本文主要介绍微细发泡中化学发泡的原理及工作流程。...

微细发泡成型之化学发泡

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。

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%）。

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。
[list]
• CBA 重量 %，这是化学发泡剂在树脂中所占的比重，用百分比表示。
• CBA 发泡气体的重量转换 %，这是从化学发泡剂反应中产生的发泡重量，用百分比表示。
• 输入以下项的值

[*]单击“确定”关闭“初始气体量”对话框，然后继续为该分析编辑其余工艺设置。

[/*][/list]
注1：数据来源于Moldflow的Microcellular的首席开发Sejin Han的论文, Analysis of the foam injeciton molding process using a chemical blowing agent

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