微细发泡成型之化学发泡

2017-01-08 by:CAE仿真在线来源:互联网

化学发泡简介

微细发泡成型过程中,如果发泡的气体是由混合原料的某些成分在化学反应过程中产生的,这种方法即称为化学发泡。根据发泡的原理不同,工业上常用的化学方法有两种:(1)物质受热分解产生气体;(2)混合原料的各组分发生化学反应产生。比较常用的是受热分解的化学发泡。

受热分解的化学发泡剂又可分为无机发泡剂和有机发泡剂。无机发泡剂,如碳酸氢钠(NaHCO3),受热后产生CO2;有机发泡剂,如偶氮二甲酰胺(C2H4N4O2),受热分解为氮气N2,一氧化碳CO以及二氧化碳CO2。

化学发泡的原理

在微孔注射成型中,要高效的应用化学发泡(Chemical Blowing Agent, CBA), 化学发泡需要在料筒中完全反应或者热分解。

现用无机发泡剂碳酸氢钠(NaHCO3)作为发泡剂作为例子,化学反应的方程如下:

化学反应的程度,可以用下面的方程来表示:

利用上面的方程,NaHCO3在两种不同的温度200C和225C下的分解程度,可以通过下面的图示表示出来。[注1]

通过上图可以看出,在200C温度的时候,反应到99% 要20秒;而在225C温度的时候,反应到99%,不到五秒。

如果料筒中温度为225C,并且在料筒中时间保持在30s左右,那么就可以认为CBA的反应程度为100%。那么就可以认为,所有的反应在料筒中进行,同时产生超临界流体,而不会再浇注系统中再进行任何化学反应。

从化学方程中,根据物质平衡条件可以知道,产生的CO2占比为26.2%(44/168, CO2分子量为44,总体的分子量为168)。举例来说,如果化学发泡的混合制剂中NaHCO3的重量比为4%, 那么产生的CO2的重量的比例为1.048%(4% * 26.2%)。

如何在Moldflow模拟化学发泡?

操作流程

设置“热塑性塑料微孔发泡注射成型”分析,方法是单击 (“主页”选项卡 > “成型工艺设置”面板),然后从列表中选择“微孔发泡注射成型”。
单击 (“主页”选项卡 > “成型工艺设置”面板 > “工艺设置”),然后单击“下一步”,直至出现“微孔发泡注射成型设置”页面。从“初始气体量”下拉列表中选择“化学发泡剂 (CBA)”。
单击与化学发泡剂关联的“编辑值”,以打开“初始气体量”对话框。