聚苯乙烯微孔发泡中气泡长大及冷却定型模拟

本文以聚苯乙烯(PS)-超临界CO_2系统为例,提出了一种基于细胞模型,结合动量方程、质量方程、扩散方程及本构方程建立气泡长大及冷却定型问题的数学模型。用MATLAB编制了基于以上数学模型的仿真模拟程序。在模拟过程中,通过引入材料性质与温度、压力、CO_2浓度的关系式,确定了工艺参数和微孔形态之间的量化关系。结果表明,三个工艺参数对PS-CO_2气泡长大的影响:CO_2浓度>压力>温度。由正交模拟实验可知,不同加工条件下得到的气泡半径最大为49.5μm,最小为1.27μm,其中适于微孔发泡的气泡半径则处于10~25μm之间。另外通过对气泡冷却定型的研究得到,快速冷却可以使气泡密度增加、气泡尺寸减小。