環境友好型化學發泡劑的應用解析
文章類型:企業動態 文章加入時間:2018年10月7日14:57

    化學發泡劑在塑料工業中已經使用了很長時間。但是,大多數傳統的化學發泡劑都會有殘留,釋放的氣體會破壞大氣臭氧層。昊智新材料開發的新型化學發泡劑,從消耗臭氧層的化學發泡劑轉變為環境友好型化學發泡劑。新型化學發泡劑產生的環境友好性氣體是氮氣和二氧化碳,現已廣泛應用于一些常規發泡產品上。因為其具有易于加工、產品質量好、反應過程中副產物很少甚至沒有、只是將添加劑加到物料中而不需要復雜的硬件設備等優點。

        產生N2的化學發泡劑:
        放熱性化學發泡劑中的一種,如偶氮二甲酰胺,在溫度高于其分解溫度時就產生 N2。盡管其經濟,但是,氮氣是一種高度不溶的氣體,因為氣體會穿過發泡制品表層,會產生表面粗糙度等問題。

        產生CO2的化學發泡劑:
        昊智新材料開發的此類化學發泡劑是化學發泡劑中一種很好技術的化學發泡劑,此類化學發泡劑使塑料制品發泡更容易進行,改進了成型的工藝性。CO2具有獨特的低壓溶解性。在壓力足夠髙時,CO2就成為超臨界流體,起到溶劑的作用,大大降低聚合物的玻璃化轉變溫度,改善其流動性能。另外一個性能是其在超臨界流體 與氣體轉變的過程中吸收能量,這有助于熔體冷卻,進而縮短成型周期,降低注塑件內應力。所以,厚注塑件(4mm)可以采用昊智新材料化學發泡劑技術,節省硬件開支,因為 昊智新材料化學發泡劑只需要好的混合螺桿而不需要輔加的氣體計量裝置,且原材料與化學發泡劑混合均勻即可制成發泡產品。昊智新材料含有成核劑和發泡劑的吸熱型化學發泡劑在加工溫度范圍(130 ~ 230℃)內分解產生CO2氣體。使其能夠得到微孔氣泡結構的制件,細小微孔氣泡核周圍是光滑的未發泡表層??刂蘋Х⑴菁戀目帕3嘰?、分布均勻性和可控的氣體釋放量, 從而產生大量小泡核,進而產生細小而均勻的泡孔。

        利用化學發泡劑改善熔體充模流動性能及縮短冷卻時間:
        利用化學發泡劑改善溶體充模流動性能,保證均勻泡孔 的形成。吸熱性化學發泡劑添加到材料混合物中時,固體顆?;蛘叻哿賢ü?nbsp;加劑的分解首先轉化為氣體CO2。在壓力低于7. 59mpa時,CO2起到潤滑劑的作用,改善熔體流動性能。在高壓11.72Mpa以上時,CO2從氣體變成超臨界流體,在這種狀態下,CO2氣體更容易被聚合物熔體所吸收,大大降低其黏度。通過降低聚合物的黏度,就可以選擇是降低加工溫度。
通過降低黏度這一最為重要的優勢有可能實現在低熔體溫度下達到同樣的流動性能。當聚合物基體中的氣體分子濃度高時,聚合物就會大大塑化,表現就是其玻璃化轉變溫度下降。其玻璃化轉變溫度降低到CO2飽和溫度時,氣泡成核和泡孔長大有可能在原有聚合物的玻璃也轉變溫度以上發生。壓力降低,CO2從超臨界流體變成氣泡,發生相轉變,是吸熱過程。在聚合物熔體注入模具時,在發泡過程中聚合物從內部開始冷卻,也從與模具表面的物理接觸中得到 冷卻。

      化學發泡劑技術成型厚壁注塑件的有趣案例:
       將0.5%~1,5% ,(質量分 數)有效的吸熱性發泡劑添加到聚合物中,成型周期縮短了 10%以上。
飽和點對注塑件產生內壓作用,迸而改善聚合物熔體的流動性能,使操作者能夠非常恒定地添加聚合物材料。這種內壓類似于蘇打瓶內的壓力,一旦將瓶蓋打開,壓力就降低到大氣壓,CO2開始從液體中逸出。由于注塑件仍然被CO2飽和而且還被其大大增塑,因此注塑件內的成型應力就明顯降低,材料就有更多的時間進行分子鏈的松弛和應力消散。

      使用化學發泡劑時的設計建議
        預計在注射成型的應用中吸熱性發泡劑將呈現大的增長。這樣能生產薄或厚截面的注塑件,而且注塑件沒有內應力,也不產生流痕。為了很容易地在單一成型中生產截面厚度為1 ~ 10mm的注塑件,必須添加質量分數僅為0. 5% -1. 5%的有效吸熱性發泡劑。吸熱性發泡劑常常與載體樹脂一起使用,簡單的翻滾攪拌,這樣還能提高熔體強度或者稀釋樹脂的性能。

       為了生產A級表面、泡孔分布均勻的發泡注塑件,必須考慮設計與加工建議。類似于用N2的注射系統和氣體反壓系統時的條件。為了防止濺射或者模具內的預發泡,熔體流動前沿需要保持0.24mpa的氣體壓力。在充模過程中氣泡和表層形成時,表面出現氣泡的傾向降低,這樣厚截面處的表面更好。減小模具排氣通道的敞開面積或者提高注射速度可以很容易地在模具內實現0.24mpa的壓力,在多數模具中,一般認為不合適排氣之處實際上更適合于采用化學發泡劑來成型具有光滑表面的注塑件。主流道和分流道也應該盡可能地短,以減少剪切熱的產生,快速充模。
設計產品時,其澆口應盡可能地大,但是不能超過其填充注塑件厚度的3倍。充模時 總是向模具壁面更薄處填充物料,使物料從此處流向厚截面處。截面厚度的突然變化,尤其是接近注射點處,表面排氣更加困難。如果可能,應采用平滑過渡。在考慮采用化學發泡劑成型注塑件的設計時,要記住用化學發泡劑時因為黏度得以降低,因此物料的流動性會得到改善。

      使用化學發泡劑時的加工工藝建議:
       從加工的角度看,大多數標配的注射成型機都能生產高質量的化學發泡劑發泡的注塑件,但注射壓力和注射速度需要調整,以反映聚合物熔體黏度的變化。在設定成型條件時,—次改變一個參數,這一點很重要。最佳工藝條件一般通過降低熔體溫度來確定,溫度變化5℃左右,降低注射壓力,減小注射量,縮短冷卻時間,提高注射速度: 對于每一次注射量、密度降低,可以快速確定一套可重復的參數。在所有情況下,設備操作人員都會發現每一種聚合物的加工窗口都會大大拓寬。

       化學發泡劑技術生產的注塑件質量及其成型周期都類似于氣體輔助注射技術和氣體注射系統。首先,,確定 一套加工參數,保證在相同的條件下,加工條件穩定,注塑牛表面質量良好,吸熱性氣 體在壓力降低時產生結構泡孔。在高壓薄截面處沒有可見的泡孔,但是在最后的界面處泡沫結構更為明顯,能得到最低的密度。這種氣體膨脹是防止凹痕產生的驅動力。

      總之,采用化學發泡劑注射成型時,應避免模具內有大的流動限制,因為這會產生: 過量的剪切熱和化學發泡劑提前反應分解,此外,在充模過程中,還需要避免化學發泡劑突然不均衡的壓力降,因為這會在熔體表面產生不適用的氣體反壓,在模具內產生濺射。

       吸熱/放熱混合型發泡劑
眾所周知,化學發泡劑有兩種,即吸熱性化學發泡劑和放熱性化學發泡劑。有第三種更好的發泡劑,即兩者的混合物,將其稱為吸熱/放熱混合型發泡劑,可用于在整個成型過程中兩者都起重要作用的場合。吸熱/放熱混合型化學發泡劑在高壓下產生大量的氣體,使氣體進人基體中,從而使基體的熔體黏度低于原有基體熔體。另一方面,吸熱性發泡劑產生氣體,吸收熱量,從而提高了冷卻速率,縮短了成型周期。

        化學發泡劑成型時出現的問題及其解決方案:
        對于每種成型,都會有一種特殊技術用于改善加工,得到質量最好的制品?;Хǚ⑴菁獵誄尚凸討諧魷值鬧饕侍餳捌浣餼齜槳?,如下:

       A、發泡中的后發泡是化學發泡劑成型時可能出現的一個問題。因為注塑件推出得 太早,從模具中取出的注塑件會持續膨脹。解決的辦法:1、降低加工溫度,或者延長冷卻時間,2、是由注塑件中發泡劑過量引起的,因此降低其用量也能解決這一何題。

      B、大象皮是表面粗糙的另外一個常見問題,常出現在充模的最后,這一般是熔體溫度或者模具溫度太低的表現。

      C、凹痕源于厚筋的收縮或者冷卻過程中熱塑性塑料的凸起,主要出現在半結晶性塑料中。增加發泡劑的用量,保證釋放保壓壓力,這樣泡孔就有膨脹的空間。

      D、翹曲出現在注塑件邊壁向內或向外彎曲處,其可能是由不均勻收縮、成型溫度太高或注射.力太高造成的。在這種情況下,降低成型溫度和壓力有助于解決這一問題。但是,常用的方法是延長注塑件的冷卻時間。

      E、泡孔破洞,或者稱之為大的泡孔,是缺材料的地方,一般是氣袋形成的空洞之處,解決的方法是提高熔體溫度,如果出現射流,要降低注射速度。但是,如果是由成核的問題產生的,那么提高注射速度就是解決之道。此外,噴嘴打開和注射動作必須按正確的順序進行,避免注射之前預發泡。另外,發泡劑與樹脂體系匹配也十分重要。

       F、積料,或者稱之為螺桿和濾網積料,是使用放熱性發泡劑時產生的詢題。原因有多種,包括樹脂和發泡劑配方問題,但是最快的解決辦法是降低發泡劑的用量。在這種情況下,保證發泡劑與樹脂熔體體系的匹配也很重要。

       G、 注塑件沖擊強度下降及其脆性是由大泡孔造成的。所以,改善泡孔結可能是其解決之道。常用的方法有降低溫度、減少發泡劑用量或者換用其他發泡劑?;褂幸恢摯贍蓯遣牧轄到饉?,所以就需要關注物料的停留時間及其通過澆口時的注射剪切速率。如果是玻璃纖維增強材料,就要改善纖維的取向。此外,成型長玻璃纖維增強材料時,對其長度的損害要盡可能小。

       H、飛邊一般是模具熔接痕處物料過多產生的,在注塑件脫模之后就會發現。解決的辦法是降低成型溫度、減小注射量或者減少發泡劑用量。避免厚截面突然過度變化, 尤其是在注射點附近,因為這樣會使表面排氣更加困難,如果可能,要采用平滑過渡。

       I、焦燒表明注塑件脫色了,而且表面不均勻:降低溫度、打開澆口和排氣通道是解決這一問題的辦法。總的來說,要避免產生過量的剪切熱和化學發泡劑不希望的反應等流動限制,澆口應盡可能地大,但是不能超過其填充注塑件厚度助2/3。

       此外,發泡質量還取決于螺桿混合。由于控制發泡劑用量及其釋放量等困難,發泡過程可能還不恒穩。如果螺桿混合不夠好,那么,可能得不到好的泡孔。






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