高分子材料温等静压成型方法
【专利摘要】本发明公开了一种高分子材料温等静压成型方法，将原材料装入模具中，然后对模具进行抽真空；通过烘箱对模药组合进行预热，预热到整个模药组合与烘箱温度一致；预热完成后，将模药组合取出，放入温等静压机中快速升压以进行压制；压制完成后，缓慢卸压；然后再将模药组合放入烘箱中进行第二次预热，调整烘箱温度，使烘箱温度高于原材料熔点；预热结束后对模药组合补抽真空，然后调整压机内油温与预热温度接近再进行压制；第二次压制结束后，取出模药组合，对其进行退模。本发明解决了等静压成型高分子材料过程中遇到的产品变形、变色问题，降低了机械加工难度，减少添加剂的用量，显著提高了成型产品质量。
【专利说明】
高分子材料温等静压成型方法
技术领域
[0001]本发明涉及高分子材料成型技术领域，具体涉及一种高分子材料温等静压成型方法。【背景技术】
[0002]目前高分子材料的生产加工方法主要有模压成型、挤出成型、注射成型、吹塑成型，但国内的这些方法在成型复杂形状的制件以及大型制件的过程中还存在着成型效率低、成型质量稳定性差、材料浪费严重、气孔率高等问题，因此超过一半的产品依赖于国外进口。等静压成型技术相比于其他成型工艺具有成型产品各项同性、质量高、力学性能好、 可实现一次近净成型等优点，且由于其高压加工成型特性，可降低成型温度及减少添加剂的用量，一次近净成型出大型、异形制件。高分子材料的等静压成型多见于实验研究，在实际的应用中还较少，主要是因为压力的产生需要特殊的装置。
【发明内容】
[0003]本发明克服了现有技术的不足，提供一种高分子材料温等静压成型方法，用于解决高分子材料成型过程中出现的产品变色、气孔率高、质量差的技术问题。
[0004]考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案:
[0005]—种高分子材料温等静压成型方法，它包括以下步骤:
[0006]i)将原材料装入模具中，然后对模药组合进行抽真空；
[0007]ii )将模药组合放入烘箱中，通过烘箱对其进行预热，烘箱温度低于原材料熔点28 ?32°C，当监测到的原材料温度与烘箱温度一致时，继续恒温一个小时再将模药组合取出；
[0008] m)模药组合取出后，放入温等静压机中快速升压以进行压制，压制时温度与所述烘箱温度接近，压制一次，压制压力为40?60MPa，保压时间为0.4?0.7小时；
[0009]iv)压制完成后，缓慢卸压；
[0010]v)卸压后，取出模药组合，然后再将模药组合放入烘箱中进行第二次预热，调整烘箱温度，使烘箱温度高于原材料熔点8?12°C ;
[0011] vi)预热结束后对模药组合补抽真空，放入温等静压机中快速升压以进行压制，调整压机内油温与预热温度接近，压制一次，压制压力为60?80MPa，保压时间为0.9?1.2小时；[〇〇12] vii)第二次压制结束后，取出模药组合，对其进行退模。[〇〇13]为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是:
[0014]根据本发明的一个实施方案，所述ii)步骤中烘箱温度低于原材料熔点30°C。[〇〇15]根据本发明的另一个实施方案，所述iii )步骤中压制压力为50MPa，保压时间为0.5 小时。
[0016] 本发明还可以是:
[0017]根据本发明的另一个实施方案，所述v)步骤中烘箱温度高于原材料熔点10°C。
[0018]根据本发明的另一个实施方案，所述vi)步骤中压制压力为70MPa，保压时间为1小时。
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果之一是:
[0020]本发明的一种高分子材料温等静压成型方法，解决了等静压成型高分子材料过程中遇到的产品等变色、气孔率高、质量差问题;利用高压一次近净成型，降低了机械加工难度，减少了添加剂的用量，且成型产品外形规整，力学性能较工业成型通用方法有大幅度提升;利用本方法压制的超高分子量聚乙烯粉末产品屈服强度达到34.8MPa，缺口冲击韧度达到152.30kJ/m2;DSC测试结果表明温等静压成型产品熔点为143.1°C，结晶度达到69.15% ; 这四项数据与国内制品相比分别提高了40.3%，313.5%，7.4%，21.8%。【具体实施方式】[〇〇21]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。 [〇〇22] 实施例1
[0023]—种高分子材料温等静压成型方法，它包括以下步骤:
[0024]i)将原材料装入模具中，然后对模药组合进行抽真空；
[0025]ii )将模药组合放入烘箱中，通过烘箱对其进行预热，烘箱温度低于原材料熔点28 ?32°C，当监测到原材料温度达到最终需要的原材料温度后，继续恒温一个小时再将模药组合取出；
[0026]iii)模药组合取出后，放入温等静压机中快速升压以进行压制，压制时温度与所述烘箱温度接近，压制一次，压制压力为40?60MPa，保压时间为0.4?0.7小时；
[0027]iv)压制完成后，缓慢卸压；
[0028]v )卸压后，取出模药组合，然后再将模药组合放入烘箱中进行第二次预热，调整烘箱温度，使烘箱温度高于原材料熔点8?12°C ;
[0029]vi)预热结束后对模药组合补抽真空，放入温等静压机中快速升压以进行压制，调整压机内油温与预热温度接近，压制一次，压制压力为60?80MPa，保压时间为0.9?1.2小时；[〇〇3〇] vii)第二次压制结束后，取出模药组合，对其进行退模。[〇〇31]压制过程中模具受到外部压力收缩变形，模具将压力传给原材料，产品的形状由模具形状决定。[〇〇32] 实施例2
[0033]—种高分子材料温等静压成型方法，它包括以下步骤:
[0034]i)将原材料装入模具中，然后对模药组合进行抽真空；
[0035]ii )将模药组合放入烘箱中，通过烘箱对其进行预热，烘箱温度低于原材料熔点30 °C，当监测到原材料温度达到预设的原材料温度后，继续恒温一个小时再将模药组合取出；
[0036]iii)模药组合取出后，放入温等静压机中快速升压以进行压制，压制时温度与所述烘箱温度接近，压制一次，压制压力为50MPa，保压时间为0.5小时；
[0037]iv)压制完成后，缓慢卸压；
[0038]v )卸压后，取出模药组合，然后再将模药组合放入烘箱中进行第二次预热，调整烘箱温度，使烘箱温度高于原材料熔点10°c ;
[0039]vi)预热结束后对模药组合补抽真空，放入温等静压机中快速升压以进行压制，调整压机内油温与预热温度相同或基本一致，压制一次，压制压力为70MPa，保压时间为1小时；
[0040]vii)第二次压制结束后，取出模药组合，对其进行退模。[〇〇41]压制过程中模具受到外部压力收缩变形，模具将压力传给原材料，产品的形状由模具形状决定。[〇〇42] 实施例3
[0043]准备阶段:确定成型产品外形，以制作用于成型的模具;成型用原材料的熔点。
[0044]成型阶段:将原材料装入模具中，然后对模药组合进行抽真空，起到防止原材料在后续加热过程中因与空气接触而氧化的作用。随后调整烘箱温度低于原材料熔点29°C左右，解决了预热过程中由于原材料处于不均匀受压状态而易流动变形的问题。预热到原材料监测温度与烘箱温度一致后继续恒温1小时左右，再将模药组合取出，放入温等静压机中升压。压制时温度与烘箱温度接近，升压速度为快速，压制一次，压制压力为50MPa左右，保压时间为0.5小时左右，卸压时缓慢卸压。
[0045]压制完毕后取出模药组合，然后将其放入烘箱中，调整烘箱温度高于原材料熔点 l〇°C左右，预热到原材料监测温度与烘箱温度一致后继续恒温，恒温时间根据产品体积及形状而定。预热结束后对模药组合补抽真空，然后调整压机内油温与预热温度接近，压制一次，压力为70MPa左右，保压时间为1小时左右。
[0046]第二次压制结束后，取出模药组合，对其进行退模。
[0047]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
[0048]在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
[0049]尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解， 本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
【主权项】
1.一种高分子材料温等静压成型方法，其特征在于它包括以下步骤:i)将原材料装入模具中，然后对模药组合进行抽真空；ii )将模药组合放入烘箱中，通过烘箱对其进行预热，烘箱温度低于原材料熔点28?32 °C，当监测到的原材料温度与烘箱设置温度一致时，继续恒温一个小时再将模药组合取出；m)模药组合取出后，放入温等静压机中快速升压以进行压制，压制时温度与所述烘箱 温度接近，压制一次，压制压力为40?60MPa，保压时间为0.4?0.7小时；iv)压制完成后，缓慢卸压；v)卸压后，取出模药组合，然后再将模药组合放入烘箱中进行第二次预热，调整烘箱 温度，使烘箱温度高于原材料熔点8?12°C ;vi)预热结束后对模药组合补抽真空，放入温等静压机中快速升压以进行压制，调整压 机内油温与预热温度接近，压制一次，压制压力为60?80MPa，保压时间为0.9?1.2小时；vii)第二次压制结束后，取出模药组合，对其进行退模。2.根据权利要求1所述的高分子材料温等静压成型方法，其特征在于所述U)步骤中烘 箱温度低于原材料熔点30°C。3.根据权利要求1所述的高分子材料温等静压成型方法，其特征在于所述m)步骤中压 制压力为50MPa，保压时间为0 ? 5小时。4.根据权利要求1所述的高分子材料温等静压成型方法，其特征在于所述v)步骤中烘 箱温度高于原材料熔点l〇°C。5.根据权利要求1所述的高分子材料温等静压成型方法，其特征在于所述vi)步骤中压 制压力为70MPa，保压时间为1小时。
【文档编号】B29C43/10GK105946158SQ201610338509
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】郭昱辰, 韩超, 兰琼
【申请人】中国工程物理研究院化工材料研究所