2.2实验仪器及设备 7

2.3实验步骤及试样制备 7

2.4正交实验法 9

2.4.1正交实验法概述 9

2.4.2实验方案的拟定 10

2.5试样的表征和测试 11

2.6本章小结 11

第三章结果与讨论 12

3.1微发泡注射成型与常规注射成型的比较 12

3.2正交实验直观分析 13

3.3正交实验的结果数据处理 16

3.3.1极差分析 17

3.3.2方差分析 19

3.4补充最优实验 21

3.5本章小结 22

结论 23

致谢 24

参考文献 25

第一章绪论

1.1 聚合物微发泡材料简述

1.1.1 微发泡成型概述

微孔塑料最早由麻省理工学院的NamSuh博士以及他的学生在20世纪80年代初对其进行研究并提出了微孔加工技术。这项技术的出现，既可以通过泡孔来减轻制件重量，节省原料；也通过微孔阻止应力裂纹的延展从而提高材料的韧性[1]。令人惊喜的是，材料的刚性也有了一些改善，因为球形闭合泡孔在外力作用下能抵抗泡孔壁的弯曲。微发泡成型技术显著的提高了材料的力学性能，并给聚合物增添了许多全新的特异功能，为聚合物材料拓展了一条以相对较少的成本追求特异性强，性能优异新技术路线[2,3]。微孔注射成型的关键步骤有四个有超临界流体在聚合物熔体中的混合和溶解，泡孔成核，泡孔长大，模内成型[4]。如图1-1，SCF是气体在高于临界压力和临界的温度(称临界点)以上时的状态名称，SCF是可压缩的高密度流体，它不处于气、液、固三态中，这种状态时分子间作用力低于气体，密度几乎等同于液体，同时表现出了液体的高溶解性和气体的高流动性。它的扩散系数处于气体与液体之间，具有优秀的扩散性，可以快速高效的完成加工[5]。在相同温度下，饱和压力提升，平衡浓度增大，根据经典成核理论，可以显著提升成核速率，增大泡孔密度，超临界流体解决了高浓度气体的溶解问题，容易形成聚合物熔体一气体均相溶液体系。

图1-1超临界气体示意图

微孔发泡技术生产制品的最大特点就是泡孔直径较小并且泡孔的密度很大。泡孔最小可以达到直径10nm以下，泡孔密度可以达到109-1013cm3。微孔发泡塑料制品有着致密的表层和疏松多孔的芯部结构。这种结构在使用较少的原材料的基础上能维持未发泡时制品的机械强度。据资料显示，与普通注塑成型工艺生产制品相比较，微孔发泡注塑成型制品疲劳寿命可以延长5倍，断裂韧性可以提高4倍，冲击强度可以提高6-7倍[6-8]。在国内外的各种研究中，微发泡材料的制备主要有间隙成型法、挤出成型法和注射成型法[9]。JaneMartini于1981年在麻省理工学院提出了间隙成型法，在玻璃态温度以下，使用一个含有高压惰性气体的密闭压力容器装入待处理的聚合物。气体与聚合物形成均相时候取出，在大气压力下，饱和的聚合物-气体均相试样会产生热力学不稳定性。把混合均相体系升温到玻璃化温度以上，进行发泡。当泡孔达到预计孔径时冷却固化成型，得到微孔材料。这种方法能得到成核率高，泡孔缓慢长大易于控制发泡过程的产品。但间歇成型法在充气周期过长，影响了整个生产周期，不利于大规模快速生产。挤出成型法可以连续生产产品，在生产管材、棒材、片材、线缆等连续化生产中有着广泛的应用。挤出成型过程基本有在挤出机中熔融塑化聚合物，将SCF气体直接或通过发泡剂融入聚合物中，通过一定压力形成聚合物-气体均相体系，挤出成型模具口后，由于压力的骤降，气体迅速饱和，随着温度降低，聚合物固化成型。挤出成型法生产工艺复杂，对控制泡孔尺寸有一定困难，目前主要研究集中与工艺路线的制定，结构优化和模型模拟等。注射成型法由于在微发泡成型中工艺比较简单，使用方便，是最广泛使用的成型工艺。注射成型法原理主要是在料筒中得到聚合物-气体均相体系。聚合物通过几段加热区的快速加热，熔体中气体的溶解度将下降，形成了热力学不稳定状态，聚合物熔体产生大量饱和气体，形成微小的气泡核。机筒一直处于一个高压力的状态阻止了气泡进一步长大。然后，通过螺杆转动将含有大量气泡核聚合物熔体注入到模具的型腔内，在充模保压完成后，气泡迅速生长，开模后，温度降低完成固化定型。