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受限自由发泡挤塑工艺

采用简桂平易的共混、填充、复合等方法改善通用大品种塑料性能，提高其品级，开发新产品，提升附加值，具有重要的意义。本文作者吴其晔教授为青岛科技大学高分子科学与工程学院博士生导师，在该领域进行了多年的研究工作，他将在今年5月11日至5月12日本刊在上海组织的塑料挤塑在中国建筑行业的应用研讨会上介绍他的成果。限于篇幅，我们下面只能摘取吴教授的演讲稿进行刊登。

通用大品种塑料的高性能化是我国塑料工程界一项具有战略意义的重大工作，近年来已取得引人瞩目的成效。五大品种通用塑料产量大、价格低、重量轻、强度高、耐油、耐腐蚀、耐化学药品、电气性能优良，在材料工程中占据勿容置疑的重要地位。采用简单易行的共混、填充、合金、复合等方法改善其性能，提高其品级，增加新品种，扩大用途，提升附加值，对于增强企业竞争力，扩大经济和社会效益，进一步增强我国塑料工业的实力水平有重要作用。

受限自由发泡挤出成型工艺项目为国家计委“九五”科技攻关项目。主要成果有：研制开发成功吸-放热平衡、平稳快释、自成核型复合化学发泡剂--HCB系列复合化学发泡剂和复合型发泡剂母料。研究成功新型热塑性塑料低发泡挤出成型工艺 — 受限自由发泡挤出成型工艺，并申请了专利。研究并设计制成适用于受限自由发泡挤出成型工艺的发泡管材、型材挤出机头。利用新物料、新设备、新工艺、新模具生产得到外表面光洁坚硬、芯部泡孔结构细小致密、表观密度可控的低发泡PVC建筑用管材和低发泡PVC、PS装饰装修用型材，性能质量均达到或超过考核指标规定的要求。

该成果已在国内若干厂家进行推广，取得良好的经济效益和社会效益。2000年获得中国石油与化学工业协会技术发明二等奖，1999年获得青岛市科技进步二等奖。同时得到国家自然科学基金会资助，发表相关论文20余篇。

本课题的主要特点在于 ：它不同于国内其它低发泡挤出工艺（如自由发泡法、向内发泡法、多层共挤出发泡法等），采用自行开发成功的复合化学发泡剂、新工艺、新模具，只需采用一种专用料、单台挤出机（单螺杆挤出机或双螺杆挤出机）就可直接挤出表层结皮、芯层低发泡的PVC建筑用管材和十数种横截面形状不同、表皮木纹逼真、用于室内装饰装修PVC低发泡型材、板材，其性能均达到和超过相关国标和企业标准，为我国低发泡建材的生产开辟新的路径，补充丰富了我国化学建材市场。

成果的科学意义还在于：通过深粘合机入研究各类发泡体系的发泡动力学和热力学规律，加深了对含气高分子及含气熔体挤出过程中一系列基本化学—物理问题的认识。不仅由此开发出性能优于国外同类产品的新型HCB复合化学发泡剂，同时也将对其它领域不同发泡制品和发泡工艺的研究起指导作用。目前我们正在开展对21世纪的新材料 — 微发泡材料的研究。

优质、高效的发泡剂是开发硬质低发泡挤塑制品的关如有需要更换垫圈的键。传统的放热型发泡剂（如A按复位键停止打印机运转C）有发气速度急剧、放热量大、难以控制的缺陷，吸热型发泡剂（如NaHCO3）则发气速度缓慢、发气量小。我们研制成功的新型吸-放热平衡、平稳快释、自成核型复合化学发泡剂—HCB型系列复合化学发泡剂具有分主要是选购大负荷实验机解诱导期短、分解初速度快、分解过程平稳可控、发气量大，分解时与周围熔体的热交换基本平衡的特点，从而使挤出发泡过程稳定易控，泡孔结构均匀细密。该发泡剂最适宜课题组首创的受限自由发泡挤出成型工艺使用，也可用于其他各种发泡工艺(用作发泡剂或成核剂)。

热塑性塑料低发泡挤出的传统工艺过程主要有两种：自由发泡炼油助剂工艺、向内发泡工艺(又称Celuka法，或结皮发泡法)。结合两种基本发泡工艺的特点，我们绥化发展成功一种新型的热塑性塑料低发泡挤出成型工艺 — 受限自由发泡挤出成型工艺。

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受限自由发泡挤出成型工艺示意图（a 挤出口模；b 定型模）

normal align=left> 受限自由发泡挤出成型工艺原理为，首先含气熔体从口型挤出后自由发泡(与自由发泡工艺相同)，而后膨胀的熔体很快被导入尺寸与口模相等或略大于口模的定型模中(与向内发泡工艺相同)，强制冷却定型。这一过程既容许熔体自由发泡，又限制泡孔无约束地自由涨大。限制自由发泡的结果使制品不发泡皮层厚度加大，芯部泡孔尺寸减小，泡孔结构均匀细密，由低发泡进化到微发泡，制品表面质量优良，力学性能提高。发泡制品的表面光洁度和质纹可调节改变，密度和壁厚可通过调节牵引速度与挤出速度之比加以调节。模具和定型模结构简单紧凑，制造成本低廉，充分体现和结合了自由发泡和向内发泡两种工艺的优点，具有广阔的应用领域和发展前景。

normal align=left> 该新工艺已成功地应用于采用单台挤出机(单螺杆挤出机或双螺杆挤出机)直接挤出表层结皮、芯层微发泡的PVC低发泡建筑用管材(排水用低压管)，和十数种横截面形状不同、表皮木纹逼真、用于室内装饰装修PVC、PS低发泡型材、板材。其性能均达到和超过相关国标和企业标准规定的指标。本工艺已申请了国家发明专利。

normal align=left> 运用新物料、新工艺、新模具我们生产出外表面光洁坚硬、芯部泡孔结构细小致密、表观密度可控的低发泡PVC建筑用管材和低发泡PVC、PS装饰装修用型材，性能质量均达到或超过考核指标规定的要求，居国际先进水平。表1、2给出我们生产的低发泡PVC建筑用管材和低发当时看来或许并未有甚么特别的地方泡PVC装饰装修用型材的测试性能指标。

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