理论教育 其他重要半结晶性材料微孔成型探究

其他重要半结晶性材料微孔成型探究

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:还有很多其他半结晶性材料也用于微孔注射成型,下面只讨论其中使用较多的一些。LCP微孔成型的关键是控制熔体在螺杆内的熔融位置,使其与气体在机筒内的计量位置匹配。微孔成型可以降低其注射压力,但仍然要在高温下进行成型加工。

其他重要半结晶性材料微孔成型探究

还有很多其他半结晶性材料也用于微孔注射成型,下面只讨论其中使用较多的一些。

1.TPO的微孔成型

TPO是一种新型材料,主要成分是PP,用于汽车部件的生产。因此,理解前述PP材料就足以加工TPO。但TPO有一些独特的性能,如低温柔韧性和延展性、优异的冲击-硬度-流动平衡性和耐气候老化性、易流动性颗粒便于加工、贮存和处理等。不同TPO材料之间的差异主要取决于PP的结构。线形PP和支化PP与乙烯a-烯烃共聚物共混物用作增韧弹性共混物。支化PP基TPO(TPO-B)比线形PP基TPO(TPO-L)具有更为明显的应变硬化行为。TPO发泡的结果表明,其发泡行为受界面性能与共混物微孔结构(包括TPO的初始粒径和数量)的控制。根据PP的可发泡性可知,TPO-B的可发泡性好于TPO-L。因为支化PP的泡孔密度比线形PP大2倍[31],但整体泡沫密度还取决于可能成为初始泡核并形成泡孔的分散橡胶粒子的密度。TPO-L和TPO-B的平均粒径分别为0.47μm和0.67μm,发泡之前TPO-L粒子密度的增加比TPO-B大3倍。因此,TPO的最终泡孔结构是由上述两种因素决定的,例如,TPO-L的最终泡孔密度实际上比TPO-B高[31]

总之,TPO的微孔成型性能好于纯PP,因为共混物具有适于发泡的混合微孔结构,异相成核是改善TPO泡孔结构的主要因素。

2.液晶聚合物(LCP)的微孔成型

理论上讲,LCP非常适合微孔成型[2]。已采用批处理发泡工艺成功制备出了泡孔细小的LCP泡沫。但商业化生产还未取得成功,因为LCP在熔融过程中会突然发生相转变,致使熔体黏度极低。螺杆内突然发生的黏度变化会在螺杆回位过程中造成气体计量和压力保持困难。LCP微孔成型的关键是控制熔体在螺杆内的熔融位置,使其与气体在机筒内的计量位置匹配。因此,正确的设备设计必须符合LCP的熔融特性从而控制其熔融时的黏度突降以及气体在螺杆方向上计量的正确位置。一旦设备问题得以解决,LCP就有可能成为适用于微孔成型的材料。

3.聚醚醚酮(PEEK)的微孔成型(www.daowen.com)

PEEK[22]也非常适合微孔成型,商标为Victrex®,是一种全芳香族聚合物,适合高温下长期使用。但其部分结晶性使其不同于非结晶性PES,熔点高,具有优异的耐化学药品性,因此在一些侵蚀性严重的环境中开拓出全新的应用。

PEEK是一种线形热塑性塑料,成型温度范围为350~420℃,加工前需要在150℃下干燥3h。通常用玻璃纤维增强,然后在高温、高压下成型。微孔成型可以降低其注射压力,但仍然要在高温下进行成型加工。大多数PEEK微孔成型都用N2作发泡剂,因为其极易控制泡孔结构和注塑件的表面粗糙度,N2的用量可以高达0.5%~0.7%(质量分数),但其使玻璃纤维增强PEEK黏度降低的幅度没有CO2大。毫无疑问,PEEK微孔成型的目的是节省材料,因为PEEK是一种昂贵的工程材料。缩短成型周期也是其中的一个重要目标。

4.聚乙烯(PE)的微孔成型

PE用于发泡注射成型行业已经很长时间了。高密度聚乙烯(PE-HD)和低密度聚乙烯(PE-LD)都适合于微孔注射成型。然而,未填充PE-HD和PE-LD与未填充PP类似,都难以制备出好的微孔结构。一般来讲,需要添加填料来促使未填充PE-HD和PE-LD成核,这样就能显著改善其泡孔结构。

还有一些其他方法可以改善PE微孔的泡孔结构,其中之一是将熔体流动速率不同(5~30g/10min)的PE共混来改善其瞬时拉伸黏度[32],用交联剂过氧化二异丙苯(DCP)来提高其熔体强度,目的是在树脂黏度和PE共混物支化之间达到平衡。这样,它就成为一种不仅具有不同熔体流动速率,而且还在一定程度上交联诱发支化的PE共混物。改性PE与支化PP一样,能保持泡孔膨胀,防止泡孔在长大和模内成型过程中塌陷[32]

与填充聚丙烯改性的目的——产生更大的异相成核作用一样,填充PE是制备具有较好微孔结构PE的又一种主要改进措施。填料将在4.4节中详细讨论。

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