专利名称：：用超临界流体处理聚碳酸酯的方法
技术领域：
：本发明涉及注射成型，更具体地涉及在超临界流体存在下聚碳酸酯化合物的成型。
背景技术：
：聚碳酸酯如举例来说双酚A碳酸酯，是用于多种目的的优异工程级热塑性塑料。这种化合物往往在宽的温度范围内具有高的强度、刚度和韧性。它们可以在各种熔融成型工艺中着色、复合和热成型，所述熔融成型工艺如热成型、挤出、压縮和注射成型。关于它们的应用最常见的缺点是有限的耐化学性、容易发生应力断裂和切口敏感性。聚碳酸酯化合物特别是往往对苯、甲苯、氯代烃、庚烷、乙酸乙酯和强酸和强碱具有差的耐受性。聚碳酸酯化合物中连接单体单元的酯键是可水解的，这使得所述分子容易受到热水的破坏。已知在成型时，例如通过在比其它可注射成型的聚合物显著更高的温度下操作运行模具的注射成型，而试图优化聚碳酸酯制品表面的耐化学性。例如，现有技术教导了用于聚碳酸酯的注射模具应在至少18(TF和200°F，和更典型地在更高温度下操作。尽管使用更高的模具温度会不希望地增大了模具的循环时间，但确实提高了耐化学性，据推测这是由于减少了成品部件表面附近内应力(lockedinstress)的量。一种进一步提高聚碳酸酯化合物的耐化学性，而不会不利地增大循环时间的聚碳酸酯化合物的成型方法将对本领域是非常有益的。当通过由溶剂的缓慢蒸发或通过在18(TC下长期加热而制备聚碳酸酯时，所述聚碳酸酯还已知能表现出半晶状的特征。虽然这种形态往往会增大对化学腐蚀的耐受性，但却降低了所述聚碳酸酯的光学透明度。同样希望增大聚碳酸酯的耐化学性而不引入晶体形态
发明内容本发明提供了一种聚碳酸酯的成型方法，所述方法得到比传统方法具有显著更高的耐化学性的部件。所述方法采用意想不到的低模具温度，但该温度的使用与在熔融聚碳酸酯到达模具之前将超临界流体引入熔融聚碳酸酯相配合。此外，已经发现保持冷却部件上的压力一段时间进一步提高了耐化学性。本发明的一个方面可认为涉及一种由聚碳酸酯形成成形部件的方法。根据所述方法，其包括提供具有至少一个腔室的模具，使得所述模具具有用于精确控制与注入的聚合物接触的模芯和腔室表面的装置。然后将熔融的聚碳酸酯与超临界流体混合形成混合物。将这种混合物注入到模具内，同时利用冷却装置冷却所述腔室，以使得其温度不高于150°F。在附图的多个图中，类似的部件带有类似的标号，且图1说明超临界流体注射系统；图2说明以对照和实验方式制备的模制塑料部件，以测试本发明的参数；图3说明在根据实施例2的方法加工后，图1所示部件的内部形态；图4a说明根据传统模制技术制备的对照部件的裂缝；和图4b说明根据本发明方法制备的实验部件的裂缝。详细说明现参考图l，其说明适于完成本发明方法的示例性超临界流体注射系统的结构图。注射系统IO包括通过管道16向气泵14进料的供气罐12。气体在高压下通过管道18抽上来，到达预计量调节器20。经调节的气体供给通过管道22传送到电子控制的计量阀24，并从那里通过管道26到达流量计28。在流量计28到返回计量阀24之间由PID控制器30调节的反馈回路确保传送适当重量百分比的气体。计量过的流体通过管道32传导并通过后计量压力调节器34到达传统模制挤出机36的料筒。实施例1制备作为单腔室冷流道模的注射模具，将其成型为图2所示部件。所述部件的形状在所有维度上均类似于可由3MCompanyofSt.Paul,MN的710IndexStrip商购得到的电话线连接器。调整模制机器，使得能够将超临界氮流体作为加工助剂注入熔融聚合物内。将可商购自MilesPolymersDivisionofPittsburg,PA的BayerMakrolon6555用作待模制的聚合物，利用模具完成注射模制过程。用往复的单螺杆型挤出机向模具进料，该挤出机可商购自Guelph，ofOntario,CA，以18秒的模制循环在2600psi(17.9MPa)压力下操作。在5(TF用冷却流体供给所述模具。这些部件在下面实施例3的实验中作为对照样品。实施例2如实施例1所述制造塑料部件，除以下不同外。将超临界氮熔融混入熔融的聚碳酸酯内至0.3%的氮含量，模制循环时间为13.8秒。与实施例1的方法相比，每个循环约少处理5%的原材料，所述部件具有带有多孔核的固态皮层。根据本实施例制得部件的内部形态在图3的显微照片中说明。这些部件在下面实施例3的实验中用作实验样品。实施例3制备三点弯曲件，其中支点间隔3英寸(7.62cm)，或以其它方便在空间上便于固定实施例1和2中制得的部件。将实施例1和2的部件置于弯曲件内，并产生从水平位置偏移0.015英寸(0.38mm)的应变。保持该应变的同时，将所述部件置于庚垸/乙酸乙酯混合物(2:1，重量)内，并利用计时器确定各个样品何时首次形成肉眼可见的裂缝。根据实施例1制备的10个样品的平均裂缝形成时间为28秒。根据实施例2制备的IO个样品的平均裂缝形成时间为164秒。该结果表明，使用超临界流体可产生改进聚碳酸酯的耐化学性的效果。注意到对照和实验部件代表的裂缝类型差别很大。图4a说明根据实施例1制备的对照部件的裂缝，图4b说明根据实施例2制备的实验部件的裂缝。实施例4制备作为四腔室热流道模的注射模具，将其成型为可由3MCompanyofSt.Paul,MN商购得到的DMP-BodyTop组件的电话线连接器。调整模具，使得能够将超临界氮流体作为加工助剂注射到所述熔融聚合物内。用可商购自MilesPolymersDivisionofPittsburg,PA的BayerMakrolon2658聚碳酸酯树脂作为待模制的聚合物，利用模具完成设计的24次注射成型操作。根据实施例3的实验方案在固定装置中测试每次操作制备的第10个部件，并将根据该测试的裂缝出现的时间记录于下面的表1中。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注意到操作编号24出现裂缝的时间明显比其它操作更长。实施例5对根据在上面表明特别值得注意的耐化学性改进的操作24，继续进行设计实验。由可从MilesPolymersDivisionofPittsburg,PA以BayerMakrolon2658商购得到的聚碳酸酯树脂，利用在实施例4中使用的四腔室热流道模具用于注射成型部件。保持过程中的压力为2600psi(17.9MPa)。加入O.l重量％的超临界氮，并再次根据实施例3的方案在固定装置中测试每次操作中制得的第10个部件，根据该测试出现裂缝的时间记录于下面的表2中。表2操作聚合物熔融温度模具冷却流体温度保持压力时间裂缝出现的时间编号(下)(。F)(秒)(秒)la6151250.867.56251251,248.56201201.035.04a6151251.266.45a6151151.2141.86a6251250.820.46251151.234.86251150.821.49a6201201.038.610a6201201.033.3lla6151150.842.9更低的加工温度和更长的保持压力与最佳的耐化学性相关。应注意的是由于模具热歧管设计中的局限，模具冷却流体温度不能更低。对于本领域普通技术人员而言，不偏离本发明的范围和实质，本发明的各种变化和改变将是显而易见的，并应理解本发明不限于本文给出的示例性实施方式。所附为权利要求。权利要求1.一种由聚碳酸酯形成型材部件的方法，其包括提供其中具有至少一个腔室的模具，所述模具具有用于冷却与所述腔室相邻区域的装置；将熔融的聚碳酸酯与超临界流体混合以形成混合物；和将混合物注入所述模具，同时利用所述冷却装置冷却所述腔室以使其温度不超出150。2.根据权利要求1的方法，其中使用所述冷却装置冷却所述腔室以使其温度不超过130下。3.根据权利要求2的方法，其中使用所述冷却装置冷却所述腔室以使其温度不超过90下。4.根据权利要求3的方法，其中使用所述冷却装置冷却所述腔室以使其温度不超过60。F。5.根据权利要求l的方法，其中在所述模具内在所述混合物上保持高压至少0.8秒。6.根据权利要求5的方法，其中在所述模具内在所述混合物上保持高压至少1.0秒。7.根据权利要求6的方法，其中在所述模具内在所述混合物上保持高压至少1.2秒。全文摘要本发明公开了一种由聚碳酸酯形成型材部件的方法，其产生耐化学性显著提高的部件。所述方法包括提供具有至少一个腔室的模具，使得所述模具具有用于冷却与所述腔室相邻区域的装置。然后将熔融的聚碳酸酯与超临界流体混合以形成混合物。将这种混合物注入所述模具，同时利用所述冷却装置冷却所述腔室以使其温度不超出150。当流体压力在冷却部件上保持一段短的时间时，实现耐化学性的进一步提高。文档编号B29C45/57GK101119835SQ200680004762公开日2008年2月6日申请日期2006年1月27日优先权日2005年2月11日发明者罗伯特·W·彼得森,詹姆斯·K·杨申请人:3M创新有限公司