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与普通注塑相比,微孔注塑具有节省材料、提高生产效率、降低注射压力和锁模力、消除制品沉陷、减小收缩等优点。微孔塑料制品的性能主要取决于泡孔形态,如何控制泡孔形态成为当前的一个研究热点。本文以微孔注塑和高压釜发泡为发泡方法,以聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)/PS共混物及其纳米复合材料为研究对象,考察加工参数与泡孔形态之间的关系,并分析泡孔形态对力学性能的影响。
PP/PS共混物及其纳米复合材料高压釜发泡的实验结果显示：与PS共混有效地改善了PP的发泡性能；提高PS含量、添加纳米粒子或提高分散相PS的液滴密度,均可提高共混物的储能模量和复数粘度,有利于提高泡孔密度、减小泡孔尺寸；降低发泡温度或提高发泡压力,均可改善泡孔形态；组份比为70:30的PP/PS共混物的泡孔分布较均匀,且具有较小的泡孔尺寸和较高的泡孔密度。
PS和PP/PS共混物微孔注塑的实验结果表明：
首先,减小喷嘴直径、提高注射速度、注射量或气体含量均可增加泡孔数量,减小泡孔尺寸,但过高的注射量或气体含量会引起泡孔合并现象；提高熔体温度有利于改善泡孔形态,过高的温度则会大大降低熔体强度,泡孔形态变差；提高注射速度可减小注塑件的皮/芯层厚度比；提高气体含量对PS注塑件皮/芯层厚度比的影响不明显,但会减小共混物注塑件的皮/芯层厚度比；快速充模时强烈的剪切流场使得球状的泡孔被剪切拉伸成椭球状；充模结束后,当熔体温度较高时,型腔中的压力场使得泡孔发生变形或合并现象,甚至使气体再次溶解于聚合物中。
其次,与普通注塑件相比,微孔注塑件的冲击性能得到提高,而拉伸性能降低。泡孔尺寸越小,数量越多,分布越均匀,则冲击性能和拉伸性能越好。减小微孔注塑件的皮/芯层厚度比,可提高冲击性能。减小皮/芯层厚度比会降低共混物的拉伸强度,但对PS拉伸性能的影响很小。减重幅度与力学性能没有直接的关系,可通过调整加工参数,在进行较大幅度减重的同时具有较好的泡孔形态,从而获得较优的力学性能。
本论文的研究结果为实际生产中微孔注塑件的减重、泡孔结构和力学性能的优化提供了重要的理论指导。