微发泡注塑成型材料的制备ppt课件.ppt

微发泡注塑成型微发泡注塑成型微发泡注塑成型微发泡注塑成型材料的制备材料的制备材料的制备材料的制备 1目录目录1.背景背景2.国内外发展状况国内外发展状况3.存在的问题存在的问题4.改善的途径改善的途径5.制备过程制备过程6.制备方法的对比分析制备方法的对比分析7.展望展望21.背景背景 随着近年来能源的紧缺，导致塑料原料随着近年来能源的紧缺，导致塑料原料价格不断上升，如何在保证产品性能的前价格不断上升，如何在保证产品性能的前提下来节约塑料原料，是目前研究的一个提下来节约塑料原料，是目前研究的一个热点微发泡注塑成型就是在这个背景下热点微发泡注塑成型就是在这个背景下所开发和研究的一项新技术，微孔发泡技所开发和研究的一项新技术，微孔发泡技术起源于术起源于20世纪世纪80年代美国麻省理工大学，年代美国麻省理工大学，是一项新型的微孔塑料加工技术是一项新型的微孔塑料加工技术31.背景背景 目前这项技术已目前这项技术已被广泛地应用于家被广泛地应用于家用电器、航空航天、用电器、航空航天、汽车等领域汽车等领域41.背景背景 微发泡注塑成型技术是一项新型的微孔微发泡注塑成型技术是一项新型的微孔塑料加工技术，能在最大程度减重的基础塑料加工技术，能在最大程度减重的基础上保留制品的机械强度，微孔发泡塑料制上保留制品的机械强度，微孔发泡塑料制品具备品具备“皮芯皮芯”结构，可以在节省原材料结构，可以在节省原材料基础上，最大程度的保留未发泡时制品的基础上，最大程度的保留未发泡时制品的机械强度。

机械强度51.背景背景 微发泡注塑成型技术是一项新型的微孔微发泡注塑成型技术是一项新型的微孔塑料加工技术塑料加工技术,能在最大程度减重的基础上能在最大程度减重的基础上保留制品的机械强度，微孔发泡塑料制品保留制品的机械强度，微孔发泡塑料制品具备具备“皮芯皮芯”结构，可以在节省原材料基结构，可以在节省原材料基础上，最大程度的保留未发泡时制品的机础上，最大程度的保留未发泡时制品的机械强度61.背景背景 微发泡注塑成型技术微发泡注塑成型技术是一项新型的微孔塑料是一项新型的微孔塑料加工技术加工技术,能在最大程度能在最大程度减重的基础上保留制品减重的基础上保留制品的机械强度，微孔发泡的机械强度，微孔发泡塑料制品具备塑料制品具备“皮芯皮芯”结构，可以在节省原材结构，可以在节省原材料基础上，最大程度的料基础上，最大程度的保留未发泡时制品的机保留未发泡时制品的机械强度7完整完整切面切面外层外层外层外层 细胞核细胞核细胞核细胞核心心心心外层外层外层外层2.国内外发展状况国内外发展状况 在在20世纪世纪80年代，麻省理工大学的年代，麻省理工大学的Dr.Nam Suh研究发明了微发泡成型工艺，研究发明了微发泡成型工艺，这项工艺的主要目标有两个：一是减少材这项工艺的主要目标有两个：一是减少材料用量料用量,二是细小的微孔可以阻止应力裂纹二是细小的微孔可以阻止应力裂纹的延展的延展,从而可以提高材料的韧性，增加材从而可以提高材料的韧性，增加材料抗冲击性能。

同样料抗冲击性能同样,在受到外力作用是，在受到外力作用是，封闭的圆形泡孔可以通过变形抵挡外力作封闭的圆形泡孔可以通过变形抵挡外力作用用,从而可能增加部分材料的刚性从而可能增加部分材料的刚性82.国内外发展状况国内外发展状况 在在20世纪世纪80年代末期年代末期,人们开始大量的研究和人们开始大量的研究和发展微孔发泡成型工艺方法发展微孔发泡成型工艺方法 1.Jonathan Colton研究了半结晶性聚合物材研究了半结晶性聚合物材料泡沫成型理论，当温度高于聚合物的炼点时，料泡沫成型理论，当温度高于聚合物的炼点时，可以消除半结晶性聚合物材料的晶相结构，从而可以消除半结晶性聚合物材料的晶相结构，从而气体可以溶解到聚合物的无定型结构当中气体可以溶解到聚合物的无定型结构当中 2.Chul Park和和Dan Baldwin研究了聚合物微研究了聚合物微孔发泡的连续挤出成型工艺孔发泡的连续挤出成型工艺,Chul Park同样研究同样研究了在适宜生产状态下的气体溶解问题和可以作为了在适宜生产状态下的气体溶解问题和可以作为成核设备的一种能够产生瞬间压力降的喷嘴成核设备的一种能够产生瞬间压力降的喷嘴 92.国内外发展状况国内外发展状况 3.Dan Baldwin研究了结晶性材料和非结晶性研究了结晶性材料和非结晶性材料中微孔的结构。

材料中微孔的结构 4.Sung Cha研究了超临界流体的应用研究了超临界流体的应用,比如比如C02如何能够在焰体中溶解的更快，如何能够产如何能够在焰体中溶解的更快，如何能够产生更多的泡孔超临界流体的应用，使泡孔密度生更多的泡孔超临界流体的应用，使泡孔密度从从109 cells/cm3增加到增加到1015cells/cm3Sung Cha同样发现在聚合物溶体中加入大量的气体可同样发现在聚合物溶体中加入大量的气体可以显著的降低聚合物的玻璃化转变温度，因此，以显著的降低聚合物的玻璃化转变温度，因此，是可以在室温条件下进行发泡的所有以上的这是可以在室温条件下进行发泡的所有以上的这些先人的大量研究成果奠定了微孔发泡的基础些先人的大量研究成果奠定了微孔发泡的基础102.国内外发展状况国内外发展状况 微发泡技术的商业化应用始于微发泡技术的商业化应用始于1995年的年的Trexel公司，在公司，在1997年发明了一种用螺杆年发明了一种用螺杆进行塑化和气体注入，然后通过柱塞进行进行塑化和气体注入，然后通过柱塞进行注射的注塑机在这台柱塞加挤出式的注注射的注塑机在这台柱塞加挤出式的注射机进行微发泡注塑成型的成功尝试之后，射机进行微发泡注塑成型的成功尝试之后，在在1998年，年，Trexel和和Engel两家公司合作两家公司合作研制成功了第一台往复螺杆式微发泡注射研制成功了第一台往复螺杆式微发泡注射机，这台机器的成功研制是微发泡注塑成机，这台机器的成功研制是微发泡注塑成型商业化历史上的一座里程碑，迄今为止型商业化历史上的一座里程碑，迄今为止,仍是世界上应用最多的微发泡注塑机。

仍是世界上应用最多的微发泡注塑机112.国内外发展状况国内外发展状况 MuCellMuCellMuCellMuCell工艺介绍工艺介绍工艺介绍工艺介绍 123.存在的问题存在的问题 微孔发泡注射成型技术是近年发展起来微孔发泡注射成型技术是近年发展起来的一种新型聚合物成型加工方法，可以降的一种新型聚合物成型加工方法，可以降低加工温度、降低注射压力、减小对锁模低加工温度、降低注射压力、减小对锁模力、缩短成型周期和节约能耗然而，这力、缩短成型周期和节约能耗然而，这项技术也存在一些限制，最突出的是微孔项技术也存在一些限制，最突出的是微孔发泡注射成型制品的表面质量不够好，经发泡注射成型制品的表面质量不够好，经常伴有气穴和银纹等表面缺陷常伴有气穴和银纹等表面缺陷133.存在的问题存在的问题 当制品对外观有严格要求时，微孔发泡当制品对外观有严格要求时，微孔发泡注射成型技术的应用就受到限制因此，注射成型技术的应用就受到限制因此，如何改善微孔发泡注射成型制品的表面质如何改善微孔发泡注射成型制品的表面质量对于微孔发泡注射成型技术的发展具有量对于微孔发泡注射成型技术的发展具有重要意义进而如何在促进微孔发泡注射重要意义。

进而如何在促进微孔发泡注射成型技术发展的同时，可以降低设备成本成型技术发展的同时，可以降低设备成本和简化流程，并且从根本上解决微孔制品和简化流程，并且从根本上解决微孔制品表面质量不好的难题，对微孔发泡注射成表面质量不好的难题，对微孔发泡注射成型技术提出新的挑战型技术提出新的挑战144.改善的途径改善的途径 到目前为止人们对消除表面缺陷做了大到目前为止人们对消除表面缺陷做了大量的研究，提出了很多改善量的研究，提出了很多改善SCF发泡制品发泡制品表面质量的方法例如为了减少或者消除表面质量的方法例如为了减少或者消除制品表面的漩涡状流痕，人们提出并发展制品表面的漩涡状流痕，人们提出并发展了气体保压技术；将了气体保压技术；将RHCM技术与微孔发技术与微孔发泡技术相结合，制备高光亮制品；在模具泡技术相结合，制备高光亮制品；在模具表面贴一层热绝缘薄膜制备低表面粗糙度表面贴一层热绝缘薄膜制备低表面粗糙度的制品154.改善的途径改善的途径 气体保压技术是在注塑早期让模具密封，气体保压技术是在注塑早期让模具密封，这样型腔中的高压使得聚合物这样型腔中的高压使得聚合物/气体溶液气体溶液在填充阶段不能发泡，等填充完成后，释在填充阶段不能发泡，等填充完成后，释放型腔中的压力，这时聚合物放型腔中的压力，这时聚合物/气体熔体气体熔体体系开始发泡。

但这时，制品表面已经冷体系开始发泡但这时，制品表面已经冷却固化了，最终制品就不会出现发泡引起却固化了，最终制品就不会出现发泡引起的流痕164.改善的途径改善的途径 快速热循环注塑模具：一种利用各种加快速热循环注塑模具：一种利用各种加热冷却手段，通过模具温度控制系统动态热冷却手段，通过模具温度控制系统动态改变模具表面温度，在高模温填充和低模改变模具表面温度，在高模温填充和低模温冷却之间快速循环的一种新型精密注射温冷却之间快速循环的一种新型精密注射成型工艺是一种无熔痕、高光洁度的塑成型工艺是一种无熔痕、高光洁度的塑料成型技术其一般的工艺流程为：在开模料成型技术其一般的工艺流程为：在开模和填充阶段，加热系统工作，将模具表面和填充阶段，加热系统工作，将模具表面加热到塑料的热变形温度以上，然后开始加热到塑料的热变形温度以上，然后开始填充熔融物料，填充阶段模具的温度基本填充熔融物料，填充阶段模具的温度基本保持稳定的高温保持稳定的高温175.制备过程制备过程 185.制备过程制备过程 注射成型技术通常可以用来批量生产具注射成型技术通常可以用来批量生产具有复杂形状的塑料制品已经商业化的微有复杂形状的塑料制品。

已经商业化的微孔发泡注射成型技术应用超临界流体（孔发泡注射成型技术应用超临界流体（N2）作为发泡剂，在注射机料筒中实现聚合）作为发泡剂，在注射机料筒中实现聚合物熔体和超临界流体的混合，并形成单相物熔体和超临界流体的混合，并形成单相体系，在熔体填充模具型腔的过程中完成体系，在熔体填充模具型腔的过程中完成微孔的成核和长大过程，最后在型腔中冷微孔的成核和长大过程，最后在型腔中冷却固定，完成微孔发泡注射成型的一个周却固定，完成微孔发泡注射成型的一个周期期.195.制备过程制备过程 这项技术可以减轻制品的重量即降低原这项技术可以减轻制品的重量即降低原材料成本，并且可以减少制品冷却时间即材料成本，并且可以减少制品冷却时间即缩短成型周期由于熔体填充模具型腔过缩短成型周期由于熔体填充模具型腔过程中注射压力的降低，使锁模力的需求降程中注射压力的降低，使锁模力的需求降低，节约能耗并且由于制品中的泡孔内低，节约能耗并且由于制品中的泡孔内部有一定的气压可以抑制塑料制品脱模后部有一定的气压可以抑制塑料制品脱模后的冷却收缩使微孔发泡注射成型制品具有的冷却收缩使微孔发泡注射成型制品具有很好的尺寸稳定性很好的尺寸稳定性。

205.制备过程制备过程 微孔发泡注射成型技术的最初出发点是微孔发泡注射成型技术的最初出发点是在保证材料机械性能的基础上，降低原材在保证材料机械性能的基础上，降低原材料成本，减轻塑料制品的质量微孔发泡料成本，减轻塑料制品的质量微孔发泡注射成型技术可以生产质量轻，尺寸稳定注射成型技术可以生产质量轻，尺寸稳定性好，并且可以节省能源性好，并且可以节省能源 一个完整的微孔发泡注射成型周期包括：一个完整的微孔发泡注射成型周期包括：注入定量的超临界流体到注射机料筒中；注入定量的超临界流体到注射机料筒中；在螺杆的作用下混合聚合物熔体和超临界在螺杆的作用下混合聚合物熔体和超临界流体形成聚合物熔体流体形成聚合物熔体/超临界流体单相体系，超临界流体单相体系，并储存在料筒中螺杆的前端；。