毕业论文-HDPE模压发泡工艺及配方的研究.doc

HDPE模压发泡工艺及配方的研究摘要：利用实验室高温开炼机开镰、模压成型制备HDPE发泡板，研究了发泡剂（AC）的用量、交联剂（DCP）的用量、温度、压力对发泡效果的影响，对发泡效果的影响，在常态下观察了AC、DCP、温度、压力对发泡形态的影响。结果表明，AC能明显降低熔体粘度，随着AC用量的增加，发泡的的倍率由低到高在下降，即AC用量在6份、DCP在0.4份时效果最佳。模压温度180，开模温度180，AC分解不充分，造成发泡率低，制品成板状，且有穿孔现象，表面粗糙，气泡逃逸。模压温度190,压力10MPa，开模温度150，制品表面有气疙瘩，气泡逃逸不明显，泡孔有合并现象。关键词：HDPE 模压 发泡 Abstract: In a laboratory mill carried out from temperature, HDPE molded foam sheet was prepared to study the foaming agent (AC) the amount of the crosslinking agent (DCP) in the amount, temperature and pressure effect on the foam, the foaming effect, observed under the normal AC, DCP, temperature, pressure foam morphology. The results show that, AC can significantly reduce the melt viscosity increases with the amount of AC, foaming magnification from low to high in the fall, that amount in 6 parts AC, DCP 0.4 phr best results. Molding temperature 180 , mold temperature of 180 , AC decomposition inadequate, resulting in low foaming, products into a plate, and there is perforation phenomena, rough surface, bubbles escape. Molding temperature 190 , pressure of 10MPa, mold temperature of 150 , the product surface pimple with gas bubbles escaping obvious, have merged cell phenomenon.Keywords: HDPE molded foam目录摘要：1Abstract:1第一章 前言31.1概述31.2发泡塑料的概念31.3发泡的基本原理3 1.3.1物理发泡31.3.2化学发泡31.3.3机械发泡法41.4原料的选择4 1.4.1 发泡剂（AC）4 1.4.2发泡助剂（ZnO）4 1.4.3 交联剂（DCP）4 1.4.4 高密度聚乙烯（HDPE）4第二章 实验62.1 实验设备及仪器62.2 实验原材料62.3实验配方62.4试验流程72.4.1操作72.5性能测试72.5.1 邵氏硬度的测试72.5.2 密度的测试7第三章 实验结果83.1 DCP的变化对性能的影响83.2 温度对发泡效果的影响9第四章 结论10参考文献11致谢12第一章 前言1.1概述;泡沫塑料具有密度小、吸收冲击载荷性好、隔热性优良、隔音效果好、比强度高等特点,因而被广泛应用于日常生活和工业的各个领域。泡沫塑料的用量极大,据悉仅2004年,我国泡沫塑料的用量就达80万吨。聚乙稀泡沫塑料具有良好的物理和化学性能,目前正逐渐成为一个产品多样、生产量大、应用面宽的泡沫塑料品种。它具有闭孔结构、热导率低、吸湿和透湿性小等特点,可用做建筑物、冷藏车等保湿隔热材料;质轻、浮力大、收缩率小、耐海水侵烛,可制成救生漂浮制品;具有良好的电绝缘性能,可作为电讯电缆的绝缘层等;还具有优异的抗化学腐烛性、吸震性、燃烧无毒性和易于回收性,因此人们对聚乙烯泡沫塑料的性能及其发泡性能、发泡过程进行了大量的研究1。20世纪70年代以来，发泡塑料材料在包装领域崛起，每年8%10%的增长那个速率。发泡塑料制品应用在军事、农业、工业、建筑等领域。但是，目前对HDPE模压艺及配方。发泡尚无完整的工艺与配方。此次试验将对HDPE配方、工艺进行研究实验，以确定较佳发泡方案。1.2发泡塑料的概念发泡塑料是一类高分子材料。它是以树脂为主要原料制成的内部具有无数微孔的塑料2。1.3发泡的基本原理1.3.1物理发泡法常将低沸点烃类或卤代烃融入塑料中，受热时塑料软化。表1-1低沸点液体发泡剂及性能发泡剂名称沸点/相对密度（25）相对分子质量丙烷-42.50.51344丁烷-0.50.59958戊烷30380.61672015己烷60700.65886.17一氯甲烷-23.760.95250.49二氯甲烷401.32584.94二氯四氟乙烷3.61.440170.90三氯氟甲烷23.81.476137.38三氯二氟乙烷47.61.565187.39二氯二氟甲烷-29.81.311120.901.3.2化学发泡法将发泡剂混合到原料中，通过特意加入化学发泡剂,使之受热分解或与原料组分间发生化学反应而产生的气体,使塑料溶体充满泡孔。化学发泡剂在加热时释放出的气体有二氧化碳、氮气、氨气等。化学发泡常用于聚氨酯泡沫塑料的生产3。表1-2常用的化学发泡剂及特性发泡剂名称分解温度/分解气体发气量/（Ml/g）偶氮二甲酰胺165200氮气和氨气220偶氮二异丁腈110125氮气1351.3.3机械发泡法借机械搅拌方法使气体混入液体混合料中,然后经定型过程形成泡孔的泡沫塑料。此法常用于脲酸树脂,聚乙稀醇缩甲醛、聚乙酸乙稀、聚氯乙稀溶胶等的发泡4。气泡的生成与发泡剂有关,而气泡的成长与聚合物薪度、气泡内外压差有关,他们间的关系由下述公式决定；P=2*V/R (1-1)P气泡内外压差;V表面张力R气泡半径。P1=2V(1/R1-1/R2) (1-2)式中:R1;R2不同半径的气泡。E=VA(1-3)E自由能A总界面面积。1.4 原料的选择1.4.1发泡剂（AC）发泡剂AC,分子量:116.08;比重:1.65g.cm-3; pH 值:6-7;灰份:0.1%;水份:0.3%;外观呈淡黄色的结晶粉末;不溶于碱、醇、汽油、苯、批唆,难溶于水中,易溶于二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)和氧氧化钠溶液,性能较稳定,在常温下可长期储存,不易变质;分解温度:空气中195220之间,塑料中160200属于偶氮系列分解温度较高的有机热分解型发泡剂; AC发泡剂无毒、无臭、不易燃,并具有发气量大,分解速度快,所产生的气体无毒,温度容易控制,气泡均匀,对制品无污染,对模具不腐烛,价格合适,不影响固化或成型速度等特点,特别适合于自由发泡。1.4.2发泡助剂（ZnO）氧化锌是一种著名的白色的颜料，俗名叫锌白。它的优点是遇到H2S气体不变黑，因为ZnS也是白色的。在加热时，ZnO由白、浅黄逐步变为柠檬黄色，当冷却后黄色便退去，利用这一特性，把它掺入油漆或加入温度计中，做成变色油漆或变色温度计。因ZnO有收敛性和一定的杀菌能力，在医药上常调制成软膏使用，ZnO还可用作活化剂。1.4.3交联剂(DCP)DCP称为过氧化二异丙苯(dicumyl peroxide)、过氧化二枯茗。相对分子质量270.37。DCP交联剂，即过氧化二异丙苯，白色菱形结晶。1.4.4高密度聚乙烯（HDPE）高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，简称为“HDPE”），是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。PE具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性5。某些种类的化学品会产生化学腐蚀，例如腐蚀性氧化剂（浓硝酸），芳香烃（二甲苯）和卤化烃 （四氯化碳）6。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。HDPE具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在-40F低温度下均如此7。第二章 试验2.1实验设备及仪器实验用的设备及仪器见表1：表1实验设备及仪器 设备名称 设备出产厂家 SK-160 开放式炼塑机 无锡市第一橡塑有限公司平板硫化机 型号QLB-25D/Q 无锡市第一橡塑有限公司2.2实验原材料实验用的原材料见表2：表2实验原材料及出产地 原材料 原材料出产地树脂：HDPE 中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司 交联剂：DCP 市售 发泡助剂：ZnO 市售 发泡剂：AC 市售2.3试验配方表3变量AC序号材料名称作用份数/份实际用量/g1HDPE基体树脂1003002AC发泡剂2/4/6/8/106/12/18/24/303DCP交联剂134ZnO发泡助剂26序号材料名称作用份数/份实际用量/g1HDPE基体树脂1003002AC发泡剂6183DCP交联剂0.2/0.4/0.6/0.80.6/1.2/1.8/2.44ZnO发泡助剂26表4变量DCP表5变量温度序号材料名称作用份数/份实际用量/g1HDPE基体树脂1003002AC发泡剂6183DCP交联剂0.61.84ZnO发泡助剂262.4.实验流程2.4.1操作1.打开高温开炼机、平板硫化机分别升温至1402.检查机器是否正常工作3.机器能够正常升温，按配方称料4.当高温开炼机升温至140，等恒温后开始塑炼5.首先加入HDPE，包棍后加入DCP、ZnO塑炼，3分钟后加入AC6.2分钟后下片，并裁剪7. 观察平板硫化机温度是否升至180，压力值10MPa,如到达设置温度拿出模压板，放入开炼好的样品，将模板对齐放入模压机上，预热8分钟，加压排气2次，加压10分钟，开模温度180，最后拿出制品。如没达到设定值等达到设定值时开始以上步奏。2.5性能测试力学性能测试时，由于试样中存在缺陷和高聚物的力学松弛特性，以及力的作用时间，作用变化的速度，试样受热的历史等不同，所测的性能往往有误差8。2.5.1邵氏硬度的测试参照标准GB/T 2411-2008 塑料和硬橡胶使用硬度计测定压痕硬度 原理：在规定的测试条件下，将规定形状的压针压入试验材料，测量垂直压入的深度9。实验条件：A型 式样厚度大于4mm,式样尺寸足够大。离任何一边至少9mm.实验环境：温度23,湿度50。2.5.2密度的测试参照标准GB/T 1033-2008测试原理：根据测量式样在比重瓶中排开液体的质量计算式样的密度10。试验条件：天平精确到0.1mg第三章 实验结果3.1DCP的变化对性能的影响表4-1性能DCP用量/份0.20.40.60.81密度(g/cm3)0.380.420.440.450.48硬度（邵氏 A）6058646670图1 密度变化曲线图图2 硬度变化曲线图对于DCP用量研究可看，当DCP的份数为1时，此时密度最大，硬度最大，当DCP的份数为0.2时密度最小。DCP的用量影响发泡效果，要使发泡的产品同时达到硬度、密度要求，DCP用量在0.6份。随着DCP用量的增加使聚合物的交联度提高,加大了分子间的作用力，不易发泡。交联剂体系的选择及其用量控制对HDPE熔体强度及其模压发泡起至关重要的作用。3.2温度对发泡效果的影响表4-2性能开模温度130140150160170密度(g/cm3)0.300.320.380.50.55硬度（邵氏 A）7073808582图3 硬度变化曲线图图4 密度变化曲线图由图可以看出开模温度在130,发泡效果最好。密度为0.3，硬度70,。温度在160，硬度最大，说明发泡剂产生的气体完全逃逸。第四章 结论结果表明, 纯HDPE在高温开炼机上开炼容易黏辊，不易从滚筒上切下，当加入DCP,下片容易，表面粗糙。在没加入DCP之前加入AC在高温开炼机上开炼易造成AC分解。随着DCP用量的增加使聚合物的交联度提高,一方面加大了分子间的作用力,结果扯断强度提高;另一方面,DcP份数增多时泡孔尺寸变小。说明气体膨胀只能控制在一定范围内进行,不能无限扩展,故密度、硬度增大. 由图4可以清楚的看出开模温度130密度最小，发泡效果最好。参考文献1桂观群.聚乙烯基础发泡研究，东华大学，2012.2杨经涛，奚志刚主编发泡塑料制品与加工。北京：化学工业出版社，2012.53Fu,Q.andwans,G.,polym,SeiEnginPress4张玉龙，王喜梅主编。通用塑料改性技术。北京：机械工业出版社2006.95塑料，1980，（1），536毕光明，孙立军，等。用热塑性弹性体改性HDPE的发泡研（j）7 晋日亚，王培霞。聚丙烯共混改性研究J. 中国塑料，2001(02)8威亚光，薛叙明。高分子材料改性J.化学工业. 北京: 化学工业出版社，2009.5,146-1889张琳。高分子加工技术.化学工业.徐州工业职业技术学院，2012.710郭建民。高分子材料化学基础J.化学工业. 北京