光學成像技術在微孔泡沫塑料成型研究中的應用

2019-06-19 13:09:09 68
本文轉載自網絡,如有侵權,請聯絡刪除:  1微孔泡沫塑料的特點微孔泡沫塑料是20世紀80年代中期美國麻省理工學院研制成功的泡沫塑料新種類,它的構造特點是泡孔小而密,泡孔直徑為1 ~1pm,泡孔密度為109~1012個/cm3.微孔泡沫塑料的泡孔非常小,數量又非常大,因此,一方面它能堅持一般泡沫塑料的長處:質輕、省料、能吸收沐擊載荷、隔熱、隔音、比強度篼等;另一方面,泡孔的存在不但不會降低泡沫塑料的強度,反而會使泡沫塑料中原有裂紋的尖端鈍化,從而阻止了裂紋在應力作用下的擴展,改善了泡沫塑料的力學性能。微孔泡沫塑料與不發泡的塑料相比,其疲勞壽命可延長5倍,斷裂韌性可進步近4倍,沖擊強度可進步6~7倍,吸收沖擊能量可增加57倍⑴。

  由于微孔泡沫塑料具有以上各種長處,因此其用途很廣,在汽車、航空和其它運輸器材等領域有著特殊的應用價值;微孔泡沫塑料的泡孔極小,可用于食品包裝、生物醫學材料、高壓電纜絕緣層及通訊、電信等方面。因此微孔泡沫塑料是一種具有極寬廣的應用領域的新型篼性能功能材料,具有極大的開發潛力,但微孔泡沫塑料制造技術的難度比一般的泡沫塑料要大得多,如何實現低本錢高效率的工業化消費是目前國內外關注的焦點。

  2國內外鉆研現狀微孔泡沫塑料的成型過程一般可分為三個階段:造成氣泡核、氣泡核膨脹、泡體的固化定型。由于各個階段的功能不同所以各個階段都有其不同的控制要求,其中造成氣泡核階段的鉆研難度最大,對氣泡核的造成階段的鉆研是目前國內外微孔泡沫塑料擠出成型鉆研的重點。

  目前國外發表了不少鉆研報道,提出了用經典成核實踐表述成核過程能量的變遷,并推導出成核所需臨界能量AG的計算式,見(1)式:(rl體的外表張力;1一傳動系統;2―擠出機機筒;3―計量料斗;4一超臨界液態<:02儲氣瓶;5―高壓柱塞計量泵;6―氣體控制閥;7―/1力及溫度丈量裝置;8―單色光儀;9一透裨;K)一擠出制品;11一強冷定型裝置與牽引裝置;12―機筒溫度及螺桿轉速控制系統;13―擠出螺桿;14一擠出機頭;15―光測攝像裝置;16―計箅機微孔泡沫塑料擠出成型的光學成像鉆研原理示用意詳細的鉆研辦法是:首先對熔體壓力、溫度、出口膨脹、物性和液態co2的性能、狀態及注人參數(壓力、溫度及注人量)等參數停止精細丈量和嚴格控制,對各種擠收工藝條件停止動態監控,同時在口模出口處采納單色光照耀熔體,通過微孔發泡成型試樣的泡孔直徑和散布密度在單色光照耀下所產生的不同光學現象之間的關系來察看培體中的發泡情況,而后聯合對冷卻固化后泡體的電鏡察看,并將各種丈量數據輸人計算機停止解決,通過扭轉物料的熔融溫度、擠出壓力、機頭溫度和液態)2注人參數等因歷來停止對比和統計剖析,以確定加工工藝條件與微孔泡沫塑料氣泡成核機理之間的關系以及它們對制品性能的影響。為了完成微孔的擠出成型,必需采取一系列的嚴格操作步驟,其中包括液態C02必需準確計量并快速溶解在聚合物熔體中以造成單相溶液,在擠出機末端用擠出機頭造成壓降以使氣泡成核,控制氣泡的成核密度和泡孔的直徑大小等。

  4幾個關鍵問題的解決在所介紹的鉆研辦法中,波及到幾個關鍵問題,須要停止正確的解決:不同的激光對塑料熔體的散射情況會產生不同的成效,而且聚合物高分子在激光照耀下的反射率不盡雷同,因此必需依據塑料的特點選用反射率較低的激光停止鉆研,以便準確獲取激光照耀聚合物擠出熔體所產生的瑞利散射圖像;正確建設瑞利散射圖像與聚合物擠出熔體中氣泡密度、泡孔直徑及散布情況之間的數學物理關系,目前對圖像的解決已有專門的軟件,如AN-SYS等;正確剖析瑞利散射圖像,必需排除環境因素的干擾。四周環境的變遷如空氣溫度、濕度及光線的變遷等都會對所得到的瑞利散射圖像產生影響,在對圖像停止剖析時,必需充分思考環境因素的影響并停止正確的修正。

  5結語隨著我國經濟的持續開展,塑料加工工業變得非常活潑,但具備高附加值的高性能塑料產品還比較少見,尤其是微孔泡沫塑料這一極具開展前途的產品在國內還未能成功研制出來。依據我國的詳細情況,應增強微孔泡沫塑料的成型實踐和應用根底開發鉆研,以便有效地領導實際消費,降低消費本錢,加快微孔發泡成型技術的開發以更快地趕超國外現有的水平,進步我國高性能塑料產品的制造水平。光學成像技術在塑料擠動身泡成型鉆研中的應用才剛剛開端,但它對微孔泡沫塑料成型機理的鉆研無疑會起到極大的幫忙作用,顯示出廣大的應用前景。筆者提出這一鉆研辦法,希望它能帶給微孔泡沫塑料擠出成型鉆研一種全新的思路,隨著鉆研的深人,這一鉆研辦法在整個微孔泡沫塑料成型鉆研中的重要性也將凸現出來。

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