技术可以将聚合物内部充分发泡，从而达到减少材料使用的目的。

研究表明，MuCell技术能够节省30%至50%的原材料。

生产效率提高MuCell技术不仅可以减少原材料使用，还可以缩短生产周期。

在压入模中的熔料中注入气体后，泡沫化的熔料可以更快地流动，并且工艺参数的精确性和可重复性大大提高，加速了生产效率。

组织结构细致化由于MuCell技术能够通过空气气泡使材料结构更加细致，所以产品的物理性能也得到了极大的提高。

改善产品外观通过泡沫化的表面与非泡沫化的内部的界面、表面纹理的变化，MuCell技术可以产生表面平整、外观精美的产品。

环保可持续由于使用MuCell技术不仅可以减少材料用量，还可以减少能源的消耗、二氧化碳排放、废物和回收率的提高，因此MuCell技术对环境具有积极影响。

应用领域汽车行业在汽车制造中，MuCell技术可以应用于制动系统、内饰、外饰、悬挂和照明系统中。

由于采用了Microcell技术，这些零部件的重量减轻、刚度更高、生产周期缩短、噪音和振动降低。

电子和家电行业在电子和家电制造业中，Microcell技术可以用于生产更轻、更细节、更高性能的产品。

例如，通过Microcell技术，可以生产更轻、更细节化的电脑外壳，增加了生产效率和热释放效率。

医疗行业在医疗行业，Microcell技术的应用轻质化各种手术器械、生产更浅薄、更精细的医疗器械等都可以得到很好的应用。

MuCell微发泡注塑成形技术发展趋势目前，该技术的研究和应用一直在不断发展。

在未来，随着人们对环境保护和材料利用率的更高要求，该技术必将得到更广泛和深入的应用。

高质量低成本的MuCell微发泡注塑成形技术注塑成型生产中，常常出现各种质量问题，如：收缩不均导致的部件尺寸不稳定和内应力问题、缩水痕、平直度不好、同芯度或圆度不够、动平衡性不高、难填充等适题。

目前，随着MuCell微发泡成型工艺的应用，使上述问题得以解决。

MuCell微发泡成型工艺主要是依靠气泡的成长来填充产品，因此其成型过程是在较低而平均的压力下进行的。

由于不像传统注塑成型那样需要机器的不断保压，因此产品的内应力大大减小，不同位置的收缩也变得非常平均。

MuCell微发泡成型工艺过程可分成三个阶段：首先将超临界流体（CO2或N2）溶解到热熔胶中，以形成单相熔体并使之保持在高压下；然后，单相熔体通过开关式射嘴被射入到温度和压力较低的模腔中。

由于温度和压力的降低，因此引发了分子的不稳定性，从而在制品中形成大量的气泡核。

最后这些气泡核逐渐长大生成微小的孔硐。

通常，制品的表层是未发泡的实体层这是由于模具温度较低，表面树脂冷却迅速从而使气泡核没有成长时间而导致的未发泡。

在成型过程中，由于单相熔体的形成，使树脂的黏度降低，从而流动性更高，这有利于降低熔胶温度、模温和射胶压力，使塑件的成型更稳定，成型视窗变大。

MuCell微发泡成型原理使用MuCell工艺时，要求在注塑机上安装特别的螺杆和机筒。

一般，当超临界流体被射入搅拌区后，需要特别的螺纹来切碎超临界流体，使之与热熔胶充分溶解从而形成单相熔体。

因此，MuCell螺杆采用了特殊的螺纹设计。

此外，由于单相熔体必须保持在一定的高压下以不至于出现离析，需要使用特殊的机筒。

Trexel的机筒采用单向止逆阀和开关式射嘴设计，从而可在机筒前端的射出段形成一个密闭高压的区间。

当注射时，开关式射嘴打开，单相熔体瞬间被注入到模具型腔中开始发泡。

通常情况下，用户只需要更换Trexel特制的螺杆和机筒，并加装注射器和射入界面系统，以及外接一个超临界流体控制器等，即可实现对现有注塑机的升级。

[研究・设计]收稿日期:2005-11-16作者简介:邓小珍(1977-),女,江西樟树人,硕士研究生,主要从事微孔发泡塑料方面的研究。

微孔(发泡)塑料的制备方法邓小珍1,柳和生2(1.南昌大学环境科学与工程学院,江西南昌330029; 2.南昌大学机电工程学院聚合物加工研究室,江西南昌330029) 摘　要:介绍了微孔塑料的几种制备方法,包括:单体聚合法、(热引导)相分离法、压缩流体反溶剂沉淀法、间歇成型法、连续挤出法和注射成型法,分析并比较了各种制备方法的特点及应用,展望了微孔塑料光明的发展前景。

关　键　词:微孔发泡塑料;连续挤出;注射成型;超临界二氧化碳中图分类号:T Q 328 文献标志码:A 文章编号:1005-2895(2006)02-0016-040　引　言1981年美国麻省理工学院(M assachusetts Insti-tute of T echno logy ,简称M IT)[1]的N am P.Suh,J.E.M ar tini 等学者首次研制成功微孔泡沫塑料(Micro-cellular Plastics),这种微孔泡沫塑料的泡孔直径为0.1～10L m,泡孔密度达109～1015个/cm 3,材料密度比发泡前减少5%～98%。

由于微孔发泡塑料的泡径极小且分布均匀,能够使高聚物中的微隙圆孔化,泡孔实际起到了一种类似橡胶增韧塑料的作用,即泡体起到应力集中体作用,诱发多重银纹的产生,银纹引发剪切带,剪切带终止于银纹,阻止其扩散成裂纹。

这2种损伤机制的相互作用能大幅度增韧增强塑料。

因而微孔发泡塑料达到了既降低材料的成本又提高其性能的双重效果。

从目前的报道来看,微孔发泡塑料的许多力学性能确实明显优于普通发泡材料和不发泡的材料,如微孔发泡塑料的冲击强度比发泡前提高6～7倍,强度与重量比可提高5～7倍[2]。

Seeler [3]报道了材料相对密度为发泡前的97%的聚碳酸酯(PC)微孔塑料的疲劳寿命比不发泡的PC 提高4倍以上。

微发泡注塑PP及其工艺影响因素微孔发泡PP是指泡孔分布均匀、泡孔平均直径在1～100m，泡孔密度大约为106～1011个/cm3，材料的密度相比于未发泡削减8～15%的发泡材料，由于微孔发泡PP中的微孔更改了原始聚合物材料中应力的分布以及应力在材料中的传递方式，使得微发泡聚合物表现出有别于其他连续材料的力学特性。

比如具有质轻、比强度高、隔音、冲击强度更高等优点，并且其抗疲乏寿命甚至可以数十倍地提高，同时其绝缘、保温性能等也会大幅度地加添。

因此，微发泡PP特别适用于对材料轻量化要求较高的领域，如汽车、轨道交通，船舶，风机叶片等。

目前，微发泡PP重要有以下几种成型方法：①间歇成型法②连续挤出成型法③注塑成型法。

但是，间歇成型法，生产周期长，不适合应用于大规模工业化；连续挤出成型法虽然可以缩短生产周期，但是连续挤出成型法仅能制造结构简单的制品，限制了其应用范围。

而注塑成型法具有生产周期短，又能制造多而杂结构原件，可在传统注塑机的基础上进行改进，因此是目前工业上重要采纳的方法。

1.微发泡注塑成型技术的工艺与原理注塑成型技术的原理是利用快速更改温度来使聚合物/气体均相体系进行微孔发泡，下图为典型的微孔塑料注塑成型技术的系统结构示意图。

其工艺过程为：聚合物粒料通过料斗加入机筒，通过螺杆的机械摩擦和升温加热器使粒料熔为聚合物熔体，N2或CO2等小分子气体通过计量阀的掌控以肯定的速率注入机筒内的聚合物熔体中（或通过在聚合物中添加化学发泡剂分解产生气体），与聚合物熔体混合均匀，形成聚合物/气体均相体系。

随后，聚合物/气体均相体系由静态混合器进入扩散室,通过分子扩散使体系进一步均化，在这里通过快速升温加热器（例如，在1s内使熔体温度由190℃上升至240℃）使气体在聚合物熔体中的溶解度急剧下降，过饱和气体由熔体中析出形成大量的微小气泡核。

为了抑制扩散室内已形成的气泡核快速生长,扩散室内必需保持高压状态。

在进行注射操作前,模具型腔中充分压缩气体。

微发泡木塑复合材料及其成型技术一、背景及意义木塑复合材料（WPC）是将有机纤维素填料如木材、糠壳、竹屑、豆类、亚麻、稻杆、玉米淀粉和坚果硬壳等以粉状、纤维状和刨花等形态作为增强物或填料加入到热塑性或热固性塑料中进行复合得到的新型功能材料。

早在１９０７年，ＬｅｏＨＢｅｎｄ博士就利用热固性酚醛树脂与木粉复合制得了木塑复合材料［1］。

与现有大多数无机填料如碳酸钙和玻纤等相比：纤维素填料具有原料易得、成本低、密度小、对设备磨损小、无污染和可降解等优点。

其中，尤以木质填料研究和应用最为广泛。

木塑制品兼有木材和塑料的双重特性：即力学性好、不怕虫蛀、不生霉菌、不吸收水分、阻燃、绝缘、使用寿命长且可重复利用等，可以作为装饰性材料应用。

此外，木塑复合材料在减少环境污染和保护森林资源等方面也有积极的社会效应和生态效应。

如今，木塑复合材料已大量用于家具、风景园林材料、栅栏、窗框和汽车内饰件等领域［2］。

尽管木塑复合材料具有上述优点，但相对未填充塑料来说，其韧性、冲击强度和弯曲强度等力学性能仍将会有所降低。

而相对纯的天然木材来说，密度又通常是木材的好几倍。

因而不能作为较好的木材替代品，因此其应用领域受到了一些限制。

为了克服分别相对于纯塑料和纯木材所呈现出来的不足，扩大木塑材料的应用范围，人们不懈地进行了大量的研究。

最后人们从微孔发泡塑料的性能中受到启发。

因为微孔发泡塑料相对未发泡塑料有更高的冲击强度、韧性和疲劳寿命，因此木塑材料若经过微孔发泡，其机械性能就会提高，上述性能不足的问题就迎刃而解了［3］。

木塑复合发泡材料，就是将塑料、木粉、矿物填料、助剂、改性剂和发泡剂等原料按质量比混合，经塑料成型设备加热熔融成为一种带连续均匀分布发泡微孔的复合材料。

制品密度接近于木材，而机械强度远高于木材，由于树脂用量削减一半，因而产品成本较低；此外，发泡还能赋予产品更精确的外观尺寸［4］，比非发泡复合物更具木质感，并便于安装。

因为木粉等纤维素的吸水性强和极性高，而塑料具有疏水性，所以两者之间的相容性较差。

物理微发泡注塑成型工艺物理微发泡注塑成型工艺，听起来是不是有点儿高大上？但它就是把塑料变得更轻、更强的一种神奇手法。

想象一下，你手里有一块沉甸甸的塑料，觉得用着可真不方便。

可要是把它做得更轻巧，还不失韧性，简直是个完美的“轻盈战士”！这就是微发泡的魅力所在。

它就像是给塑料打了个气，把它的体积和质量都变得更可爱，更适合各种日常需求。

说到微发泡，这工艺可不是说说而已。

它的原理很简单，利用物理方法在塑料中引入气泡。

就像你喝饮料的时候，看到那些气泡在瓶子里欢快地跳舞，真是让人忍不住想要一口喝下去。

这个过程也类似，塑料在加热的时候，气体被注入，形成许多微小的气泡。

结果呢，塑料的体积变大了，密度却变小了。

就好比是给一个大象穿上了隐形的轻纱，虽然看起来胖乎乎，但实际上轻得很！这些气泡不仅让塑料变得轻巧，还能提升它的强度，真是一举两得，聪明得很！不过，咱们也不能只顾着说好听话，微发泡的过程可没那么简单。

温度的控制是关键。

太高了，塑料会变得过于软，不容易成型；太低了，气泡可能不够均匀，影响最终的产品质量。

就像做饭一样，火候掌握不好，做出来的菜也不会好吃。

除了温度，压力也很重要。

咱们要把气体注入塑料的过程中，得保持一个合适的压力，不能太高，不能太低。

就像给气球充气，充多了就爆，充少了就瘪，这个中间的平衡，真是让人伤透脑筋！再说说原材料的选择。

你知道吗，不同的塑料对微发泡的效果也大相径庭。

有些塑料就像个好学生，容易发泡；有些塑料则像个捣蛋鬼，发泡的效果不好。

为了达到最佳效果，得选对“主角”。

像聚乙烯、聚丙烯这种常见的材料，都是微发泡的“明星”，他们发泡起来可轻松多了，就像一群快乐的小伙伴，一起聚会一样，气氛热烈。

接下来的步骤也是马虎不得，得把这些发泡塑料注入模具里。

这时，模具就像是个变魔术的箱子，把塑料的形状锁定。

咱们的塑料小伙伴们在里面飞快扩张，变得丰满起来。

最终，等到冷却，塑料就被固定住了。

拿出来时，嘿，看看这小家伙，轻巧又结实，真是不得了！一边捏一边乐，这个过程看得人真是心花怒放。

微发泡注塑成型工艺
微发泡注塑成型工艺是近几年新兴的一种注塑工艺，它是注塑工艺中一种新兴的特殊工艺。

它主要应用于制造微型零件和复杂型号的零件，是实现高性能和高精度的一种重要手段。

本文主要概述了微发泡注塑成型工艺的原理，材料，特点和应用等。

一、微发泡注塑成型工艺的原理
微发泡注塑成型工艺的核心原理是利用微发泡剂的气化热释放，这种物质具有很好的耐热性、耐腐蚀性和可塑性，在高温下分解发泡，其形成的泡沫可填充空隙，使塑料件具有良好的附着力和结构强度。

二、微发泡注塑成型工艺的材料
微发泡注塑成型常使用PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PA(聚氨酯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PES(聚氯乙烯)、PC(聚碳酸酯)等塑料。

三、微发泡注塑成型工艺的特点
1、微发泡注塑成型具有型芯强度高、外观无瑕疵等特点。

2、注塑件孔径精度高，可实现孔径小于0.1毫米的微型零件制造。

3、制品具有良好的结合力，表面光滑柔韧，良好的耐化学性和气密性。

四、发泡注塑成型工艺的应用
微发泡注塑成型工艺的应用范围很广，其中包括可穿戴设备、自动化设备零部件、消费类电子、5G移动通讯器件、照明行业元件等，
目前正迅速地发展着，这些都对微发泡注塑成型工艺的发展提出了更高的要求，同时也促进了该工艺的更新换代。

总之，微发泡注塑成型工艺具有速度快、工艺复杂程度低、能够制造微型零件等诸多优势，在各种行业，如建筑、机械、航空航天等领域得到了广泛应用。

未来，随着科技的不断发展，微发泡注塑成型工艺还将发挥更大的作用，使生产更高效，建立更完善的工艺系统，更好地满足我们日常生活的需求。

微发泡注塑成型工艺
微发泡注塑成型工艺是一种复合型的塑料成型工艺，主要应用于制造一类厚度很小，而且具有独特性、柔性及轻质的小件。

它是一种集材料准备、发泡聚合物处理、模具设计及成型工艺等技术作用于一体的新型技术，其中以发泡胶处理为主，它与传统注塑成型工艺相比具有许多不同之处，堪称是注塑成型中的创新技术。

首先，微发泡注塑成型工艺可以制造出具有优异性能而且厚度特别薄的塑料制品，这是由于其微发泡塑料的特殊性和工艺技术的发展所致。

发泡塑料特殊性在于其发泡率，发泡率随厚度的增加而增加，这种特性可以大大地改变塑料制品的厚度，使其厚度可以达到微米级，而且仍然保持制品的坚固性和好的性能。

而且，微发泡注塑成型工艺的模具设计也要比传统注塑成型工艺要复杂得多，因为这种工艺需要专门针对特定尺寸和形状的模具。

为了使制品可以具有微发泡性能，需要采用较厚的墙体来限制发泡，这就要求模具必须非常精确，因此模具的设计将会更加复杂。

此外，由于微发泡注塑成型工艺的特点，它的注塑温度也较高，普通的注塑温度不足以达到发泡性能，因此对注塑温度的控制更加重要。

此外，由于材料的发泡性，熔体压力和后处理也要更加精确，以确保制品具有较高的精度。

最后，微发泡注塑成型工艺是未来特别薄塑料制品生产的一种新型先进技术，它能够快速生产出质量优良、尺寸精准、轻质耐用的新型塑料制品，对于满足客户的高标准需求具有着重要的战略意义。

总之，微发泡注塑成型工艺是一种复合式的塑料成型技术，它不仅可以制造出具有优异性能的薄塑料制品，而且模具设计、材料发泡性能、注塑温度及后处理也极为复杂，是当今注塑成型行业中具有创新意义的技术。