曹卓:尊敬的各位嘉賓,大家下午好,我是來自保定維賽的曹卓,很高興有機會與大家分享關于芯材的學習。
保定維賽成立于2011年,公司成立至今一直致力于高性能結構泡沫的研發、生產,到目前為止12年時間,公司已經成長成為國內最大,也是唯一一家擁有幾種不同結構芯材的發泡、研發、生產為一體的企業。
(PPT圖示)這是產能的分布,在保定威海連云港三個基地,總計30萬立方米以上的發泡能力,同時擁有20萬立方米每年的套材加工能力,同時具備發泡相關的研發團隊可以根據客戶不同的要求定制化優化泡沫的結構、性能。
(PPT圖示)這是我們公司五大系列產品,目前擁有完全自主知識產權的PVC、PPT、PMI、PI泡沫發泡能力,同時參與芯材行業標準兩項,榮獲中國輕工業聯合會科技進步一等獎一項,目前客戶主要覆蓋國內外一線的主機廠和葉片廠,包括金風、遠景等。
(PPT圖示)PET材料相關性能,樣品選擇是PET100,在300到450之間質量出現了比較大的下降,450度左右只剩下原始重量20%左右,空氣分解速度遠遠大于氮氣環境,說明材料存在和氧氣發生的關聯團或分子結構。在60度到100度范圍之內,損耗因子產生了比較大的增長,說明這段區域整個分子的熱運動比較劇烈。此外,通過相關的材料,PET泡沫或者PET材料本身的Tg值范圍是在65到80度之間,表明溫度升高到一定情況下,PET泡沫力學性能是存在發生變化的物理基礎。
(PPT圖示)力學性能方面,選取了4個不同的溫度,隨著溫度升高,強度和模量發生了一定變化,模量下降速度超過強度下降的速度。同時觀察到在常溫和高溫情況下不同的破壞區域,20度的時候,破壞的位置更加接近于樣品的中心區域,溫度升高的話,破壞位置更加接近于工裝,說明溫度升高或最靠近接觸面的泡沫發生的速度更快。
壓縮性能方面,隨著溫度的升高,強度和模量出現的一定程度的下降,60度時損失率分別為39%、37%。兩者之間有破壞形勢的變化,在玻璃化轉變溫度下,隨著溫度升高,剛性儲能模量逐漸消耗,到達一定程度就轉變柔性模式。
(PPT圖示)這是不同團隊對壓縮強度變化曲值做的模擬,綜合模擬下來,當溫度上升到50度時,強度和模量的下降量是原始數值的80%。對比兩種比較通用的泡沫,一個是PET泡沫,一個是交聯乙烯泡沫,隨著溫度升高,強度都有相應下降,交聯PVC泡沫Tg值在80度以上,PET泡沫Tg一一般在65到80度之間。結論。PET泡沫芯材在高溫環境下使用的穩定性問題值得引起重視。
(PPT圖示)PET泡沫水平在自然環境下隨著時間降解的現象,逐漸發黃、變翠,失去韌性,主要有內因和外因兩個原因造成的。降解機理大概有三種不同的類型,一是熱氧降解,一是光氧降解及水解,水解需要的溫度不高,所以是最容易發生的降解情況。為什么有這個問題?因為PET泡沫有一定的吸水性,具體吸水的途徑有三個方面,一是表面有泡孔,第二表面泡孔產生缺陷,第三在泡壁區域產生水解,水進一步進入。對于三明治夾心結構對比發現,表面有一層玻璃鋼能極大地保護泡沫夾心受到降解的影響。
(PPT圖示)這里做了模擬,3.9毫米厚的玻璃鋼情況下和夾心材料之間的吸水性的對比,可以看到,只要有玻璃鋼覆蓋的地方,水汽滲透非常小,如果遭受到撞擊,如果水汽進入的話,存在著芯材和吸水的可能性。第三,PET泡沫進水后產生潛在的水解問題需要引起行業的重視,在使用過程中需要更多驗證和論證。
我們做了一個實驗,即在60度恒溫水域70天以上發生拉伸100密度、150密度、200密度PET都會隨著拉伸強度下降,拉伸強度反映高分子材料本身牢固結果,所以選擇測量拉伸強度作為判定的標準。通過對比發現,低密度的PET產品相對于150、200的更容易受到影響。玻璃鋼的厚度也能極大地減緩水汽進入的速度有明顯的保護作用。
在PET使用過程中積累了幾個常見的PET的缺陷,一是泡孔的不均勻性,PET在原板方向泡孔不是均勻分布,在中間區域泡孔或者閉孔率比較低。如果閉孔率過低的情況會出現一些樹脂富集的現象,泡孔的尺寸決定了力學性能和吸膠量是比較重要的因素,產生泡壁破裂容易產生疲勞失效的風險。
另外,表面平整度是否真的對剝離性能有影響?通過研究告訴我們不是如此,金屬表面非常平整,和樹脂結合的強度非常高,影響剝離主要的因素是表面或芯材和樹脂之間的結合能。PET材料作為分子鏈分布比較廣的材料,本身表面能也是呈范圍的分布,根據不同的配方和添加物、填料,在高密度PET替代輕木的過程中,特別要注意夾層結構玻璃強度是否更加接近于輕木的玻璃強度。
我們維賽公司從2017年開始研發到現在有三條生產線,產品系列從80密度覆蓋250密度,目前擁有比較完善的研發和加工能力,對于一些關鍵指標的性能也都能夠有比較好的把關和優化。
總結。PET作為熱塑性泡沫產品容易受到溫度影響,在使用過程中需要注意使用溫度和工藝參數。第二,PET泡沫的吸水性和水解性對夾層結構產生潛在影響。第三,高密度PET泡沫產品在關注剝離強度等界面性能。第四,維賽科技擁有專業化研發團隊,對影響老化性能關鍵指標的控制提升整體產品的穩定性。謝謝大家!