高抗冲聚苯乙烯低发泡挤出工艺的研究
陈正年a,c* 程镕时a, b
（ a. 南京大学化学化工学院，高分子科学与工程系，南京，210093 ）（ b. 华南理工大学材料学院高分子研究所，广州，510640 ）
（c. 南京工程学院材料工程系，南京，210008）
关键词高抗冲聚苯乙烯；挤出发泡；低发泡；泡孔结构
1. 问题的提出
近年来装饰市场对化学建材需求的增长给泡沫材料的开发提供了很好的机遇，低发泡PVC、PE、PP等制品已在建筑领域得到了广泛的应用。
聚苯乙烯泡沫塑料大多采用物理发泡制得，PS低发泡制品采用化学发泡剂制得。高抗冲聚苯乙烯(HIPS)的低发泡挤出成型是利用化学发泡方法，在HIPS树脂中加入适当的发泡剂、成核剂等，进行熔融挤出使其自由发泡。
高抗冲聚苯乙烯(HIPS)泡沫塑料具有优异的物理、化学和力学性能，其发泡制品质轻、耐腐蚀、隔热、绝缘，具有一定的韧性，并且价格低，制造工艺简单，可进行钉、锯等机械加工，在化工、建材等领域将有潜在的应用前景。HIPS的低发泡挤出成型是利用化学发泡方法，在HIPS 树脂中加入适当的发泡剂、成核剂等，进行挤出使其自由发泡，可制得表观密度在0.4～0.8g/cm3 范围的各类制品[1～7]。
目前，对PS挤出低发泡的研究主要集中在配方的选择上，而对其工艺条件的探索研究并不太深入。通过试验设计方法，研究了成型工艺条件，即挤出温度和螺杆转速对发泡制品表观密度、泡孔结构及制品强度的影响。
2.试验部分：
音标表
2.1 试验原料：HIPS 镇江大港塑料化工公司，AC 发泡剂镇江化工厂，氧化锌(化学纯，市售)，超细碳酸钙(1200目，市售)中文转换日文
2.2 样品的制备：采用双螺杆挤出机（长径比L/D：38:1，自制挤出机模口）挤出发泡样条。
25份挤出温度为：180，185℃，190配方：HIPS 500份 AC 5份 ZnO 1.5份 CaCO
3
℃，195℃，200℃主机转速为：100，150，200，250，300，400rpm/min
2.3 试样的表征：
表观密度按照GB/T 1033-1986测定。impaction
3．结果与讨论：
3.1 挤出温度对表观密度的影响
根据表1的结果可知，随着挤出温度的提高，制品发泡体的表观密度增大。这是由于HIPS在熔融状态下粘度随温度的提高而下降，发泡剂分解产生的气体容易聚积在一起，最终慢慢的积聚成较大的气泡，致使发泡不均匀；或在高温下发泡剂分解产生的气体积聚成较大的气泡，大气泡再进一步成长为更大的泡，最终逸出熔体从排气孔排出，从而使得发泡剂的有效发泡率下降，因而保留在制品内的气体量就越少，泡体制品的表观密度增大。
由图1、图2可知：在温度分别为195℃、200℃下，温度的变化对泡孔尺寸的影响不太大，但却使泡孔尺寸的标准偏差增大，即泡孔尺寸均匀度下降，这是因为温度升高，使熔体的粘度下降，气泡在熔体内的扩散阻力变小，气泡合并使泡孔直径增大；而且温度提高气体扩散系数增大，也会使泡孔直径增大，但由于大量成核点的存在，只有少量的泡孔直径增大，结果使泡孔直径的分散度增大，而整体的
平均值并没有明显的增大。在相同配方条件下，随着转速提高制品密度下降，并且转速过高会导致泡孔结构变差。
3.2 螺杆转速对表观密度的影响
由表2可见：在180℃温度下，泡体制品表观密度先随转速的提高而降低，当转速大于200rpm/min时，泡体制品表观密度随转速的提高而增加。这是由于在转速较低时，HIPS的非牛顿指数在挤出的速率范围内为0.12左右，相对较小，所以熔体的粘度对剪切速率的依赖性较小，在一定范围内，螺杆转速对熔体的粘度影响不大。螺杆的转动越快，发泡剂与基体材料混合越均匀，发泡的泡孔尺寸均匀分布在基体材料中，随螺杆的转速的增大，泡体制品表观密度下降。但当螺杆转速大于300rpm/min时，螺杆转速对熔体的粘度影响明显，这时HIPS在熔融状态下粘度随剪切速率的提高而下降，发泡剂分解产生的气体容易聚积在一起，致使发泡不均匀；在高温下发泡剂分解产生的气体积聚成较大的气泡，大气泡再进一步成长为更大的泡，最终逸出熔体从排气孔排出，从而使得发泡剂的有效发泡率下降，因而保留在制品内的气体量就越少，泡体制品的表观密度逐渐增大。因此，要得到发泡均匀且表观密度小的制品，选择合理的转速非常重要。srv是什么意思
moby对比图3、图4可知，当主机转速相同时，泡孔的尺寸偏差不大，但单位面积上
的泡孔数在温度较低时明显多。
Data 1. Effects on apparent density of low-ratio expansion of extrusion HIPS
Extrusion Temperature /℃
Rotate speed of Screw /rpm ·min -1 apparent density
/g ·cm -3 180 300 0.8657
185 400 0.9695
190 150 0.7878
195 250 1.0248
200 250 0.9835
Data 2. Effects on apparent density of low-ratio expansion of extruding HIPS
托福考试培训Extrusion
Temperature /℃
Rotate speed of Screw /rpm ·min -1 apparent density
/g ·cm -3 180 100 0.9417
180 150 0.9221
180 200 0.5696
180 300 0.8657
英语歌曲排行榜180 400 0.9692
Fig.1 SEM graph of the sample Fig.2 SEM graph of the sample
tonguetied
at 150rpm/min, 180℃ at 200rpm/min, 180℃
Fig.3 SEM graph of the sample Fig.4 SEM graph of the sample
at 250rpm/min, 195℃ at 250rpm/min, 200℃
参考文献
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Study of Extrusion Process of Low-Ratio Expension HIPS
Zhengnian chen a* Rongshi Cheng a, b*
( a. Key Laboratory for Mesoscopic Chemistry of Ministry of Education, Department of Polymer Science & Engineering, College of Chem. & Chem. Eng.,
Nanjing University, Nanjing 210093 )
游戏编程培训( b. College of Material Science and Engineering, Polymer Institute, South China University of Technology, Guangzhou 510640 )
beet
(c. Departent of Material Engineering, Nanjing institute of technology, nanjing,
210008)
Abstract: Effects of extrusion temperature and screw revolution speed on apparent density, cell structure and tensile strength of low-expanding high impact polystyrene (HIPS) are studied by design of experiments. The results show that apparent density increas with the increasing of extrusion temperature. There is an interaction between extrusion temperature and screw revolution speed. On higher temperature, screw revolution speed has little effect on apparent density. While at lower temperature, the apparent density increas with the increasing of screw revolution speed. Moreover, screw revolution speed has significant effect on cell structure and tensile strength. With the increament of screw revolution speed, cell diameters decrea, standard deviation of diameter decreas, and tensile strength increas. Therefore, lower extrusion temperature and higher screw revolution speed will lead to low ratio expension HIPS products with good performance.
Keywords : high impact polystyrene, low-ratio expansion, extruding expansion
