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概述
    使用物理發(fā)泡劑（PBAs）的擠出發(fā)泡工藝，已經(jīng)在生產(chǎn)低密度熱塑性泡沫塑料中成功運用了一段時間。PBAs是惰性氣體、揮發(fā)性碳氫化合物，或在加工過程中被計量并溶解在聚合物熔體中的氫氟碳化合物（HFC）。這個擠出發(fā)泡工藝可以使用一臺擠出機或兩臺擠出機串聯(lián)運行。串聯(lián)系統(tǒng)也可以使用一個雙擠出機作為主擠出機。
 
該過程的基本步驟包括：

• 固體聚合物的熔化
• 向聚合物熔體中注入和溶解發(fā)泡劑
• 含發(fā)泡劑熔體的冷卻
• 成核起泡
• 合成細胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定化

Teledyne Isco柱塞泵對控制發(fā)泡劑含量的準(zhǔn)確和一致性在以下實驗系統(tǒng)中得到了驗證。
 
實驗步驟
圖1展示了使用環(huán)形模具和單螺桿生產(chǎn)泡沫板的系統(tǒng)示意圖

 Figure 1: 環(huán)形模單擠壓系統(tǒng)

 
    圖2展示了使用毛細管模具生產(chǎn)泡沫長絲的串聯(lián)系統(tǒng)。第一臺擠出機熔化塑料顆粒，然后將熔體與ISCO柱塞泵供應(yīng)的注入發(fā)泡劑（BA）混合。第一臺擠出機末端的混合段有助于快速分散發(fā)泡劑，使其與聚合物熔體形成單相溶液。第二臺擠出機有助于使溫度和發(fā)泡劑濃度均勻化。
     齒輪泵可用于精確控制質(zhì)量流量。下游設(shè)置根據(jù)需要而變化。

Figure 2: 毛細管模串聯(lián)擠出系統(tǒng)

 
結(jié)論和影響
    在一個典型的實驗中，從“恒壓”模式下運行的柱塞泵注射氣體開始。當(dāng)聚合物熔化并由擠出機向前傳送時，柱塞泵變?yōu)?ldquo;恒流”模式，保持準(zhǔn)確和一致的泵送。
    通過控制Teledyne Isco柱塞泵的流量可以改變發(fā)泡劑的用量，并研究了氣體含量對氣泡形貌的影響。
    圖3顯示了用超臨界CO2吹塑擠出低密度聚苯乙烯（PS）的孔密度和膨脹率，同時改變模具幾何形狀（如燈絲模具的直徑和長度）和溫度。

Figure 3:（a）擠出低密度聚苯乙烯泡沫塑料的孔密度和 （b）膨脹率

    圖4顯示了在不同模具的幾何形狀和溫度下，以5%重量超臨界CO2吹制的低密度聚丙烯（PP）的孔密度和膨脹率。

Figure 4:（a）CO2發(fā)泡擠出低密度PP泡沫的孔密度和（b）膨脹率

 
    圖5顯示了在改變滑石粉（成核劑）含量和溫度的情況下，用氮氣吹塑擠出高密度PP的孔密度和膨脹率。

Figure 5: （a） N2吹塑擠出高密度PP泡沫的孔密度和（b）膨脹率

 
    圖6顯示了在改變模具壓降率和滑石粉含量的情況下，用N2吹塑擠出高密度PP的泡孔形態(tài)。值得注意的是，溫度對低密度泡沫的膨脹行為影響很大，而溫度對高密度泡沫的膨脹行為沒有影響。在這兩種情況下，氣體含量和模具幾何形狀顯著影響膨脹行為，并且氣體含量影響氣泡密度。

Figure 6: N2 吹塑高密度PP泡沫的泡孔形態(tài)
 

 
參考文獻
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