聚苯乙烯化学发泡注射成型研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.08.007

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (8): 41-46.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.08.007

聚苯乙烯化学发泡注射成型研究

朱大韶¹, 罗宝树¹, 徐敬一¹(), 杨雅凤¹, 王武聪², 汪胜旺¹, 陈剑波¹, 葛福炯¹

^1.余姚华泰橡塑机械有限公司，浙江余姚 315400
^2.中化石化销售有限公司，上海 200336

收稿日期:2024-09-02 出版日期:2025-08-26 发布日期:2025-07-30
通讯作者: 徐敬一（1954—），男，首席技术执行官，从事微发泡聚合物加工工艺及设备的研究，xu2863@aliyun.com
E-mail:xu2863@aliyun.com
基金资助:
年度甬江人才工程科技创新领域创新人才项目(2022A?075?G)

Study on chemical foam⁃injection molding of polystyrene

ZHU Dashao¹, LUO Baoshu¹, XU Jingyi¹(), YANG Yafeng¹, WANG Wucong², WANG Shengwang¹, CHEN Jianbo¹, GE Fujiong¹

^1.Yuyao Huatai Rubber and Plastics Machinery Co，Ltd，Yuyao 315400，China
^2.Sinochem Petrochemical Distribution Co，Ltd，Shanghai 200336，China

Received:2024-09-02 Online:2025-08-26 Published:2025-07-30
Contact: XU Jingyi E-mail:xu2863@aliyun.com

摘要/Abstract

摘要：

通过调整液压控制和设计新型螺杆，用最小的成本和最短的时间将常规的200吨的ENGEL注射成型机改造为可用于化学发泡的微泡注射成型机。用国产的环保化学发泡剂（F200E），和通用聚苯乙烯（GPPS）制成了平均泡孔直径为38 μm，发泡倍率1.12，泡孔密度为5.92×10⁶个/cm³的微泡件。在自由流动的流长比测试模具中，测得化学发泡件的流长比主要与注射速度和有无发泡有关，而化学发泡剂浓度对流长比的影响不大。

关键词: 微发泡注射成型, 聚苯乙烯, 化学发泡剂, 流长比, 注射速度

Abstract:

This study presents a cost⁃effective conversion of a conventional 200⁃ton ENGEL injection molding machine into a microcellular foaming system through hydraulic control system modifications and screw redesign. Using a domestic environmentally friendly chemical blowing agent （FE⁃200） and general⁃purpose polystyrene， microcellular foamed parts were successfully produced with an average cell diameter of 38 μm， a foaming ratio of 1.12， and a cell density of 5.92×10⁶ cells/cm³. Flow⁃to⁃length ratio testing in a free⁃flow mold revealed that injection speed and foaming presence were the dominant factors affecting flow behavior， while chemical blowing agent concentration showed negligible influence. The demonstrated conversion approach provides an economical solution for implementing microcellular chemical foaming technology without requiring expensive specialized equipment.

Key words: microcellular injection molding, polystyrene, chemical blowing agent, flow?length ratio, injection speed

中图分类号:

TQ320.6

朱大韶, 罗宝树, 徐敬一, 杨雅凤, 王武聪, 汪胜旺, 陈剑波, 葛福炯. 聚苯乙烯化学发泡注射成型研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(8): 41-46.

ZHU Dashao, LUO Baoshu, XU Jingyi, YANG Yafeng, WANG Wucong, WANG Shengwang, CHEN Jianbo, GE Fujiong. Study on chemical foam⁃injection molding of polystyrene[J]. China Plastics, 2025, 39(8): 41-46.

图/表 8

图1 传统的微发泡螺杆［15］

Fig.1 Traditional microcellular screw［15］

图2 新螺杆的压力模拟曲线

Fig.2 Pressure simulation curve of the new screw

图3 螺杆模拟轴向熔体温度分布

Fig.3 Simulation of axial melt temperaure in the screw

图4 螺杆轴向固相宽度模拟曲线

Fig.4 Simulation of axial solid width change of the screw

测试条件	制件质量/g	喷嘴出口的压力降梯度/×10¹¹ Pa·s^-1	循环周期/s	发泡剂在混炼段停留时间（整个循环周期）/s	螺杆产量/ kg·h^-1	泡孔密度/ 10⁶个·cm^-3	发泡倍率	当量泡孔直径/ µm
固体（非发泡），慢速注射	63	1.7	59	—	9.0	—	—	—
发泡，2 %发泡剂，慢速注射	60	1.7	59	127	8.6	0.82	1.06	57
发泡，5 %发泡剂，慢速注射	58	1.7	59	127	7.7	3.64	1.11	46
发泡，5 %发泡剂，快速注射	58	4.4	59	127	7.7	5.52	1.12	38

表1 测试结果

Tab.1 Test results

图5 试样的SEM照片

Fig.5 SEM images of the samples

图6 固相和化学发泡制件的质量和流长

Fig.6 Weight and flow length of the solid and foamed part

图7 发泡和非发泡试样的对比

Fig.7 Comparison between the foam and non⁃foam samples

参考文献 16

[1]	XU J.Polymeric foams： innovations in technologies and environmentally friendly materials， Chapter 4 （edited by LEE S J）［M］. CRC Press， 2022： 91⁃127.
[2]	王惠添，殷莎，陈正伟，等.微孔发泡注塑技术研究进展［J］. 中国塑料，2021， 35（10）：154⁃165.
	WANG H T， YIN S， CHEN Z W， et al. Research progress in microcellular foam injection molding technology ［J］. China Plastics， 2021， 35 （10）：154⁃165.
[3]	Bozkurt Baris， Oktem Hansan，Naresh Kumar Konada. Comparison of conventional and microcellular injection using new chemical agents ［J］， Materials and Manufacturing Processes， 2023， 38（14）： 1 863⁃1 871.
[4]	龚维，何颖，李振华，等. 微发泡聚丙烯复合材料发泡行为研究［J］. 现代塑料加工应用，2012， 24（2）：1⁃4.
	GONG W， HE Y， ZHANG C， et al. Study on foaming behavior of microcellular foam polypropylene composites［J］. Modern Plastics Processing and Applications， 2012， 24（2）：1⁃4.
[5]	王琪，卢朝亮，张纯，等. 滑石粉填充聚丙烯材料注塑微发泡性能［J］. 工程塑料应用，2018， 46（10）：17⁃23.
	WANG Q， LU C L， ZHANG C， et al. Microcellular foaming behavior of PP/Talc composites by injection［J］. Engineering Plastics Application， 2018， 46（10）：17⁃23.
[6]	苏阳，何力，冯洪福，等. 聚丙烯PP注塑化学微发泡过程的研究［J］. 现代机械，2007，（5）：77⁃78.
	SU Y， HE L， FENG H F， et al. Study on molding chemical micro⁃foaming process of polypropylene［J］. Modern Machinery， 2007 （5）： 77⁃78.
[7]	蔡青.发泡剂对微发泡PP材料表面外观与基本性能的影响［J］. 上海塑料，2020 （2）：47⁃51.
	CAI Q.The effect of foaming agent on the surface appearance and basic properties of micro⁃foamed PP materials［J］. Shanghai Plastic， 2020 （2）： 47⁃51.
[8]	张涵. 发泡剂母粒对微发泡PP材料泡孔结构与力学性能的影响［J］，上海塑料，2019（4）：27⁃31.
	ZHANG H. The effect of foaming agent masterbatch on the cell structure and mechanical properties of micro⁃foamed PP materials［J］. Shanghai Plastic， 2019 （4）： 27⁃31.
[9]	李胜男，蒋团辉，张翔，等，成核剂对PP发泡行为和力学性能影响［J］. 现代塑料加工应用，2019， 31（5）：32⁃35.
	LI S N， JIANG T H， ZHANG X， et al. Influence of nucleating agent on foaming behavior and mechanical properties of PP effectiveness of blowing agents in the cellular injection molding process［J］. Modern Plastics Processing and Applications， 2019， 31（5）： 32⁃35.
[10]	李振华，彭莉，杨波，等，微发泡聚丙烯材料发泡性能影响因素研究［J］. 广东化工，2019， 46（15）：30⁃32，59.
	LI Z H， PENG L， YANG B， et al. Research on influencing factors of foaming properties of micro⁃foamed polypropylene ［J］. Guangdong Chemical Industry， 2019， 46（15）： 30⁃32， 59.
[11]	王滨，蒋顶军.化学发泡工艺对PA6/GF 微发泡材料结构与力学性能的影响［J］，工程塑料应用，2018， 46（9）：53⁃59.
	WANG B， JIANG D J.Influence of chemical foaming injection molding process on the structure and mechanical properties of PA6/GF micro⁃foaming material ［J］. Engineering Plastics Application， 2018， 46（9）： 53⁃59.
[12]	陈志雄，叶智方，李向东，等.化学发泡预压高速注射成型方法：中国，CN100448643C ［P］. 2009⁃01⁃07.
[13]	XU J， PIERICK D， Microcellular foam processing in reciprocating⁃screw injection molding machines ［J］. Journal of Injection Molding Technology， 2001， 5（3）： 152⁃159.
[14]	XU J. Microcellular injection molding［M］. Hoboken： John Wiley & Sons， Inc， 2010： 80⁃81，176⁃181，314⁃398.
[15]	ANDERSON G， XU J.Injection molding screw： US， 7172333 B2 ［P］. 2007⁃02⁃06.
[16]	徐敬一，罗宝树，汪胜旺，等. 含气材料的可压缩性在注塑微发泡中的研究与应用［J］. 中国塑料，2024， 38（8）： 69⁃75.
	XU J， LUO B S， WANG S W， et al. Study and application of pressure⁃volume behaviors of entrained gas materials in foam injection molding ［J］. China Plastics， 2024， 38 （8）： 69⁃75.

聚苯乙烯化学发泡注射成型研究

Study on chemical foam⁃injection molding of polystyrene

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 8

参考文献 16

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	李国林. 粉末丁腈橡胶改性高抗冲聚苯乙烯阻尼性能研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(2): 12-14.
[2]	朱晨曦, 陈辰慧, 胡国明, 张蕾, 江伟. 填埋场废弃聚苯乙烯老化机制研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(8): 100-105.
[3]	徐敬一, 罗宝树, 汪胜旺, 陈剑波, 葛福炯, 杨雅凤, 何亚东. 含气材料的可压缩性在注塑微发泡中的研究与应用[J]. 中国塑料, 2024, 38(8): 69-75.
[4]	杨蕊, 郭杨, 周金友. 基于随机骨料模型的EPS颗粒混凝土蒸养损伤及微观分析[J]. 中国塑料, 2024, 38(7): 74-78.
[5]	何松迪, 黎官羽, 陈佳敏, 汪称意, 徐建平. OBC/WPS增容母料的制备及其在三元乙丙橡胶中的应用[J]. 中国塑料, 2024, 38(6): 39-43.
[6]	姜帅华, 李卓伦, 芦浩凡, 孙乙博, 王向东, 陈士宏, 武丽丽. 稳定“海岛”结构诱导高强度PS/PPO开孔泡沫制备与性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(3): 49-53.
[7]	王栋. 金属有机框架基阻燃剂在阻燃领域的研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(2): 118-125.
[8]	沈赢洲, 刘磊, 种锦轩, 张凯, 尹波. 超分子助剂对间规聚苯乙烯构象和结晶行为的调控[J]. 中国塑料, 2024, 38(12): 1-7.
[9]	林镇斌, 朱惠豪, 王玉, 谢林生, 李果, 马玉录. 聚苯乙烯/氢氧化镁导热光扩散材料的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(11): 8-13.
[10]	李娟, 李莹. 中国挤塑聚苯乙烯泡沫行业淘汰氢氟碳化物研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(10): 122-126.
[11]	郝春波, 肖大君, 刘全中, 郑树松, 王春, 李春晖, 姚秀超. 高流动抗冲聚苯乙烯制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2023, 37(2): 1-6.
[12]	孙文潇, 杨帆, 侯梦宗, 贺丹丹, 吴慧, 刘强, 张宏. 环境中的微塑料污染及降解[J]. 中国塑料, 2023, 37(11): 117-126.
[13]	李娟, 李莹, 郭晓林, 张晨. 中国挤出聚苯乙烯（XPS）泡沫行业CO₂混合发泡技术安全生产规范[J]. 中国塑料, 2022, 36(9): 160-166.
[14]	林文, 赵晶晶, 苏婷婷, 王战勇. 聚苯乙烯生物降解研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 143-149.
[15]	杨木森, 钱立军, 王靖宇, 赵震, 王光禹, 辛晓华. 磷酸三苯酯和甲基八溴醚在阻燃聚苯乙烯中的协同行为研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 36-42.