珠粒發(fā)泡是一種同時(shí)擁有擠出發(fā)泡和注塑發(fā)泡優(yōu)點(diǎn)的發(fā)泡工藝,可以制備具有高發(fā)泡倍率和復(fù)雜外形的產(chǎn)品。噴動(dòng)床珠粒發(fā)泡工藝在保留這些優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),避免了傳統(tǒng)珠粒發(fā)泡工藝中廢水的產(chǎn)生,具有廣闊的應(yīng)用前景。本文采用經(jīng)驗(yàn)公式確定噴動(dòng)床所需氣速,并以此為初值,通過數(shù)值模擬對(duì)超臨界CO2噴動(dòng)床的氣固特性進(jìn)行了研究,考察了 CO2流速與靜止床層高度對(duì)噴動(dòng)床的影響。研究結(jié)果表明,噴動(dòng)床內(nèi)部根據(jù)氣流與顆粒速度、濃度不同,可分為噴射區(qū)、噴泉區(qū)和環(huán)隙區(qū)三部分。增大氣速會(huì)提高噴射區(qū)的顆粒速度,增大噴泉區(qū)范圍,環(huán)隙區(qū)的顆粒濃度則出現(xiàn)下降。提高靜止床層高度會(huì)使床層膨脹高度上升,但當(dāng)靜止床層高度過高,阻力過大,床層膨脹高度不會(huì)進(jìn)一步上升。根據(jù)模擬結(jié)果,設(shè)計(jì)并搭建了噴動(dòng)床珠粒發(fā)泡實(shí)驗(yàn)裝置,通過噴動(dòng)床珠粒發(fā)泡實(shí)驗(yàn),制備了一系列熱塑性聚氨酯（TPU）發(fā)泡珠粒,考察了 CO2流速、飽和溫度、飽和壓力和泄壓速率對(duì)珠粒發(fā)泡的影響。結(jié)果表明,CO2流速越大,珠粒發(fā)泡倍率越均勻,當(dāng)C02流速足夠形成穩(wěn)定噴動(dòng)床后,珠粒發(fā)泡倍率均勻度保持不變。在CO2流速0.012 m/s,飽和溫度150℃,飽和壓力10 MPa,泄壓速率20 MPa/s的情... 

【文章來源】：華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１熱塑性聚氨酯結(jié)構(gòu)示意圖??

成核分為均相成核、異相成核以及混合成核三種方式。??（１）均相成核發(fā)生在沒有異物或缺陷的聚合物／氣體均相體系中，往往由溫度或壓??力變化誘導(dǎo)所產(chǎn)生。泡核穩(wěn)定性取決于泡核內(nèi)外壓差與界面張力，考慮上述因素，可以??得出泡核的吉布斯自由能［２７］：??ＡＣ（／？）?＝?－ｊｎＲ３ＡＰ?＋?ＡｎＲ２ｙａｐ?（２－１）??式中Ｒ為泡核半徑，ＡＰ為泡核內(nèi)外壓差，ｙａｐ為界面張力。當(dāng)Ｒ大于臨界半徑ｒ＊??時(shí)，泡核會(huì)自發(fā)生長(zhǎng)為穩(wěn)定的泡孔，而當(dāng)泡核半徑小于臨界半徑時(shí)，泡核會(huì)塌陷消失［２８］。??如圖２．１所示??？???????白?ｖ＾�。�?＼?＿??蠱?／?！?自由能皇??化，＾?＼??ｉ—??臨界半徑??圖２．１均相成核的自由能變化??Ｆｉｇ．２．１?Ｆｒｅｅ?ｅｎｅｒｇｙ?ｃｈａｎｇｅｓ?ｏｆ?ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ?ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ??對(duì)式２－１進(jìn)行求導(dǎo)，可以得出臨界半徑ｒ＊：??ｒ＊?（２－２）??聯(lián)合式２－１，可以得出泡孔成核所需克服的能壘：??＾Ｈ〇ｍ?＝?（２－３）??均相成核速率則可由式２－４進(jìn)行描述：??ＮＨ〇ｍ?＝?ｆ〇Ｃ〇ｅｘｐｆ＾）?（２－４）??式中Ｎｈ［）ｍ為均相成核速率，ｆ。為頻率因子，代表氣體分子參與的程度，與泡核表面??積有關(guān)，Ｃｏ為氣體濃度；ＫＢ是波爾茲曼常數(shù)；Ｔ是成核時(shí)溫度。??（２）異相成核通常由聚合物內(nèi)雜質(zhì)、添加劑或缺陷所引發(fā)，其吉布斯自由能表達(dá)??

ｃｏ２氣體（幾兆帕至十幾兆帕），Ｃ０２滲透??進(jìn)入聚合物中達(dá)到飽和，形成聚合物／（：０２均相體系，這時(shí)在聚合物分子的自由空間中，??聚集了較多的Ｃ０２分子；（２）然后通過降低壓力或升髙溫度減�。茫埃苍隗w系中的溶解度，??使氣體具有極高的過飽和度，此時(shí)氣體體積劇烈膨脹，同時(shí)在聚合物內(nèi)部形成大量微小??泡孔，這些微小泡孔不斷生長(zhǎng)，直到氣體體積膨脹所帶來的推動(dòng)力小于泡孔壁的阻力；??（３）最后將泡孔生長(zhǎng)完成或是己達(dá)到要求的聚合物樣品放入冷水中冷卻定型，得到聚??合物泡沫［３（）］。其過程如圖２．２所示：??＿ｎ?ｎ?ｎ?ｎ?ｎ??——ｉ?ｉ—＾?，—??Ｊ?Ｍｌ??＼?＼?高溫油浴?冷水定型??圖２．２間歇發(fā)泡過程示意圖??Ｆｉｇ．２．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｂａｔｃｈ?ｆｏａｍｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ??用于間歇發(fā)泡的塑料樣品通常是呈圓盤形，矩形或正方形形狀的致密材料，厚度一??般在０．５?ｍｍ和３?ｍｍ之間，因?yàn)闃悠泛穸葲Q定飽和時(shí)間，進(jìn)而影響生產(chǎn)周期。間歇發(fā)??泡操作簡(jiǎn)單，適合研究聚合物發(fā)泡機(jī)理，但存在生產(chǎn)周期長(zhǎng)，難以大批量生產(chǎn)等缺點(diǎn)，??因此沒有大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，主要在實(shí)驗(yàn)室研究過程中應(yīng)用。??２．３．２擠出發(fā)泡??擠出發(fā)泡是一種連續(xù)化生產(chǎn)的發(fā)泡工藝，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)效率高，因此得到??了廣泛應(yīng)用。??

【參考文獻(xiàn)】：
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