Hytrel SC956

加工工艺对美国杜邦 Hytrel SC956 TPEE挤出发泡性能的影响

发泡材料的性能是树脂、助剂、发泡剂用量和泡孔结构等多种因素综合作用的结果，这些因素与设备结构和成型条件密切相关。

美国杜邦 Hytrel SC956 TPEE发泡材料兼顾热塑性弹性体和发泡材料所具有的优良特性，具有高强度、弹性以及吸收应力、缓冲震动等性能，在减震阻尼方面有很好的应用前景。但TPEE的结构特性决定其熔体具有高流动性和低熔体强度，加工温度变化会引起熔体黏度的骤变，给发泡带来不利影响。对于TPEE挤出发泡来说，设备结构与成型工艺参数等加工工艺条件对发泡制品的发泡效果和性能影响更大。

加工机器机头温度对TPEE发泡片材的表观密度影响很大。制品的表观密度随机头温度的升高呈现先降低后升高的趋势，发泡倍率则相反，这从制品的宏观形貌和微观形貌的形态变化可以解释。机头温度高时，串泡、泡孔破裂塌陷等现象严重，当机头温度为210 oC时，挤出过程中可以明显看到因泡孔塌陷而引起片材表面凹凸不平，片材表观密度达到0．995g／cm ，发泡倍率仅为1．19；当机头温度为170℃时，泡孔小且多，分布均匀，表观密度降至o．701 g／cm ，发泡倍率为1．62，发泡效果*好；继续降低机头温度，会导致熔体强度过大，发泡变的越来越困难，片材内部泡孔密度越来越小，表观密度增大，发泡效果变差。

随着挤出过程中机头温度从210变至150℃ ，发泡材料的拉伸强度和断裂伸长率先降后升，在170℃时达到*小值。模温较高时，泡孔塌陷非常严重，树脂相多，导致拉伸强度与断裂伸长率较大，但因制品缺陷较多，较TPEE基体相比降低严重。当机头温度为170℃ 时，形成的泡孔较为均一，制品内部泡孔密度*大，而泡孔本身对于聚合物来说又是“增塑剂”，相当于“内部缺陷”，此时拉伸强度*小，为6．54 MPa。继续降低机头温度，制品内部泡孔数量开始变少，力学强度又开始上升。

美国杜邦 Hytrel SC956 TPEE发泡制品的压缩长久形变随着机头温度的升高，呈先降低后升高趋势，而当模温为150 qC和210 oC时，压缩长久形变因发泡倍率低已很难测试。当机头温度为170℃ ，泡孔小而均一，能够均匀平缓地吸收外界的能量，形变恢复能力强，压缩长久形变较小，为14．68％ ，随着温度的升高，泡孔逐渐变的不均一，且串孔越来越多，而大泡孔抵抗外界压力的能力远小于小泡孔，压缩过程中泡孔会有破裂塌陷等不可逆的形变发生，压缩长久形变逐渐变大，当温度为190时，压缩长久形变为18．32％ ，较170℃ 时升高了24．8％ ；而机头温度低于170℃ 时， 因为制品内部泡孔密度的降低，压缩长久形变也相应变大。

螺杆结构对美国杜邦 Hytrel SC956 TPEE发泡的影响

螺杆在美国杜邦 Hytrel SC956 TPEE挤出发泡过程中担负着熔融、混炼及建立熔体压力的职责，其结构直接影响机筒内物理化学反应的进程。对于挤出发泡来说，螺杆的压缩比不能过小，以保证足够致密度和高熔体压力的形成；应具有较强混炼能力，使树脂短时间塑化；还应具有较大螺槽深度，避免对物料的过度剪切。

随着螺杆转速的提高，片材表观密度变化幅度不大，但呈现先降再升的趋势，在60 r／min以下，随着转速的提高，泡孔越来越细密均匀，表观密度会越来越低；在60 r／min以上，随着转速提高，泡孔串孔、破裂塌陷的现象逐渐加重，泡孔虽大，但数量急剧减少，表观密度开始升高。当螺杆转速为60 r／min时，TPEE制品表观密度*低，为0．701 g／cm ，发泡倍率达到1．62，泡孔结构*为均匀细密，结构决定性能，此时因泡孔分布产生的力学缺陷少，发泡片材强度*好，达到6．54 MPa，转速降低或升高都会使发泡材料内部缺陷增多，力学性能下降

挤出背压对美国杜邦 Hytrel SC956 TPEE发泡的影响

挤出背压达到一定程度，聚合物熔体／气体溶液体系中气体饱和度才会比较大，成核速率快，泡孔数目多，才能取得理想的发泡效果。实验发现，当由于螺杆转速过低、口模温度高或采用低阻力机头等原因导致背压降低时，发泡倍率也会降低。通过降低模温或提高螺杆转速等措施提高发泡过程中的背压，当达到10 MPa左右时，离开机头口模时，发泡材料膨胀程度急剧上升，很容易得到高发泡倍率的TPEE片材。实验中通过调节螺杆转速和机头模温来调节背压，发现当螺杆转速为60 r／min，机头温度为170 CC时，挤出背压为10．5 MPa，发泡倍率为1．62，得到的TPEE发泡制品表面光滑，泡孔细密均匀，发泡效果很理想。

冷却方式对美国杜邦 Hytrel SC956 TPEE发泡的影响

TPEE是热的**导体，因泡孔的存在，其泡沫体导热系数更低，挤出发泡物离开口模时，表层降温速率远高于芯层，泡沫体表层冷却固化较快，而芯部温度还比较高，当芯部进一步冷却时，因收缩会产生内应力，这种内应力会作用在泡孔上，同时泡孔壁还受到表层应力的作用，这是泡孔结构的一个不稳定因素，发泡物离开模口后的冷却方式对发泡制品的性能影响很大。实验过程中，通过三辊压光机对TPEE发泡片材进行牵引的同时，控制辊温来实现初步冷却，然后进入冷却定型箱继续冷却。结果表明，当辊温控制在20℃ 或以下，发泡制品表面光滑，且有光泽状，而辊温升高时制品表面逐渐变得粗糙，如图6所示，与自然冷却相比，通过辊温冷却大大改善了TPEE发泡制品的表面质量。

结论

1)系统地研究了单螺杆熔融挤出TPEE发泡过程中螺杆结构、长径比等设备结构参数与机头温度、螺杆转速、挤出背乐、冷却方式等成型工艺参数对TPEE发泡片材结构和性能的影响，并对挤出加工工艺进行了优化，获得了*佳挤出工艺条件，对生产实际有重要的指导意义。

2)当采用压缩比为3：1、长径比为25的销钉式螺杆，控制机头模具温度为170 oC、螺杆转速为60r／rain、挤出背压为1O．5 MPa、辊温为20 cc时，TPEE发泡片材表面光滑，内部泡孔大小均一，分布均匀，发泡倍率为1．62，力学性能*佳，压缩长久形变*小，发泡效果*好。

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