含气材料的可压缩性在注塑微发泡中的研究与应用

利用改进的常规微发泡注射成型机可对预塑含气聚合物熔体产生高压而实现了注射成型的压力-体积-温度(PVT)的在线测量。通过对聚苯乙烯和聚丙烯的含气或不含气熔体在一定温度下的压力-体积(PV)行为进行研究,发现含气聚合物熔体的可压缩性远大于不含气聚合物熔体。在实际应用中,含气聚合物熔体的较大的可压缩性可用于辅助注射和加快气体融入熔体过程从而提高发泡质量。另一方面,根据含气聚合物熔体的可压缩性大而存在的安全隐患所做的压力释放试验,首次在国内提出了新的含气材料注射成型的安全操作指导。

超临界流体微孔注塑发泡制品的泡孔形态优化研究现状

在节能减排背景下,超临界流体微孔注塑发泡制品的应用对实现交通载具轻量化具有重要意义。超临界流体微孔注塑发泡工艺中泡孔形态的调控对产品质量控制而言非常关键却不易实现。为此,首先针对超临界流体注塑发泡的工艺流程,剖析了导致泡孔形态不均的原因;其次综述了工艺参数、材料改性、工艺方法改进及辅助发泡技术的泡孔形态调控方法,并对相应的泡孔调控机理进行归纳总结;最后,对超临界流体微孔注塑发泡工艺的发展方向做出了展望。

模具型腔气体压力对微发泡注塑件表面质量的影响

微发泡注塑成型制品表面的螺旋纹及银纹缺陷阻碍了此新工艺的推广应用,此缺陷主要是由填充过程中熔体流动前沿的泡孔发生破裂造成的。为提高微发泡注塑件的表面质量,提出一种利用高压氮气进行加压并使用高压容器进行稳压的模具型腔气体压力控制方法,构建相应的模具型腔气体压力控制装置和控制系统,进行某种医疗器械外观产品的气体反压(Gas counter pressure,GCP)微发泡注塑试验,研究填充过程中模具型腔气体压力对微发泡注塑件表面质量的影响规律。结果表明,随着模具型腔气体压力的提高,微发泡注塑件表面螺旋纹及银纹逐渐减少直至消除,塑件表面光泽度显著提高,塑件表面粗糙度明显降低。对选用的ABS材料,模具型腔气体压力为3 MPa时可获得表面质量优良的微发泡注塑产品。

微发泡注塑成型PC制件的表面缺陷及形态分析

微发泡注塑成型制品常有漩涡状流痕和银纹两类表面缺陷。漩涡状流痕与均相溶液的流动形态关系密切,多在浇口附近;而银纹多在远离浇口处。文中利用扫描电子显微镜(SEM)对微发泡注塑成型聚碳酸酯(PC)制品的漩涡状流痕、银纹及泡孔形态进行观察,发现微孔形态和表面缺陷之间存在如下关系:漩涡状流痕对应的气泡剪切变形较小,而银纹相关的气泡剪切变形较大;根据气泡SEM的形态,银纹可细分为银带纹、银丝纹。剪切变形大、不破裂气泡表面形成银带纹,破裂则形成银丝纹。

长玻纤增强PP微发泡注塑工艺

选用长玻纤增强聚丙烯(PP/LGF)为原料,利用扫描电子显微镜(SEM)具体分析了不同发泡质量下的制品截面,利用DOE软件分析工艺参数对纤维断裂的影响,通过减重率将制品的平均残余纤维长度、泡孔结构与力学性能建立联系,最终给出合理工艺建议。得出以下结论,纤维增强微发泡复合材料具有明显“三明治”结构;与未发泡制品相比,微发泡制品内平均残余纤维长度提高了25.1%~89.6%;注气量与注塑压力对平均残余纤维长度影响较为显著,提高平均纤维残余长度可以降低发泡对制品带来的力学损失;在实际生产过程中,首先需要考虑产品目标的减重比,根据减重比的大小来调控平均残余纤维长度以及其发泡质量,以达到目标减重比的同时减少力学性能的损失。

化学微发泡注塑在汽车门内饰板的应用

为了通过汽车内饰注塑零件的轻量化以降低整车燃油消耗,该文论述了化学微发泡注塑在汽车门内饰板中的应用。通过对化学微发泡注塑工艺原理的介绍及工程力学计算公式的运用,分析出减重目标及初始注塑壁厚,并在综合考虑减重目标、泡孔状态的稳定性及零件的性能后,确定出最为合适的发泡厚度和材料的弯曲模量。在满足刚度要求的基础上达到了轻量化的目的,最终将化学微发泡注塑工艺成功地应用在某量产车型门内饰板上,实现了23%的减重效果,取得了良好的经济和社会效益,为汽车内饰注塑零件的轻量化设计提供了参考。

聚己内酰胺微孔注塑发泡:纳米成核剂的影响

将几种纳米成核剂分别与线型PA6(L-PA6)和长链支化PA6(LCB-PA6)共混制得纳米复合材料。通过流变行为表征发现,纳米成核剂对于L-PA6的流变行为影响不大,但显著提高了LCB-PA6的熔体强度;通过非等温结晶动力学表征发现,纳米石墨与碳纳米管可有效提高PA6的结晶速率和结晶温度;通过泡孔形貌表征发现,加入纳米石墨对L-PA6的发泡性能提升最大,250℃的泡孔密度为1.66×10^(7) cm-3,达到L-PA6纯树脂的3倍以上,加入碳纳米管对LCB-PA6的异相成核效果最好,且可有效降低LCB-PA6对发泡温度的依赖性;通过力学性能测试发现,碳管与LCB-PA6的界面结合力较低导致LCB-PA6成核改性发泡材料表现出较低的拉伸模量与弯曲模量;而羧基化碳纳米管由于表面羟基的极性,增大了其与LCB-PA6的界面结合力,显著提高了LCB-PA6的拉伸模量与弯曲模量;纳米石墨由于其高强度层状结构,对L-PA6的拉伸模量与弯曲模量提升巨大。

微发泡注塑注气系统气涌现象的可视化研究

微发泡注塑过程中超临界流体的注入是一个非常关键的环节,但是现有的注气系统会在注气开始时形成气涌,严重影响单相熔体的制备,并降低制品的性能。通过可视化的实验,来直观证明气涌现象在不同压力条件下普遍存在,并定量求出气涌量与压力条件的关系,为后续控制气涌量提供依据。

微发泡注塑制品表面质量的优化研究

以聚丙烯(PP)和高纯氮气为原料,采用高压短时和低压长时两种注气方式进行了微发泡注塑实验,并在以低压长时为注气方式的实验中,在不同熔体温度、注气压差和储料长度下,研究了冷却时间与制品表面出现大气泡概率之间的关系。结果表明,通过高压短时注气方式得到的制品表面出现大气泡的概率较高,严重影响制品质量;采用低压长时注气方式,制品表面出现大气泡的概率显著降低;延长冷却时间可以完全消除制品表面的大气泡,且在一定范围内,熔体温度越高、注气压差越大、储料长度越大,消除大气泡所需要的最佳冷却时间越长。

微开模距离对微发泡聚丙烯性能的影响

以聚丙烯(PP)为基体,碳酸氢钠(NaHCO3)为发泡剂,采用精确二次开模注塑成型工艺制备微发泡PP材料,系统考察了微开模距离对微发泡PP材料密度和力学性能的影响。结果表明,随着微开模距离的增加,微发泡PP样品的密度、拉伸屈服强度、弯曲强度和断裂伸长率都呈现相似的指数级降低趋势,微发泡PP样品的缺口冲击强度明显低于未发泡PP样品。当微开模距离为0.53mm时,微发泡PP样品的密度为0.813g/cm^3,拉伸屈服强度为12.7MPa,弯曲强度为16.6MPa,断裂伸长率为18.3%,缺口冲击强度为10.6kJ/m^2,与未发泡PP样品的缺口冲击强度31.0kJ/m^2相比,缺口冲击强度保持率仅为34%;随着微开模距离的增加,微发泡PP样品的弯曲弹性模量呈线性降低,比弯曲弹性模量随着微开模距离的增加呈现先增大后减小的趋势。当微开模距离为0.50~0.70mm时,可获得较为均一的泡孔结构,微发泡PP样品的比弯曲弹性模量最佳,同时材料减重幅度高达21%~28%。当微开模距离为0.61mm时,比弯曲弹性模量达到最大值,为1682N/m^2,相对于未发泡PP样品的1408N/m2提高了19.5%,同时材料减重幅度为26%。

间歇注气法提高微发泡注塑产品表面质量的研究

采用间歇注气法制备了聚丙烯(PP)微发泡注塑产品,利用原子力显微镜对样品的表面形态进行了观测,扫描电子显微镜对泡孔形态进行检测,并对其表面粗糙度进行计算。研究了塑化长度和注气延时对微发泡注塑产品表面质量的影响。结果表明,在塑化长度不变的情况下,随着注气延时的增加,制品的质量降低,流动前沿所含超临界气体体积减少,表面质量因此而提高。在注气延时不变的情况下,随着塑化长度的增加,不含泡孔的制品表层厚度也加大。

物理微发泡螺杆设计、性能测试及仿真研究

自主设计的物理微发泡注塑成型FoamPro螺杆,对比现有产品,通过多种材料的实验测试及仿真验证,有更高的塑化效率,相当的发泡效果,可用于商业化应用。

微发泡注塑成型技术的研究和应用

介绍了微发泡技术的发展情况和基本原理,阐述了微发泡注塑成型技术,对MuCell系统在海天注塑机上的应用做了详细的分析,概述了微发泡注塑系统的优势和具体应用。包括MuCell微发泡专用的塑化单元,塑化单元辅助设备,螺杆位置控制功能,提供必要的信号给微发泡系统,注塑机操作界面加入MuCell相关操作,急停互联等。

玻纤增强微发泡注塑成型制品等效弹性矩阵的计算

玻纤增强发泡注塑的复杂工艺导致其注塑制品在厚度方向上微结构明显分成3层:表层、过渡层和芯层,对注塑制品力学性能影响很大。针对各层的纤维取向、气泡大小和形状,按照均匀化理论,建立了分层和分级的代表性体积单元(Representative Volume Element,RVE)模型,并通过C++编程实现对RVE模型的等效弹性力学性能的均匀化求解。对玻纤增强汽车门板发泡件进行的等效弹性力学分析结果显示,均匀化求解结果与试验结果吻合,验证了分层和分级建立的均匀化理论模型具有较高的工程适用性,为进一步预测纤维增强微发泡注塑件的其他力学性能,优化微发泡注塑工艺提供了科学的参考和依据。

应用微发泡注塑工艺的门护板轻量化研究

以某车门护板的开发过程为例,探讨微发泡注塑技术在门护板总成上的应用研究。该技术减轻了产品质量,加快了注塑的节拍,降低注塑模的锁模力,在实现零件轻量化的同时,提升生产效率,节约能耗,对于汽车内饰件的设计和工艺选择具有一定的参考价值。

减重幅度对PP微发泡汽车内饰件力学性能影响

以聚丙烯(PP)为基体,碳酸氢钠(NaHCO3)为发泡剂,通过控制二次开模距离,制备了不同减重幅度的PP微发泡汽车内饰件,研究了其力学性能。结果表明:减重幅度较小时,样品拉伸性能和冲击性能的保持率均较好,随着减重幅度增加,样品的拉伸性能和冲击性能均明显降低;样品的弯曲强度和弯曲模量则随着减重幅度的增加均先升后降,当减重幅度为4.30%时,弯曲强度和弯曲模量均达到极大值。

玻璃纤维增强PBT微发泡工艺对其制品泡孔结构的影响

对玻璃纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT/GF)复合材料进行了微发泡注塑实验,采用海绵密度测试仪、万能力学试验机、扫描电子显微镜(SEM)等对制品的表观密度、力学性能、泡孔形态和结构等进行了测试和表征,探究了微发泡工艺参数对制品减重比及泡孔结构的影响,并通过对比减重比不同制品的泡孔结构与力学性能找出了制备具有理想泡孔结构制品的注塑工艺参数方案。结果表明,注气量和熔体温度是影响制品减重比的主要因素;注气量对泡孔结构的影响最大,其次为注射压力和注射速率;注塑工艺参数为注气量0.2%、注射速率70 cm^(3)/s、注射压力70 MPa时,制件的泡孔质量和力学性能较好。

化学发泡剂含量对秸秆纤维/聚丙烯复合材料性能的影响机理

目的揭示发泡剂含量对微发泡注塑成型秸秆纤维/聚丙烯复合材料(SF/PP)密度及力学性能的影响规律,提供制备低密度高性能SF/PP材料的发泡剂用量工艺参考。方法以偶氮二甲酰胺(AC)为化学发泡剂,制备了注塑发泡SF/PP,利用扫描电子显微镜、电子万能实验机和红外光谱测试等手段,分析了不同发泡剂含量下SF/PP的拉伸、弯曲、冲击性能、泡孔微观形貌和分布以及复合材料红外光谱图,通过实验对比分析了不同发泡剂含量下材料性能的变化规律。结果当AC含量增加时,微发泡SF/PP的密度先降低后升高,冲击强度则先升高后降低,拉伸和弯曲强度为逐渐降低。当AC的质量分数为4%时,微发泡SF/PP的综合性能最佳,泡孔结构最好;微发泡(SF/PP)红外光谱图结果显示,在3420 cm^(-1)处的—OH伸缩振动峰强度高于未发泡复合材料的,这表明秸秆纤维表面极性增大,秸秆纤维与树脂之间的结合性变差,导致微发泡SF/PP的拉伸强度低于未发泡材料的。结论适当增加AC含量可使复合材料获得微小、致密的泡孔微观结构,降低材料密度,提升产品的力学性能;但当AC含量过多时,泡孔坍塌会使泡孔直径增大、泡孔结构变差,从而影响复合材料的力学性能。

新型微发泡气体注射器注气过程可视化研究

气体注射器是微发泡注塑过程中一个重要装置,本文研究了新型气体注射器的注气过程,通过高速摄像和计算机数据采集系统采集的压力曲线分析注气过程,发现气体从气体注射器进入可视化装置时呈分散状态,有利于在微发泡过程中气体与熔体的分散混合。通过压力数据计算注气流量并配合高速摄像图像分析发现,注气压差和初始水压对注气流量影响很大。通过研究注气过程和注气量,发现新型微发泡气体注射器注气过程稳定可控,可用于微发泡注塑实验。

聚丙烯/超临界氮气微孔注塑充模过程工艺参数研究

以聚丙烯(PP)为原料,超临界氮气(N_(2))为发泡剂,通过自行设计的一种扁平螺旋线形流道模具探究了注塑制品充模长度与减重比、泡孔结构之间的关系,并设计正交试验研究了注气压差、注气时间、注射压力和注射速率对制品充模长度的影响。结果表明,在一定范围内,熔体背压越高,制品充模长度越长,且随着充模长度增加,制品的减重比呈先缓慢增大后急剧增大的趋势;在靠近浇口位置的泡孔少,整体呈扁平的椭球形结构;在中间位置泡孔增多且分布均匀,整体呈现为较为规整的球形结构;在远离浇口位置泡孔十分致密,但泡孔合并以及破裂现象较严重,整体尺寸分布不均匀;正交试验表明注气压差、注气时间、注射压力和注射速率的增大均会使制品的充模长度增大。