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一種pp/ldpe超延展制品的水發(fā)泡注射成型方法

文檔序號:9625500閱讀:494來源:國知局
一種pp/ldpe超延展制品的水發(fā)泡注射成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及PP/LDPE超延展制品的水發(fā)泡注射成型方法,屬于聚合物材料的加工 制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來,塑料制品被廣泛應(yīng)用,其中注射制品因生產(chǎn)適應(yīng)性強、效率高、易于自動 化操作等特點占有重要比例。但隨著能源特別是石油的緊缺,如何節(jié)約塑料原料導(dǎo)致了發(fā) 泡制品的產(chǎn)生與發(fā)展。通常,發(fā)泡制品內(nèi)部的泡孔是由塑料原料在成型過程中產(chǎn)生或外加 某些氣體而形成的。與普通發(fā)泡制品相比,微孔發(fā)泡制品具有獨特的微孔形態(tài)和優(yōu)良的力 學(xué)性能,在包裝、建筑、汽車工業(yè)、航天航空W及運動器材等行業(yè)中均有著廣泛的應(yīng)用。盡管 如此,由于微孔的存在,微孔制品和常規(guī)制品相比,其力學(xué)性能通常較低。不過,微孔制品的 力學(xué)性能也存在著較大差異,運種差異主要受微孔尺寸、密度及分布等泡孔結(jié)構(gòu)參量的很 大影響。W注射成型為例,對具有良好泡孔結(jié)構(gòu)的微孔制品而言,其基本趨勢為,拉伸強度 和彎曲強度等均會下降,斷裂伸長率也會下降,但也可W基本保持不變。如何能夠提高所生 產(chǎn)微孔制品的力學(xué)性能,哪怕僅為某一方面的力學(xué)性能,一直是工業(yè)實踐者所期望解決的 問題。
[0003] 作為兩種常用的聚締控材料,聚丙締(P巧與低密度聚乙締(LDP巧可通過共 混實現(xiàn)優(yōu)勢互補,但PP/LDPE共混物常規(guī)注射制品的拉伸斷裂伸長率通常低于純PP或 LDPE的斷裂伸長率,提高該共混物的延展性受到較多關(guān)注。近來,美國威斯康星大學(xué)的 研究者發(fā)現(xiàn)了一種利用微發(fā)泡注射機來生產(chǎn)PP/LDPE超延展性微發(fā)泡制品的方法[Sun X,KharbasΗ,PengJ,Turng,LS.Fabricationofsuperductilepolymericblendsusing microcellularinjectionmolding[J].ManufacturingLetters, 2014, 2:64 ~6引,運是 首次公開了一種利用材料微發(fā)泡來制得延展性明顯超過常規(guī)注射制品的方法。
[0004] 事實上,按照微孔形成及發(fā)泡劑類型的不同,微發(fā)泡方法??煞譃榛瘜W(xué)發(fā)泡、物理 發(fā)泡及機械混合發(fā)泡等。而利用微發(fā)泡注射機來生產(chǎn)微孔制品,屬于物理發(fā)泡的一種,它多 采用超臨界流體0?或C02)作為發(fā)泡劑,由于微發(fā)泡注射機具有??诘臍怏w注入及膽存裝 置,因而,該工藝較簡單,控制方便,綠色環(huán)保,制品的質(zhì)量穩(wěn)定等。然而,運種方法受限于它 需要專用裝置,提高了相應(yīng)的設(shè)備費用及成本,運就給相應(yīng)的生產(chǎn)帶來不便。 陽〇化]由于水在常溫常壓下極其膽存,而它在高溫下又可轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w,因而它事實上 是一種較理想的物理發(fā)泡劑。目前,國際專利已公開了一種利用水作為發(fā)泡劑的發(fā)泡注 射制品的生產(chǎn)制造方法。UumgLS,PengJ.MethodofF油ricatinganInjection MoldedComponent[C],InternationalPatent,W02012/099640Al.]該方法就利用水 在高溫下沸騰汽化并轉(zhuǎn)變?yōu)樗羝脑?,將水作為物理發(fā)泡劑添加到普通的螺桿式注 射成型機中來生產(chǎn)發(fā)泡制品,在該過程中,可將氯化鋼、氯化巧或氯化儘等無機物溶于水 中而成為成核劑。但運種方法的前提是所加工的樹脂本身要易于吸水,因而,它在聚碳 酸醋(PC)材料中取得到了較好的應(yīng)用效果,但該方法對像聚丙締(P巧與低密度聚乙締 (LDP巧等吸水率較低的材料則更不易實現(xiàn)。要想實現(xiàn)水含量的較好控制,尋找更為合適 的載體成為關(guān)鍵。美國OHIO州的研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)了一種利用炭黑作為載體的發(fā)泡注射方 法。[CabreraED,MulyanaR,CastroJM,LeeLJ,MinY.PressurizedWaterPellets andSupercriticalNitrogeninInjectionMolding[J].JournalofAppliedPolymer Science, 2013, 127:3760-3767.]該方法針對聚苯乙締(P巧材料,將具有吸附作用的炭黑 成功的轉(zhuǎn)變?yōu)樗妮d體并生產(chǎn)出相應(yīng)的注射制品。
[0006] 而能否利用水作為發(fā)泡劑并輔W-種合適的載體,在普通注射成型機中獲得PP/ LDPE超延展性制品仍不確定。因為,在常規(guī)注射成型機的料筒內(nèi)含有一定水份的塑料原料 一方面受熱轉(zhuǎn)化為烙化,另一方面水會受熱分解,從而形成"氣~烙復(fù)合物",運種氣烙復(fù)合 物和普通的塑料烙體的注射、塑化等過程均具有較大的區(qū)別。目前的常規(guī)注射機并未考慮 到運種所加工原料的差異,因而其基本結(jié)構(gòu)并不利于其生產(chǎn)具有較好微孔結(jié)構(gòu)的制品。因 而在不改變設(shè)備裝置的條件下,通過普通注射機來生產(chǎn)水發(fā)泡微孔制品會顯得比較困難, 更不用說利用它來生產(chǎn)超延展性的微孔制品了,它對工藝條件控制的要求較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足,本發(fā)明提供一種PP/LDPE超延展制 品的水發(fā)泡注射成型方法,在不對普通注射機作任何改動的情況下,僅通過合適的載水量 及相應(yīng)的工藝條件即可獲得延展性比普通注射制品高3倍W上的產(chǎn)品。
[0008] 技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明的一種PP/LDPE超延展制品的水發(fā)泡注 射成型方法,包括W下步驟:
[0009] (1)將活性炭和LDPE原料混合后通過普通塑料擠出機制得載體母粒;
[0010] (2)將PP與LD陽混合均勻,形成PP/LD陽復(fù)合料; W11] 做將步驟似的PP/LDPE復(fù)合料通過普通塑料擠出機烙融、擠出、切粒后制得均 勻的復(fù)合物;
[0012] (4)將步驟(1)所制備的載體母粒浸入水中,數(shù)小時后拱出漸干并適當(dāng)干燥;
[0013] (5)將步驟(4)的載體母粒與步驟(3)所制備的復(fù)合物混合均勻形成混合物料;
[0014] (6)將混合物料加入到普通的邸式注射成型機中即可生產(chǎn)PP/LD陽微孔制品,其 中,邸式注射成型機中烙體溫度的設(shè)定在190~220°C之間,混合物料在注射機料筒中經(jīng)歷 的總時間保持在20秒~300秒之間,成型過程中的保壓壓力控制在5~15MPA之間,保壓 時間控制在0. 5~3. 0秒之間。
[0015] 作為優(yōu)選,所述步驟(1)中活性炭與LD陽質(zhì)量之比為1 : (1~49)。
[0016] 作為優(yōu)選,所述步驟似中LD陽與PP質(zhì)量之比為1 : (2~5)。
[0017] 作為優(yōu)選,所述步驟(4)干燥后的載體母粒中水的質(zhì)量與載體母??傎|(zhì)量之比為 (2 ~50) %。
[0018] 作為優(yōu)選,所述步驟(5)最終形成的混合物料中水的質(zhì)量與混合物料總質(zhì)量之比 為(1. 0 ~2. 0) %。
[0019] 作為優(yōu)選,所述步驟(6)邸式注射成型機中注射壓力設(shè)定在50~180MPA之間,注 射時間設(shè)定在0. 5~5秒之間。
[0020] 通常,在單個注射過程中,烙體溫度、模具溫度、注射壓力、注射時間、保壓壓力、保 壓時間、冷卻時間等均是影響制品品質(zhì)的重要因素,同時,因為水分會受熱轉(zhuǎn)化氣體的原 因,其在注射機料筒內(nèi)經(jīng)歷的總時間也是一個重要因素。其中烙體溫度、原料在注射機料筒 中經(jīng)歷的總時間、保壓壓力及保壓時間等最為關(guān)鍵,在本發(fā)明中,邸式注射成型機中烙體溫 度的設(shè)定在190~220°C之間,同時,為防止流誕,關(guān)閉噴嘴部分的加熱;混合物料在注射機 料筒中經(jīng)歷的總時間保持在20秒~300秒之間;保壓壓力控制在5~15MPA之間;保壓時 間控制在0. 5~3. 0秒之間。另外,注射壓力設(shè)定在50~180MPA之間,注射時間設(shè)定在 0. 5~5秒之間(注射行程完成后,注射動作即自動轉(zhuǎn)為保壓),模具溫度保持于30~80 攝氏度之間。
[0021] 所述步驟(1)中普通塑料擠出機的烙體溫度在150~180攝氏度?;旌衔锪显谧?射機料筒中經(jīng)歷的總時間保持在20秒~300秒之間。該時間范圍可W滿足大多數(shù)注射制 品的成型周期的要求。該時間過長,則水會因受熱分解而較早轉(zhuǎn)化為氣體從而不利于隨后 的發(fā)泡成型,而時間過快,水的分解不足,則難W得到相應(yīng)的微孔制品。
[0022] 在所述步驟巧)中保壓壓力控制在5~15MPA之間,保壓時間控制在0. 5~3秒 之間。該保壓壓力和保壓時間和常規(guī)注射成型相比,明顯程度較低(少)。該壓力可W保證 物料在完全充滿模具型腔之后又繼續(xù)施加壓力而達到少量的補縮的效果,同時,因為注入 到模具的物料因微發(fā)泡的作用,其泡孔在模具型腔內(nèi)長大并繼續(xù)壓實物料,從而形成較均 勻的泡孔結(jié)構(gòu)。如果保壓壓力過大或保
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