微細發(fā)泡成型之化學發(fā)泡

2017-01-08 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

微細發(fā)泡成型之化學發(fā)泡

化學發(fā)泡簡介

微細發(fā)泡成型過程中,如果發(fā)泡的氣體是由混合原料的某些成分在化學反應(yīng)過程中產(chǎn)生的,這種方法即稱為化學發(fā)泡。根據(jù)發(fā)泡的原理不同,工業(yè)上常用的化學方法有兩種:(1)物質(zhì)受熱分解產(chǎn)生氣體;(2)混合原料的各組分發(fā)生化學反應(yīng)產(chǎn)生。比較常用的是受熱分解的化學發(fā)泡。

受熱分解的化學發(fā)泡劑又可分為無機發(fā)泡劑和有機發(fā)泡劑。無機發(fā)泡劑,如碳酸氫鈉(NaHCO3),受熱后產(chǎn)生CO2;有機發(fā)泡劑,如偶氮二甲酰胺(C2H4N4O2),受熱分解為氮氣N2,一氧化碳CO以及二氧化碳CO2。

化學發(fā)泡的原理

在微孔注射成型中,要高效的應(yīng)用化學發(fā)泡(Chemical Blowing Agent, CBA), 化學發(fā)泡需要在料筒中完全反應(yīng)或者熱分解。

現(xiàn)用無機發(fā)泡劑碳酸氫鈉(NaHCO3)作為發(fā)泡劑作為例子,化學反應(yīng)的方程如下:

化學反應(yīng)的程度,可以用下面的方程來表示:

利用上面的方程,NaHCO3在兩種不同的溫度200C和225C下的分解程度,可以通過下面的圖示表示出來。[注1]

通過上圖可以看出,在200C溫度的時候,反應(yīng)到99% 要20秒;而在225C溫度的時候,反應(yīng)到99%,不到五秒。

如果料筒中溫度為225C,并且在料筒中時間保持在30s左右,那么就可以認為CBA的反應(yīng)程度為100%。那么就可以認為,所有的反應(yīng)在料筒中進行,同時產(chǎn)生超臨界流體,而不會再澆注系統(tǒng)中再進行任何化學反應(yīng)。

從化學方程中,根據(jù)物質(zhì)平衡條件可以知道,產(chǎn)生的CO2占比為26.2%(44/168, CO2分子量為44,總體的分子量為168)。舉例來說,如果化學發(fā)泡的混合制劑中NaHCO3的重量比為4%, 那么產(chǎn)生的CO2的重量的比例為1.048%(4% * 26.2%)。

如何在Moldflow模擬化學發(fā)泡?

操作流程

設(shè)置“熱塑性塑料微孔發(fā)泡注射成型”分析,方法是單擊 (“主頁”選項卡 > “成型工藝設(shè)置”面板),然后從列表中選擇“微孔發(fā)泡注射成型”。
單擊 (“主頁”選項卡 > “成型工藝設(shè)置”面板 > “工藝設(shè)置”),然后單擊“下一步”,直至出現(xiàn)“微孔發(fā)泡注射成型設(shè)置”頁面。從“初始氣體量”下拉列表中選擇“化學發(fā)泡劑 (CBA)”。
單擊與化學發(fā)泡劑關(guān)聯(lián)的“編輯值”,以打開“初始氣體量”對話框。