微孔发泡聚丙烯的注塑工艺优化及增强机理的研究

来源 :湖南工业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:LILLER1010
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聚丙烯具有密度较低(约0.94g/cm3)、强度较高、有一定的抗冲击能力、价格便宜等优点,使其应用极为广阔。本文主要通过优化微孔发泡聚丙烯的注塑工艺及对聚丙烯发泡样条拉伸性能得到增强的机理进行初步论述。本课题首先用反溶剂重结晶法细化了市售的碳酸氢钠(NaHCO3),并将它作为聚丙烯微孔发泡的发泡剂。设计正交水平试验对注塑工艺进行优化,引进新的注塑模具代替旧注塑模具对注塑工艺进行完善,再研究发泡剂份量对微孔发泡聚丙烯力学性能的影响,最后分析了微孔发泡后拉伸性能增强的机理。得出以下主要结论:(1)使用5份超细NaHCO3作为发泡剂,在旧注塑模具上的最优注塑工艺为:1、拉伸强度的最优组合是:喷嘴温度为180?C、注射压力为30MPa、注射速度为25mm/min、保压压力为30MPa、冷却时间为15s。在此工艺下发泡后的PP拉伸强度为36.5MPa,而纯PP的拉伸强度为37.2MPa;2、冲击强度的最优组合为:喷嘴温度为180?C、注射压力40MPa、注射速度为15mm/min、保压压力为40MPa、冷却时间为15s。冲击强度为41.4KJ/m2,而纯PP的冲击强度为35.7KJ/m2。(2)使用5份超细NaHCO3作为发泡剂,在新注塑模具的最优注塑工艺为:1.拉伸强度的最优组合:喷嘴温度为185?C、注射压力为50MPa、注射速度为40mm/min、保压压力为60MPa、保压时间20s。在此优化条件拉伸样条的拉伸强度为43.1MPa,而纯PP的拉伸强度为39.8MPa;2.冲击强度:喷嘴温度为185?C、注射压力为50MPa、注射速度为40mm/min、保压压力为55MPa、保压压力为25s。在此优化条件下冲击样条为63.5KJ/m2,而纯PP的冲击强度为55.1MPa。3份发泡剂下聚丙烯的拉伸强度为43.6MPa,且拉伸样条拉伸到万能拉伸试验机的最大高度却没有被拉断;5份发泡剂下的聚丙烯的冲击强度63.4KJ/m2;3份下的弯曲强度最大,为35.8MPa,9份下的弯曲模量最大,为1155MPa。(3)偏光显微镜、DSC和XRD测试表明:对于加入3份发泡剂份量的聚丙烯,超细NaHCO3发泡分解后产生超细Na2CO3,它们起到了成核剂的作用,使得PP的成核点增加,晶核的生成速率加快,球晶的尺寸下降,球晶尺寸更规整。另外微孔的存在,也阻碍了球晶的增大。SEM揭示了微孔在拉伸过程中的变化,在屈服前,微孔形状几乎不变,对PP-3的性能也没有任何作用。但在缩颈及应变硬化阶段,微孔逐渐被拉伸取向,有些微孔间破裂形成较大的空隙。很明显地可以看出它们分散了拉伸应力,拉伸过程中断裂的纤维较少,因此,最终的断裂强度提高。同时减少了应力集中点。(4)本课题研究还存在一些不足之处,加入细化的NaHCO3进行发泡,发泡PP的表观密度相对纯PP降低很小,力学性能的提高并不突出。另外发泡后的PP在放置一段时间后会变黄。
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