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動(dòng)態(tài)條件對(duì)成核過(guò)程的影響根據(jù)擠出塑料熔體發(fā)泡成核機(jī)理，成核必須具備兩個(gè)條件：一是過(guò)飽和氣體，一是成核點(diǎn)。成核過(guò)程就是過(guò)飽和氣體向成核點(diǎn)集聚，當(dāng)聚集的氣體分子能量足以克服相變過(guò)程的能壘時(shí)才能形成氣相即氣泡核。
很明顯成核點(diǎn)的勢(shì)能愈低則成核所需氣體的過(guò)飽和度也愈低，已可說(shuō)明這一點(diǎn)。因此我們研究的目標(biāo)就是如何通過(guò)改變?nèi)垠w成型過(guò)程所經(jīng)歷的動(dòng)態(tài)條件，來(lái)降低成核點(diǎn)的勢(shì)能，從而降低成核所需達(dá)到的過(guò)飽和度以改善控制成核過(guò)程的條件，為開(kāi)發(fā)擠出微孔泡沫塑料提供有利條件。高分子鏈之間存在空穴，空穴愈大則此處的勢(shì)能愈低，氣體分子易向空穴聚集使成核所需克服的自由能壘減小，即氣泡核容易發(fā)生。從可以看到，流道中心首先出現(xiàn)氣泡核，說(shuō)明這里存在勢(shì)能最低點(diǎn)即最大空穴。根據(jù)流場(chǎng)截面的速度分布，近壁面處的熔體分子受剪切力最大，分子鏈取向，甚至產(chǎn)生滑移;然后剪切力逐步減小;近中心處剪切力為0.由于分子熱運(yùn)動(dòng)和彈性恢復(fù)力使中心部位的高分子鏈解取向呈無(wú)規(guī)則排列，分子鏈間空穴大小的不均勻性增大。根據(jù)聚合物分子取向前后密度不變及正態(tài)分布原理，流場(chǎng)中剪切取向使高分子鏈排列整齊，分子間空穴趨向均勻細(xì)密，而松弛過(guò)程使空穴大小差異變大，趨向不均勻。這方面我們已有專(zhuān)文說(shuō)明<5>.
從前人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果<6>可以明顯看出，出口膨脹量與泡孔密度常常成正比的關(guān)系。分析其原因：松弛過(guò)程，取向的分子鏈段間產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)換使鏈段間的勢(shì)能下降，故有利于得到均勻細(xì)密的氣泡核。中近壁面處比遠(yuǎn)壁面處的剪切流場(chǎng)中先出現(xiàn)氣泡核也是同理，由于剪切使近壁分子鏈間產(chǎn)生滑移，使勢(shì)能下降，故易于成核。而流道中心部分熔體分子的松弛過(guò)程不僅有分子間相對(duì)移動(dòng)，而且會(huì)出現(xiàn)較大的空穴，因此氣泡核首先在此處形成所需氣體的過(guò)飽和度最低。
擠出熔體的出口膨脹與模頭中熔體的流動(dòng)行為直接相關(guān)聯(lián)。出口膨脹是取向的熔體分子松弛過(guò)程的宏觀表現(xiàn)。剪切流動(dòng)與拉伸流動(dòng)雖然都能使分子取向，但是拉伸流動(dòng)對(duì)分子鏈的延伸取向作用遠(yuǎn)大于剪切流動(dòng)，它是引發(fā)出口膨脹的主因，因此在擠出口模設(shè)計(jì)中常采用增加流道出口平直段的長(zhǎng)徑比來(lái)減少出口膨脹。擠出發(fā)泡的口模平直段長(zhǎng)徑比應(yīng)取小值，在這方面我們做了以下實(shí)驗(yàn)。
國(guó)外雖然已用此法連續(xù)擠出了微孔發(fā)泡塑料，但技術(shù)難度很大，需要極高的控制精度。假如能利用動(dòng)態(tài)條件(一方面使分子取向，使分子鏈間的空穴排列細(xì)密;另一方面利用松弛過(guò)程分子間的相對(duì)移動(dòng)及空穴大小的改變使分子鏈間出現(xiàn)大量的低勢(shì)能點(diǎn))降低塑料擠出發(fā)泡成核過(guò)程所需的機(jī)頭壓力，降低成核所需的氣體過(guò)飽和度，這樣將便于控制泡孔的快速膨脹，同時(shí)又1Q=3.1g/s2Q=4.6g/s(a)泡孔平均直徑(b)泡孔密度錐形口模收斂角對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)特性參數(shù)的影響能形成大量氣泡核，為擠出微孔泡沫塑料提供較有利的條件。
