太赫茲技術檢驗滾塑制品壁內氣泡缺陷的可行性

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0 引言

滾塑成型是制備大型、異形中空塑料制品的一種重要加工方式。通常滾塑成型使用粉末狀聚乙烯進行加工，在加工過程中氣泡的形成和排除是工藝的必然過程[1-2]。如果工藝條件不完善，在成型制品中存在殘留氣泡是常見的一種質量缺陷。氣泡的存在會造成制品力學性能下降、滲透性增加，并誘導制品在應力下開裂[3-4]。

非金屬承壓容器是壓力容器的一個重要分支，使用滾塑工藝加工塑料和襯里制壓力容器已經有多年歷史。2018年，在中國腐蝕與防護學會高分子管道和容器專委會的支持下，GB/T 35974—2018 《塑料及其襯里制壓力容器》[5]系列標準得以公布并實施，該標準中明確指出應對滾塑成型壓力容器的壁內氣泡進行檢驗。此外，中國標準化協會團體標準T/CAS 266—2017《滾塑制品燃油箱》[6]也明確提出需對壁內氣泡進行控制。

在大多情況下，壁內氣泡無法通過目視直接觀測，而破壞性檢驗只具備抽樣價值。目前，對非極性的聚乙烯塑料制品進行內部缺陷檢驗尚無很好的辦法。

近年來，太赫茲技術發展迅速，由于0.1～10 THz的電磁波具有透視性，對塑料、紙張、木材等很多介電材料具有良好的穿透性，通過分析太赫茲脈沖透過物質前后波形的變化或進行太赫茲成像就可以實現無損檢測[7-8](見圖1),因此，太赫茲技術用于檢驗材料內部缺陷成為可能。

圖1 太赫茲技術測試示意

Zhang等[9-10]采用太赫茲連續波成像系統及THz-TDS 系統對灼燒以及未灼燒的石墨纖維復合材料進行分析,在石墨纖維的太赫茲成像上可以明顯區分出被灼燒的區域?！?br>