改善微孔發(fā)泡注塑成型制品表面質量的研究.pdf

1、近年來隨著石油價格的不斷上漲，聚合物樹脂的價格也不斷增長。通過新型加工工藝來減少塑料用量并能保證塑料制品的質量是近來的一個研究熱點,微孔發(fā)泡技術就是在這個背景下產生的。微孔發(fā)泡成型技術不僅能減小熔融物料黏度，降低加工溫度，減小加工周期和保壓壓力，而且能消除制品縮痕，減小制品重量、收縮和尺寸變化。由于微孔發(fā)泡成型的塑料制品有諸多的優(yōu)點，因此其被廣泛地應用在家用電器、航空航天、汽車等領域中。但是微孔發(fā)泡注塑制品存在著一些表面質量問題，從而制

2、約著微發(fā)泡技術的工業(yè)應用。這些表面問題包括漩渦狀流痕、銀紋、表面起泡以及表面粗糙度大等。本文主要研究了工藝參數(shù)對微孔發(fā)泡制品表面粗糙度的影響。結合經(jīng)典成核理論的改進模型、微孔長大數(shù)學模型和本文提出的表面粗糙度模型，來求解微孔發(fā)泡制品表面粗糙度值。在求解的過程中用到了MOLDFLOW來分析物料的填充過程，用MATLAB來求解模型，用田口實驗方法對微孔發(fā)泡的主要工藝參數(shù)進行了分析，通過線性回歸擬合建立成型工藝與微孔注塑制品表面粗糙度之間關系

3、的數(shù)學模型。
　　在經(jīng)典成核理論的基礎上，考慮了超臨界氣體對聚合物熔體自由能的影響，建立了聚合物熔體和超臨界氣體二元體系模型，根據(jù)單位摩爾體系中質量守恒，以及熱化學勢的計算模型，建立了聚合物熔體的自由能改變數(shù)學模型；同樣考慮了聚合物和超臨界氣體兩相表面能與純聚合物表面能的差別，利用混合熔體中的氣體重量分數(shù)，建立了混合物的表面能計算模型。通過這兩者對經(jīng)典成核理論進行了修正，提出了新的微孔發(fā)泡注塑成核理論模型。用新的成核理論模型求解了

4、PC/N2體系的成核密度和成核臨界泡孔大小。
　　在MOLDFLOW中建立平板注塑件模型，將改進成核理論計算得到的泡核密度作為邊界條件進行模擬分析，得到了在注塑過程中的熔料填充時間和流動前沿處的溫度，并分別在兩個結果中取出參考點處的值作為后面泡孔長大計算的邊界條件。
　　采用Amon和Denson提出的泡孔模型，推導泡孔長大的方程。泡孔長大的機理可以分為下面兩部分：流體動力學控制的長大和擴散控制的長大。并將兩個控制泡孔長大的

5、方程進行簡化得到最終泡孔長大模型。將前面計算得到的參考點處的流動前沿溫度、填充時間和臨界泡孔大小作為泡孔長大的邊界條件來計算制品表面參考點處的泡孔大小。
　　參考粗糙度的表達方式，建立表面粗糙度表達的數(shù)學模型。將前面計算得到的制品表面參考點處的泡孔大小轉換成表面粗糙度值，與文獻中的實驗結果進行對比。模擬得到的表面粗糙度值為Raμ=23.61m，實驗得到的表面粗糙度值為Raμ=26m。因此可以認為本文研究方法能夠比較好地反映實際加工