Page 76 - 《橡塑技术与装备》2019年8期（4月下半月塑料）

橡塑技术与装备（塑料） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (PLASTICS)

力小，较使用 N 2 时的发泡倍率更高，其临界点条件 品，甚至于发泡并非是主要目的，而仅仅为了减小注
温 和（31.1 ℃、7.38 MPa），来源丰富、价廉，且对 塑制品的收缩率与变形，特别是在托盘，支架等大型
聚合物的塑化作用好，可以显著地降低聚合物的 T g 和 制品的注塑中。
T m ，因而更加受到青睐。超临界二氧化碳发泡聚合物 挤出发泡法是将含发泡剂的树脂原料加入挤出机
被称为是绿色安全的轻量化制造技术。由于超临界流 中，经特殊的螺杆组合以及筒体外的加热，物料被剪
体的超强塑化作用，可显著降低聚合物的黏度，一方 切、熔融、塑化、混合，熔融物料从机头模口挤出时
面可以通过调节超临界流体的温度和压力及聚合物共 由高压变为常压，使溶于物料内的气体膨胀而完成发
混物的组成来控制聚合物共混物中各组分的黏度变化 泡。这种成型方法最突出的特点是连续化生产，一般
来达到优化聚合物共混物中分散相的形态，另一方面 的管材、异型材、板材、膜片、珠粒等发泡制品均可
由于黏度的降低可用来降低聚合物的加工温度，可减 采用挤出发泡成型的方法。
少由于高加工温度引起的聚合物的降解以及聚合物材
料在反应性加工过程中的副反应。 3 挤出发泡的技术难点及其应用
2.2 发泡成型设备不同 挤出发泡属于连续生产，较间歇法具有产量高、
根据发泡成型设备的不同，发泡又可分为间歇发 能耗低、工业化程度高、产品均一性好等优点，因此，
泡、模压发泡、注塑发泡和挤出发泡。 越来越受到发泡聚合物生产厂家的青睐，挤出发泡成
间歇发泡也称釜压法，其工艺过程为 ：将聚合物 型的基本过程为 ：聚合物粒料或粉料从料斗口进入挤
置于充满高压气体的压力容器中，在温度低于聚合物 出机塑化，将发泡剂从挤出机熔融段中部注入，通过
玻璃化转变温度的条件下，气体通过扩散渗透溶解于 混合以及扩散使发泡剂溶解，得到聚合物熔体 / 气体
固态聚合物中，再经释压或升温发泡处理制得微孔塑 均相体系，然后通过改变体系的压力和温度，使其在
料。 挤出模头内成核、膨胀，最后冷却固化成型。图 1 为
模压发泡的加工工艺是将聚合物和发泡剂混合后 挤出发泡过程中聚合物 / 气体的两相变化示意图。
放入模腔，置于一定温度的模压机，施加所需的压力，
待发泡充分后快速泄压、冷却，制得发泡树脂板材。 Khemani [1] 总结出热塑性聚合物挤出发泡的主要
当今的注塑发泡材料仅限于发泡倍率很低的制 影响因素，如图 2 所示。可以看出，聚合物性能、发泡剂、

图 1 挤出发泡过程聚合物 / 气体的两相变化示意图

成核剂、添加剂、挤出机、机头和螺杆设计均对挤出 （2）驱动单元的低速高扭特性
发泡有显著影响。图 3 为天华院设计的专用于 PET 超 驱动单元需要满足工艺高速比、低转速、大扭矩
临界流体发泡设备。 的要求。在双螺杆技术更新换代的发展历史中，传动
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3.1 挤出发泡的技术难点 系统承载能力系数 M/A 很大程度上决定了双螺杆挤
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（1）原材料的选择 出机的整机性能和水平。显然，M/A 越高，设备作用
由于分子结构的差异、结晶度的不同，各种聚合 能力越强。尤其就发泡工艺而言，对双螺杆挤出机的
物的发泡难易程度各不相同。对于无定形聚合物，气 要求更加严苛，无论是从槽径比，还是到杆筒间隙，
体能均匀地溶解在聚合物熔体中 ；对于普通的结晶聚 都有特殊的设计。
合物，需进行改性（扩链、接枝、填充、交联），对熔 （3）混合能力
体强度进行调控，制得可发泡聚合物。 通过使用专门设计的螺杆组合，根据不同的反应

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