超臨界CO2流體在發(fā)泡注塑注氣系統(tǒng)中研究

超臨界流體（Supercritical Fluid）是一種同時(shí)處于臨界壓力(Pc)及臨界溫度(Tc)以上的特殊流體，具有異于氣體或液體狀態(tài)下的*性能。利用超臨界流體，特別是超臨界狀態(tài)下的惰性氣體，作為物理發(fā)泡劑應(yīng)用于發(fā)泡注塑成型工藝中，可以生產(chǎn)出泡孔微小致密且部分力學(xué)性能得到提高的微孔塑料，同時(shí)達(dá)到節(jié)能降耗的效果。微孔塑料注塑成型過程中將作為發(fā)泡劑的超臨界流體通過注氣系統(tǒng)的控制和質(zhì)量計(jì)量引入機(jī)筒中的熔融高聚物中，并與之形成均一單相溶液，之后產(chǎn)生瞬時(shí)壓降形成泡核，泡孔長大并zui終冷卻定型。該成型過程中，超臨界流體發(fā)泡劑注入質(zhì)量及注入方式等因素對(duì)zui終制品性能有著關(guān)鍵性的影響。本課題的目的在于根據(jù)微發(fā)泡注塑成型技術(shù)對(duì)超臨界流體注氣系統(tǒng)的特殊要求及高壓狀態(tài)下超臨界流體的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出適于進(jìn)行微孔發(fā)泡注塑成型的超臨界流體注氣系統(tǒng)。 本文先是通過分析現(xiàn)有發(fā)泡劑注氣系統(tǒng)并根據(jù)微發(fā)泡注塑成型過程對(duì)超臨界流體發(fā)泡劑注入系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)了超臨界流體發(fā)泡注塑注氣系統(tǒng)在兩種不同注氣方式下的總體方案，分別為脈沖式分段注入方式和限流式周期性連續(xù)注入方式。其次，選用S7-200系列PLC作為系統(tǒng)控制核心，并增加模擬量輸入輸出擴(kuò)展模塊EM235等用于成型過程中的模擬量數(shù)據(jù)的采集及處理，完成了兩套注氣系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)以及相應(yīng)控制程序的編寫。選用西門子Smart700觸摸屏作為人機(jī)交互平臺(tái)，并根據(jù)系統(tǒng)控制需求對(duì)其進(jìn)行了界面編程組態(tài)。在搭建限流式周期性連續(xù)注入系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，還對(duì)該注入方式中的關(guān)鍵部件——流量限制元件，進(jìn)行了軟件模擬及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，設(shè)計(jì)出了滿足系統(tǒng)要求的限流元件，并總結(jié)出了適于本研究條件下的計(jì)算限流元件質(zhì)量流率的經(jīng)驗(yàn)公式。zui后，對(duì)發(fā)泡劑注入工藝進(jìn)行了研究，并對(duì)所設(shè)計(jì)兩套注氣系統(tǒng)的注氣穩(wěn)定性及制品減重穩(wěn)定性等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和分析對(duì)比。