聚丙烯物理法微孔发泡操作条件与泡孔形态的关系研究_汪菊英
发泡成型工艺—物理发泡工艺(塑料成型加工课件)
二、物理发泡的特点
优点： 操作中毒性较小； 用作发泡的原料成本较低； 发泡剂无残余体，因此对泡沫塑料的性能影响不大。
缺点： 生产过程所用设备投资较大。
三、物理发泡剂
物理发泡剂又称挥发性发泡剂。 一般是能够溶于树脂的低沸点液体或易升华固体， 当树脂受热升温时，它们挥发或升华产生大量气体，使 树脂发泡，在此过程中，发泡剂仅是物理形态发生了变 化，化学组成不变。
发泡成型
物理发泡
一、物理发泡概述
物理发泡 指利用物理原理发泡，方法如下： （1）惰性气体发泡法
在加压条件下把惰性气体压入熔融塑料或糊塑料中， 然后降低压力，升高温度，使溶解气体释放、膨胀而形 成气泡 （2）低沸点液体发泡法
利用低沸点液体蒸发气化进行发泡，将低沸点液体 压入聚合物中或在一定压力、温度下使聚合物软化，液 体也随之形成气泡，使聚合物发泡。
（1）挥发性液体
（2）挥性固体
（3）惰性气体
其发泡过程是将气体溶解在聚合物或聚合物溶液中，使其饱和，然后通过 降压或加热使材料发泡。气体有氮气、氢气、二氧化碳和空气等。
PP／改性纳米CaC03／AC复合挤出发泡体系泡孔形态预测模型的研究
发泡 过程 中起 到 明显 的泡 孔成 核剂 的作 用 ， 增 加 能
泡孔 密度 ， 改善 泡孔 结构 ， 有效 实现 发泡材 料 的高 可 性 能化 和功 能化 。在 众 多 纳米 填 料 中 ， 纳米 Ｃ Ｃ ａＯ
高 温 加热 混 合 机 ： Ｒ Ｈ Ｋ一１ ０型 ， 海 化 工 设 备 上
挤 出装 置 ： 采用 布 拉本 德 塑 料 实验 作 站接 一
个 平缝 收敛 机头组 成挤 出装 置 ， 杆直 径 １ ． ｎｌ， 螺 ９１ ｌ ｎ
面 改性或 改 变 晶体 粒 径 和形 状 ＿ ， 少或 阻止 其 团 ３减 Ｊ
聚， 增强 与有 机体 的亲 和力 ， 改进 材料 的性 能 。
Ｄ＝ 蚩
式 中 ：ｒ 泡 体长 轴长 度 ￡一
— —
（） ３
（） ４
表 １ 以泡 孔平 均 面积 比为指 标 的统计 结果 。 是
泡体 短轴 长度 。
切 流场
０３ ．
Ｏ． ５ １Ｏ ． ０． ３ ０． ５
１０ ９
１０ ９ １０ ９ ２ ０ ０ ２ ０ ０
用极差 分 析可 以解 决 两 个 问 题 ， 别 是求 出影 响 因 分 素 的主次顺 序 ， 以及 求 出各 因素 的最佳 水平 组合 。 制 品具 有更 大 的泡 孔 面积 比 、 小 的 泡体 平 均 更 直 径是 最佳 结果 ， 因此将 综合 指标 Ｙ定义 为 ：
Ｙ＝ 面积 比 一平 均直 径
Ⅳ ＝ 视 野 面积 ×１ ０ 一 ０ ％ （） ２
实验 具 有 ４个 影 响 因素 和 ２个 评价 指 标 ， 因此
采用 指标 叠加 法对 正交 实验 结果 进行 极差 分析 。采
辐照交联线型聚丙烯发泡性的研究
司 ； 联 剂 ， 交 ＴＭＰ ＴＡ ， 售 ． 市 ＨＢＩＳ ｓｅ ９ ｋ ｅ， 国 Ｈａ ｋ ｙ ｔ ｍ ０ Ｈａ ｋ 德 ｋ ｅ公 司 ； 自 动 ４ 吨 压 机 ； 孔 结 构 测 试 ： 切 片 后 半 ５ 泡 将 的 发 泡 材料 放 置 在 相 差 显 微 镜 上 拍 照 ， 照 比例 计 算 出 泡 孔 的 平 均 大 小 ； 曲性 能 ： 按 弯 在
定 剂 量 的 电 子 辐 照 ， 照 剂 量 （ＫＧｙ）： ３ ０． ０ １ ０ １ ４ １ ７ ２． 辐 ０． ５ ７ ．５ ． ． ５ １；
３
１ ２￣ ， ６ Ｃ ７分 钟 后 ， 转 速 降 为 ５ ｒ ｍ ， 别 加 入 ２ 和 ３． ％ （ ／１ ０ ＰＰ） 将 ０ｐ 分 ％ ２ ｇ ０ ｇ ＡＣ 发 泡 剂 ， 续 继 共 混 ４分 钟 后 取 料 ； ４ 将 步 聚 ３ 中 的 复 合 材 料 在 压 机 中 压 成 长 Ｘ 宽 ×厚 为 １ ０ ×８ ×３ ０ ０ ｍｍ 的 片 材 ， 压
２１ ０ ０年 ４月
枣庄 学 院 学 报
Ｊ ＲＮ Ｆ Ｚ ｚ ＡＮＧ Ｕ Ｖ Ｓ ｌ ＯＵ ＡＬ Ｏ Ａｏ ＨＵ ＮＩ ＥＲ ｎ Ｙ
Ａｐ ． ０１ ｒ２ ０ Ｖ０． ７ ＮＯ． Ｊ２ ２
第２ ７卷
第 ２期
辐 照 交 联 线 型 聚 丙 烯 发 泡 性 的 研 究
董 凯 范宏 ，
（． １ 枣庄 学院 化学与化工系 ， 山东 枣庄 ２ ７ ６ ；． ７ １ ２ 浙江大学 化学工程联合 国家重点实验室聚合反应工程分室 ， ０ 杭州 ３０ ２ ） １０ ７
［ 摘
要］ 文将 线型聚丙烯辐 照改性后进行 了模压发泡 ， 本 并对 发泡材料 的性 能进 行了研究． 结果表 明： 随着辐照 剂量
EPP聚丙烯塑料发泡材料
EPP聚丙烯塑料发泡材料聚丙烯塑料发泡材料（Expanded Polypropylene Foam，EPP）是一种具有轻质、高强度、吸能缓冲、热绝缘等优良性能的塑料发泡材料。
EPP的制造过程中，通过物理或化学的方法在聚丙烯基材中加入发泡剂，并在加热条件下将其膨胀形成泡沫结构。
EPP材料主要应用于汽车、航空航天、包装、体育用品等领域。
首先，EPP材料具有轻质的特点。
EPP的密度通常在0.02-0.05g/cm³之间，比普通聚丙烯材料轻很多。
因此，EPP制成的产品重量轻，可以减轻整个产品的重量负担，提高产品的携带性和运输效率。
同时，EPP的轻质特点也使其在空气动力学设计中有很大的应用潜力，在航空航天领域可以减少飞行器的燃油消耗。
其次，EPP材料具有高强度和吸能缓冲的优势。
EPP的泡沫结构可以有效地吸收冲击力，减少对产品的损伤。
因此，EPP被广泛应用于汽车保险杠、安全气囊、头盔等安全防护设备中。
EPP材料的高强度也使其在车身零部件、座椅、行李架等汽车零部件中得到广泛应用，提高整车结构的强度和刚度。
此外，EPP材料具有优异的热绝缘性能。
EPP的泡沫结构使其具有较低的导热系数，可以有效地隔热。
因此，EPP被广泛应用于冷冻食品包装、建筑保温材料等领域。
在汽车领域，EPP材料也被用作发动机舱内部的隔热材料，避免发动机高温对车内空调系统的干扰。
此外，EPP材料还具有优异的耐化学性能和耐老化性能。
EPP材料能够抵抗酸碱、有机溶剂等腐蚀性介质的侵蚀，同时也能够抵御紫外线的照射和循环负荷的作用。
因此，EPP材料被广泛应用于户外用品、游泳辅助器材等需要高耐候性和抗老化性能的产品领域。
总的来说，EPP聚丙烯塑料发泡材料是一种具有轻质、高强度、吸能缓冲、热绝缘等优良性能的塑料发泡材料。
其各项性能使其在汽车、航空航天、包装、体育用品等领域得到广泛应用。
随着人们对轻量化、安全性和环保性的要求不断增加，EPP材料的应用前景将更加广阔。
发泡聚丙烯标准
发泡聚丙烯标准发泡聚丙烯是一种轻质、高强度的塑料材料，具有良好的隔热、隔音、抗震和阻燃性能，广泛应用于建筑、交通、电子、包装等领域。
为了确保发泡聚丙烯产品的质量和安全性，制定了一系列的发泡聚丙烯标准，以规范其生产、使用和测试方法。
发泡聚丙烯标准的主要内容包括以下几个方面：1. 材料规格：发泡聚丙烯的材料规格是制定发泡聚丙烯标准的基础。
材料规格包括聚丙烯树脂的物理性质、热性能、机械性能等指标要求。
例如，聚丙烯的熔融指数、密度、抗张强度、热变形温度等都需要在标准中进行规定。
2. 生产工艺：发泡聚丙烯的生产工艺直接影响其质量和性能。
发泡聚丙烯标准需要规定生产工艺的要求，包括原料的配比、发泡剂的使用、发泡温度和压力控制等。
这些要求有助于确保产品的一致性和稳定性。
3. 物理性能：发泡聚丙烯的物理性能包括密度、热导率、抗压强度、弹性模量等。
标准需要规定这些性能指标的测试方法和要求。
例如，发泡聚丙烯的密度可以通过测量其体积和质量来计算，热导率可以通过热传导实验来测定。
这些测试方法的标准化可以确保不同厂家生产的发泡聚丙烯产品具有可比性。
4. 环境性能：发泡聚丙烯的环境性能包括阻燃性能、耐候性、耐化学品性能等。
发泡聚丙烯标准需要规定这些性能指标的测试方法和要求。
例如，阻燃性能可以通过燃烧实验来测试，耐候性可以通过加速老化实验来评估。
这些测试方法的标准化可以确保发泡聚丙烯产品在不同环境条件下的性能稳定性和安全性。
5. 使用要求：发泡聚丙烯产品的使用要求是为了确保其在实际应用中的性能和安全性。
使用要求可能包括产品的尺寸、安装方法、使用环境要求等。
例如，在建筑领域中，发泡聚丙烯板材的安装要求包括板材之间的接缝处理、固定方法等。
发泡聚丙烯标准的制定和实施有助于提高产品的质量和安全性，促进行业的健康发展。
标准的制定需要考虑产品的实际使用情况和市场需求，同时也要参考国际上的相关标准和技术要求，以确保国内产品的竞争力和国际接轨性。
聚丙烯PP注塑化学微发泡过程的研究
聚丙烯PP注塑化学微发泡过程的研究苏阳;何力;冯洪福;周义;罗筑【期刊名称】《现代机械》【年(卷),期】2007(000)005【摘要】本文通过对聚丙烯PP化学微发泡注塑过程进行研究,对微发泡后材料的密度、力学性能、泡孔分布、断口特征进行分析,结果表明在化学微发泡注塑过程中存在有"欠发泡"、"微发泡"以及"过发泡"三种状态,对注塑化学微发泡过程的控制是制备高性能微发泡材料的关键.【总页数】2页(P77-78)【作者】苏阳;何力;冯洪福;周义;罗筑【作者单位】贵州大学,材料物理研究所,贵州,贵阳,550003;国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心,贵州,贵阳,550014;贵州大学,材料物理研究所,贵州,贵阳,550003;国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心,贵州,贵阳,550014;国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心,贵州,贵阳,550014;国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心,贵州,贵阳,550014;贵州大学,材料物理研究所,贵州,贵阳,550003;国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心,贵州,贵阳,550014【正文语种】中文【中图分类】TB3【相关文献】1.化学发泡注塑工艺对PA6/GF微发泡材料结构与力学性能的影响 [J], 王滨;蒋顶军2.微发泡注塑聚丙烯复合材料的性能及微观结构 [J], 李秀峻3.微发泡技术对聚丙烯注塑产品中 VOC 含量影响 [J], 崔文兵;李志通;高梦鸾;尹晶晶;魏元生4.滑石粉填充聚丙烯材料注塑微发泡性能 [J], 王琪;罗忠富;叶南飙;卢朝亮;李振华;付大炯;林荣涛;雷亮;孙刚;吴国峰;杨波5.微发泡注塑成型及可微发泡注塑材料 [J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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聚丙烯物理法微孔发泡操作条件与泡孔形态的关系研究
汪菊英1,张兴华2(11广东白云学院机电工程系,广东广州510450;21广东工业大学材料与能源学院,广东广州510006)
摘要:以超临界CO2流体和丁烷为发泡剂,用快速释压的方法,对PP的微孔发泡进行了研究,得到了泡孔密度
达109泡孔/cm3,泡孔直径为20~50Lm的微孔泡沫塑料颗粒。研究表明,改变饱和压力和温度可以控制发泡的泡孔结构和密度。使用CO2为发泡剂,当温度低于90e或压力低于610MPa时,PP很难出现发泡。提高温度使泡孔出现五边形的结构但泡孔尺寸增大;增加饱和压力,泡孔密度增加,泡孔直径减小。用超临界CO2流体和丁烷作发泡剂时所得到的泡孔密度分别为210@108~109和210@105~107泡孔/cm3,泡孔平均尺寸分别为20~50Lm和100~500Lm。用超临界CO2流体和丁烷混合气体作为发泡剂时泡孔直径则出现了双峰分布的结构;加入成核剂炭黑后所得到的泡孔尺寸大于未加成核剂的情况,其泡孔密度和泡孔直径分别为710@106~116@109泡孔/cm3和55~300Lm。关键词:超临界CO2;微孔发泡;快速释压;PP微孔发泡中图分类号:TQ32511+4 文献标识码:A 文章编号:1005-5770(2007)05-0058-04
StudyonRelationshipbetweenCellularMorphologyofPPandFoamingConditionbyPhysicalBlowingAgentsWANGJu-ying1,ZHANGXing-hua2(1.Dept1ofElectromechanicalEng1,GuangdongBaiyunInstitute,Guangzhou510450,China;2.FacultyofMaterialandEnergy,GuangdongUniversityofTechnology,Guangzhou510006,China)Abstract:WithsupercriticalCO2or/andbutaneasblowingagent,themicrocellularfoamofPPblownbymeansofquickdepressurizationwasstudied,andmicrocellularPP,withcelldensityofabout109cells/cm3andcelldiameterof20~50Lm,wasprepared1Theresultsshowedthecelldensityandsizecouldbecontrolledbychangingthefoamingtemperatureandsaturatedpressure1WhenCO2wasusedasblowingagent,itwasdifficulttomakePPfoamedwhilethetemperaturewaslowerthan90eorthesaturatedpressurewaslowerthan610MPa1Withthefoamingtemperatureroseto108e,thecellstructurebecamepentagonandthecellsizeincreased1Withthehigherfoamingpressure,thecelldensityincreasedandcellsizedecreased1Thecelldensitywas210@108~109and210@105~107cells/cm3,andthecelldiameterwas20~50Lmand100~500Lmforthesamplesrespectivelyblown
bysupercriticalCO2andbutane1ThecellsizedistributionappeareddoublepeakswhileusingthemixturegasofCO2
withbutane1Thecelldensityanddiameterwas710@106~116@109cells/cm3and55~300Lmrespectivelywhile
addingcarbonblackasnucleatingagent,thecellsizewasbiggerandthecelldensitywaslowerthanthatwithoutcarbonblack,whichwasduetothedifferentnucleationmechanics1Keywords:SupercriticalCO2;MicrocellularFoaming;QuickDepressurization;PPMicrocellularFoaming
微孔聚合物具有韧性高、比强度高、疲劳寿命长、热稳定性高、介电常数低和导热系数低等优异的综合性能[1]。在微孔聚合物发泡时使用超临界流体是20世纪90年代初提出的新方法[2,3]。本文着重研究了快速释压法发泡PP时发泡压力、发泡温度等因素对泡孔密度和泡孔大小的影响,同时还比较了用超临界CO2流体和丁烷作发泡剂时泡孔直径和泡孔密度的变化。1 实验部分111 实验原料
#58#塑料工业CHINAPLASTICSINDUSTRY第35卷第5期2007年5月
X作者简介:汪菊英,女,1971年生,硕士生,工程师,主要从事高分子材料成型及设备方面的研究。wangjy714@1631comPP:SEP-750,HONAM石化;CO2:工业级,广州气体厂;丁烷:香港九龙华仁行;苯甲酸钠:分析纯,成都市联合化工试剂研究所;炭黑:市售。112 发泡样品的制备实验样品采用挤塑样条,将PP充分干燥后与炭黑、苯甲酸钠以96B3B1(质量比)的比例混合,在南京科亚TE34同向旋转双螺杆挤出机上挤出造粒后备用。实验方法采用快速释压法,将PP粒料6g、蒸馏水100mL加入高压釜内,通入达到一定压力的高压CO2气体或一定量的丁烷,搅拌下加热到设定的实验温度后恒温恒压约1~115h以使体系达到完全饱和。在5s内释放压力,马上充入冷却水冷却至50e,得到发泡制品。113 试样表征扫描电镜观察及泡孔密度计算:发泡样品切开,将剖面喷金后用扫描电镜观察形貌。泡孔密度可根据空隙率进行计算,计算公式按文献[2]进行。
图1 划线法统计SEM照片上的泡孔平均尺寸示意图Fig1AveragecellsizecountedupinSEMphotograph
泡孔平均半径的确定:采用划线法[3]来确定泡孔
的平均直径,如图1所示,在图中画N条线,则泡孔的平均直径可用下式计算:
d=6Ni=1Li
M@6Ni=1ni
式中,N-所划线的数目;Li-第i条线的长度;ni
-第i条线所划过的泡孔数。
发泡样品密度的测定:参照GB/T1033)1986,
用浸渍法测定发泡样品的密度,测试温度25e。2 结果与讨论实验采用两种不同的PP料,一种是添加炭黑为成核剂的PP混合料,另一种为未加成核剂的纯PP料,下面211~214的讨论所采用的照片都是未加成核剂炭黑的PP料的SEM照片。211 饱和压力对泡孔密度和大小的影响
a-615MPa b-715MPa c-1015MPa d-1118MPa图2 不同饱和压力下的泡孔SEM照片Fig2SEMphotographofcellbydifferentsaturatedpressure
图3 饱和压力对泡孔密度和泡孔尺寸的影响Fig3Effectofsaturatedpressureondensityandsizeofcell 在相同的温度,不同的饱和压力下释压所得到的发泡PP的SEM照片如图2所示,由图2可见,随着饱和压力的提高,泡孔密度提高且尺寸减小。通过对SEM照片的微观统计分析,可以得到泡孔密度及泡孔直径随饱和压力变化的关系。由图3可见,泡孔密度随饱和压力的增加呈指数增加,泡孔平均尺寸随饱和压力的增加而减小。这是由于当饱和压力较低时,溶解在聚合物中的气体较少,当压力突降(释压)时,气体只在有杂质(异相成核点)位置有成核的趋势,成核点少,所以形成的泡孔少且不均匀;当饱和压力增加时,溶解在PP中的气体量增加,释压时自身(均相)成核的趋势增大,均相成核逐渐取代异相成核,成为主要的成核方式,在释压时泡孔成核数目增加,从而形成的泡孔数量也增加,且成核数特别巨
#59#第35卷第5期汪菊英等:聚丙烯物理法微孔发泡操作条件与泡孔形态的关系研究大,从而使泡孔直径减小且更为均匀。212 饱和压力对发泡材料密度的影响图4 饱和压力对发泡材料密度的影响Fig4Effectofsaturatedpressureondensityoffoam 发泡材料的密度与饱和压力的关系如图4所示。由图4可见,随饱和压力的增加,所得发泡材料的密度呈现指数减少的趋势,这是由于随着饱和压力的增加成核泡孔数增加从而使泡孔密度增加,材料的密度随之降低。213 温度对泡孔结构的影响a-108e b-100e图5 不同温度下的泡孔SEM照片Fig5SEMphotographofcellbydifferenttemperature 图5是不同温度下泡孔的SEM图。由图5可见,当温度达到108e时,泡孔结构呈现出典型的五边形结构,且泡孔壁较薄,这是发泡材料常见的一种结构,也是最理想的泡孔结构;而温度为100e时,泡孔结构不是很完善,泡孔壁较厚,且没有出现多边形的结构,但其泡孔尺寸比108e时要小。这说明在100e下,发泡虽然可以进行,但较为困难。在100~108e时,随着温度的升高,泡孔生长更为完全,因而能形成理想的多边形结构;但在温度较高时,泡孔生长的速度会更快,超过泡孔成核的速度时,会使形成的泡孔尺寸增大,泡孔数量减少。在100e时得到的泡孔较小较多,但泡孔结构不是很完善;108e时的泡孔结构较好但泡孔尺寸偏大,因此这就有进一步研究的必要,以得到泡孔尺寸小、数量多、壁薄、且泡孔结构呈多边形的理想结构。在108e所得发泡样品较软,手感较好,而100e下发泡的样品硬,手感差。当温度低于90e时,
则几乎观察不到发泡现象。这可能是由于PP在这一温度下已经有相当大程度的结晶,气体很难溶解进入PP中,因而不再具有可发泡的性能。而当温度高于108e时,泡孔数量更少,直径更大,由于CO2对PP玻璃化温度的降低作用,以及可能对PP的结晶熔点也有一定的影响,使PP的熔体强度下降,PP颗粒出现表面粘结成块,从而得不到颗粒状的发泡PP;内部则出现泡孔合并现象,使泡孔变大,泡孔密度下降。214 采用不同的发泡剂所得到的泡孔结构