一种模具表面处理方法与流程

本发明涉及工程塑料生产领域，具体地，本发明提供了一种用于工程塑料生产的模具表面处理的方法。

背景技术：

在塑料的挤出成型过程中，特别是对于厚度大于20毫米的板材或直径大于30毫米的棒材的挤出成型过程中，如果使用离膜后冷却定型的方式进行挤出成型，则会出现中心有空洞的问题，导致制品质量低，力学性能不好，因此，本领域常用的成型方式为模具内成型挤出方式。然而，由于如eva、evoh、聚醚醚酮、聚醚砜、聚砜、聚苯硫醚等塑料与模具的亲和作用非常大，易出现挤出胀死现象(即，由于聚合物与模具粘接而使挤出机压力升高非常大，甚至完全挤不动或破坏设备)。

因此，本领域需要一种能够降低塑料与模具之间的亲和力，使得塑料在成型过程中能在模具滑移而能够顺利从模具里面挤出成型的方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够降低塑料与模具之间的亲和力的模具表面处理方法。

本发明的第一方面，提供了一种模具表面处理的方法，所述方法包括步骤：

(1)用含氟塑料微粉与纳米填料共混于溶剂中，形成喷涂粉末混合物；其中，所述的含氟塑料微粉的重均分子量低于10,0000，且粒径小于10微米；

(2)用所述的喷涂粉末混合物对待处理模具进行表面粉末喷涂，从而在模具表面形成涂敷层；

(3)对所述的模具进行分步高温烘烤，然后缓慢降温，从而在模具表面形成光滑耐磨低表面能薄膜。

在另一优选例中，所述的含氟塑料微粉的重均分子量为500-10,0000，且所述含氟塑料微粉的粒径为0.1-10微米。

在另一优选例中，所述的溶剂选自下组：香蕉水、pva水溶液，或其组合。

在另一优选例中，所述的方法还包括步骤：用300目滤布对所述的喷涂粉末混合物进行过滤。

在另一优选例中，所述的方法还包括步骤：在进行所述步骤(3)前，将喷涂完毕的模具放置0.5-2天。

在另一优选例中，所述的模具用于耐高温特种工程塑料成型，较佳地，所述的耐高温特种工程塑料选自下组：eva、evoh、聚醚醚酮、聚醚砜、聚砜、聚苯硫醚，或其组合。

在另一优选例中，所述的含氟塑料微粉为选自下组的含氟塑料制备的微粉：聚偏氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯(ptfe)、四氟乙烯六氟丙烯共聚物(pfa)、聚三氟氯乙烯(ctfe)、四氟乙烯-乙烯共聚物(etfe)，或其组合。

在另一优选例中，所述的含氟塑料微粉为两种含氟塑料微粉的共混物。

在另一优选例中，所述的纳米填料选自下组：氟化钙、冰晶石、氟化镍、镍铁微粉、石墨、石墨烯、氟化石墨、氟化石墨烯，或其组合。

在另一优选例中，所述的纳米填料为两种纳米填料的共混物。

在另一优选例中，所述的分步高温烘烤包括：采取成型控温方式，在第一工作平台温度t1恒温1-10小时后，升温至第二工作平台温度t2恒温1-6小时，然后进行降温；

其中，第一工作平台温度为80-140℃；

第二工作平台温度为260-370℃；

且所述步骤中，升温速度为0.1-3摄氏度每分钟；降温速度为0.1-3摄氏度每分钟。

在另一优选例中，所述的分步高温烘烤包括：以v1升温到第一平台温度t1，恒温1-8小时；然后以v2升温到第二平台温度t2，恒温1-6小时；再以v3降温到t1，恒温0.5-3小时；最后以v4降温到50℃以下。

在另一优选例中，所述的t1为100-120℃；且所述的t2为：

a.在含氟塑料微粉中不含有聚四氟乙烯或四氟乙烯六氟丙烯共聚物的情况下，t2为260-290摄氏度；

b.在含氟塑料微粉中含有聚四氟乙烯或四氟乙烯六氟丙烯共聚物的情况下，t2为350-370摄氏度。

在另一优选例中，所述步骤中，所述的v1为0.5-3摄氏度每分钟；所述的v2为0.5-2摄氏度每分钟；所述的v3为0.5-2摄氏度每分钟；且所述的v4为0.5-1摄氏度每分钟。

在另一优选例中，所述的步骤(1)中，所述的含氟塑料微粉与纳米填料的质量比为10:1-1:5，优选1.5:1-1:2。

在另一优选例中，所述的步骤(3)中，喷涂得到的薄膜的厚度为0.05-2毫米。

在另一优选例中，所述方法还包括步骤：在进行所述的模具表面处理前，对模具表面进行喷砂处理。

在另一优选例中，所述喷砂处理采用60#-120#以及棕刚玉进行。

应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1为对比例1中未进行表面处理的模具挤出成型得到的板材，板材表面不平整；

图2为实施例3中表面处理后的模具挤出成型得到的板材，板材表面平整光滑。

具体实施方式

本发明人经过长期而深入的研究，提供了一种能够有效实现高温工程塑料挤出成型的模具表面处理方法。所述的方法能够有效解决挤出胀死现象，因此非常适合用于亲和作用大的工程塑料的成型工艺前模具处理。基于上述发现，发明人完成了本发明。

模具表面处理方法

本发明提供了一种模具表面处理的方法，所述方法使用含氟塑料微粉与纳米填料共混后一起进行粉末喷涂，再进行分步高温烘烤和缓慢降温，在模具表明得到光滑耐磨低表面能薄膜。

其中，所述含氟塑料微粉指分子量低小于10万，粒径小于10微米塑料微粉，优选的含氟塑料选自下组：聚偏氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯(ptfe)、四氟乙烯六氟丙烯共聚物(pfa)、聚三氟氯乙烯(ctfe)、四氟乙烯-乙烯共聚物(etfe)中的一种或两种共混物。

所述的纳米填料没有特别的限制，优选包括氟化钙、冰晶石、氟化镍、镍铁微粉、石墨、石墨烯、氟化石墨、氟化石墨烯中的一种或两种。

一种示例性的烘烤过程采取成型控温，分别在两个工作平台恒温各1小时以上，其中第一平台温度为80-140摄氏度之间；第二平台温度为260-370摄氏度之间，具体温度依据塑料微粉特性而定；升降温速度为0.1-3摄氏度每分钟；其中氟塑料与纳米填料的质量比为10:1-1:5，优选1.5:1-1:2。

一种优选的情况下，本发明的制备方法中，所得到的薄膜厚度为0.05-0.8毫米；

在另一优选例中，烘烤过程为先以一定速度升温到第一平台温度t1，恒温1-3小时；再以一定速度升温到第二平台温度t2，恒温1-3小时；再以一定速度降温到t1，恒温0.5-3小时；最后以一定速度降温到50摄氏度以下。

在一些优选实施例中，所述t1优选100-120摄氏度；t2依据氟塑料性质而定，在没有聚四氟乙烯和四氟乙烯六氟丙烯共聚物的情况下，优选260-290摄氏度；在有其中任何一款材料的情况下，t2优选350-370摄氏度，其升降温速度优选0.5-1摄氏度每分钟。

所述喷涂过程前，优选地还包括对模具表明进行喷砂处理，使表面粗糙，增加薄膜的粘接性。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。

实施例1：

先对模具表面底材需进行打磨、除油、除锈、喷砂(60#-120#以及棕刚玉)处理，再进行压缩空气吹扫，使得表面无脏污；将重均分子量5万，平均粒径6微米的pvdf与石墨按照1:1比率混合后再加入等体积的香蕉水搅拌，搅拌后，涂料经过300目滤布过滤后用喷涂器进行喷涂，薄膜厚度在0.1-1毫米之间；放置1天以上，再放入防爆烘箱里加入，以0.5摄氏度每分钟升温到110摄氏度，恒温2小时，同时将烘箱里的有机蒸汽置换出来，使得voc含量低于100ppm，再以1摄氏度每分钟的速度升温到260摄氏度，恒温2小时；再以1摄氏度每分钟的速度降温到110摄氏度，恒温1小时；再以0.5摄氏度每分钟的速度降温到50度以下后将模具从烘箱中取出。

处理后的模具用于乙烯醋酸乙烯酯共聚物(eva)厚板的挤出成型，成型后材料顺利挤出。模具在180摄氏度下运行7天，未出现涂层脱落等现象。

实施例2

先对模具表面底材需进行打磨、除油、除锈、喷砂(60#-120#以及棕刚玉)处理，再进行压缩空气吹扫，使得表面无脏污；将重均分子量5万，平均粒径6微米的pvdf与氟化石墨和氟化钙按照1:1:1比率混合后，再加入等体积的0.5％的pva溶液搅拌，搅拌后，涂料经过300目滤布过滤后用喷涂器进行喷涂，薄膜厚度在0.1-1毫米之间；放置1天以上，再放入防爆烘箱里加入，以0.5摄氏度每分钟升温到110摄氏度，恒温2小时，再以1摄氏度每分钟的速度升温到260摄氏度，恒温3小时；再以1摄氏度每分钟的速度降温到110摄氏度，恒温1小时；再以0.5摄氏度每分钟的速度降温到50度以下后将模具从烘箱中取出。

处理后的模具用于乙烯醋酸乙烯酯共聚物(eva)厚板的挤出成型，成型后材料顺利挤出。模具在180摄氏度下运行7天，未出现涂层脱落等现象。

实施例3

先对模具表面底材需进行打磨、除油、除锈、喷砂(60#-120#以及棕刚玉)处理，再进行压缩空气吹扫，使得表面无脏污；将重均分子量7万，平均粒径3微米的ptfe与氟化石墨和镍铁微粉按照1:1:1比率混合后，再加入等体积的香蕉水搅拌。搅拌后涂料经过300目滤布过滤后用喷涂器进行喷涂，薄膜厚度在0.1-1毫米之间；放置1天以上，再放入防爆烘箱里加入，以0.5摄氏度每分钟升温到110摄氏度，恒温2小时，同时将烘箱里的有机蒸汽置换出来，使得voc含量低于100ppm，再以1摄氏度每分钟的速度升温到360摄氏度，恒温3小时；再以1摄氏度每分钟的速度降温到110摄氏度，恒温1小时；再以0.5摄氏度每分钟的速度降温到50度以下后将模具从烘箱中取出。

处理后的模具用于聚醚醚酮(peek)工程塑料的成型，成型后材料顺利挤出。模具在360摄氏度下运行7天，未出现明显涂层脱落、板材表面粗糙等现象。

实施例4

先对模具表面底材需进行打磨、除油、除锈、喷砂(60#-120#以及棕刚玉)处理，再进行压缩空气吹扫，使得表面我脏污；将重均分子量8万，平均粒径2微米的pfa、氟化石墨和镍铁微粉按照1:1:1比率混合后再加入等体积的香蕉水搅拌，搅拌后涂料经过300目滤布过滤后用喷涂器进行喷涂，薄膜厚度在0.1-1毫米之间；放置1天以上，再放入防爆烘箱里加入，以0.5摄氏度每分钟升温到110摄氏度，恒温2小时，同时将烘箱里的有机蒸汽置换出来，使得voc含量低于100ppm，再以1摄氏度每分钟的速度升温到360摄氏度，恒温3小时；再以1摄氏度每分钟的速度降温到110摄氏度，恒温1小时；再以0.5摄氏度每分钟的速度降温到50度以下后将模具从烘箱中取出。

处理后的模具用于尼龙6(pa6)的成型，成型后材料顺利挤出。模具在250摄氏度下运行7天，未出现明显涂层脱落、板材表面粗糙等现象。

实施例5

先对模具表面底材需进行打磨、除油、除锈、喷砂(60#-120#以及棕刚玉)处理，再进行压缩空气吹扫，使得表面无脏污；将重均分子量9万，平均粒径9微米的ctfe、石墨和冰晶石按照10:1:1比率混合后再加入等体积的香蕉水搅拌，搅拌后涂料经过300目滤布过滤后用喷涂器进行喷涂，薄膜厚度在0.3-0.6毫米之间；放置1天以上，再放入防爆烘箱里加入，以3摄氏度每分钟升温到110摄氏度，恒温6小时，同时将烘箱里的有机蒸汽置换出来，使得voc含量低于100ppm，再以2摄氏度每分钟的速度升温到280摄氏度，恒温5小时；再以2摄氏度每分钟的速度降温到110摄氏度，恒温2小时；再以0.5摄氏度每分钟的速度降温到50度以下后将模具从烘箱中取出。

处理后的模具用于聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的成型，成型后材料顺利挤出。模具在250摄氏度下运行7天，未出现明显涂层脱落、板材表面粗糙等现象。

实施例6

先对模具表面底材需进行打磨、除油、除锈、喷砂(60#-120#以及棕刚玉)处理，再进行压缩空气吹扫，使得表面无脏污；将重均分子量4万，平均粒径2微米的etfe、氟化镍和石墨烯按照1:2:2比率混合后再加入等体积的香蕉水搅拌，搅拌后涂料经过300目滤布过滤后用喷涂器进行喷涂，薄膜厚度在0.3-0.6毫米之间；放置1天以上，再放入防爆烘箱里加入，以3摄氏度每分钟升温到110摄氏度，恒温6小时，同时将烘箱里的有机蒸汽置换出来，使得voc含量低于100ppm，再以2摄氏度每分钟的速度升温到280摄氏度，恒温5小时；再以2摄氏度每分钟的速度降温到110摄氏度，恒温2小时；再以0.5摄氏度每分钟的速度降温到50度以下后将模具从烘箱中取出。

处理后的模具用于聚苯硫醚(pps)工程塑料的成型，成型后材料顺利挤出。模具在300摄氏度下运行7天，未出现明显涂层脱落、板材表面粗糙等现象。

实施例7

先对模具表面底材需进行打磨、除油、除锈、喷砂(60#-120#以及棕刚玉)处理，再进行压缩空气吹扫，使得表面无脏污；将重均分子量7万平均粒径2微米的ptfe、重均分子量8万平均粒径2微米的pfa、氟化镍和氟化石墨烯按照1:1:1:1比率混合后再加入等体积的香蕉水搅拌，搅拌后涂料经过300目滤布过滤后用喷涂器进行喷涂，薄膜厚度在0.3-0.6毫米之间；放置1天以上，再放入防爆烘箱里加入，以3摄氏度每分钟升温到110摄氏度，恒温6小时，同时将烘箱里的有机蒸汽置换出来，使得voc含量低于100ppm，再以2摄氏度每分钟的速度升温到360摄氏度，恒温5小时；再以2摄氏度每分钟的速度降温到110摄氏度，恒温2小时；再以0.5摄氏度每分钟的速度降温到50度以下后将模具从烘箱中取出。

处理后的模具用于聚苯硫醚(pps)工程塑料的成型，成型后材料顺利挤出。模具在300摄氏度下运行7天，未出现明显涂层脱落、板材表面粗糙等现象。

对比例1

直接使用制造好的表面光滑的模具进行实验，然后用于peek的挤出成型，挤出压力较大，难以顺利挤出，在模具压强接近30mpa的情况下可以挤出板材，挤出后的材料如图1中所示，peek板材表面出现不平整。

对比例2

先对模具表面底材需进行打磨、除油、除锈、喷砂(60#-120#以及棕刚玉)处理，再进行压缩空气吹扫，使得表面无脏污；将重均分子量5万，平均粒径6微米的pvdf加入等体积的香蕉水搅拌，搅拌后涂料经过300目滤布过滤后用喷涂器进行喷涂，薄膜厚度在0.3-0.6毫米之间；放置1天以上，再放入防爆烘箱里加入，以3摄氏度每分钟升温到110摄氏度，恒温6小时，同时将烘箱里的有机蒸汽置换出来，使得voc含量低于100ppm，再以2摄氏度每分钟的速度升温到260摄氏度，恒温5小时；再以2摄氏度每分钟的速度降温到110摄氏度，恒温2小时；再以0.5摄氏度每分钟的速度降温到50度以下后将模具从烘箱中取出。

处理后的模具用于聚苯硫醚(pps)工程塑料的成型，成型后材料顺利挤出。模具在300摄氏度下运行4天，涂层出现脱落、成型后板材挤出压力增大，板材表面粗糙。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。