一种超高分子量聚乙烯阻流式多孔注塑喷嘴的制作方法

本发明涉及注塑机设备技术领域，具体涉及一种适用于超高分子量聚乙烯注射的阻流式多孔注塑喷嘴。

背景技术：

注塑喷嘴是注塑机实现注射成型的重要零部件之一。注塑喷嘴的流道通常是由圆滑过渡的一段锥形流道和一段单孔圆柱口模组成，用于将聚合物熔体从喷嘴流道高速射出。超高分子量聚乙烯（粘均分子量大于150万以上的线性聚乙烯）在高剪切作用下容易发生熔体破裂，当剪切速率足够高时发生严重熔体破裂而形成粉末状颗粒。在制备某些超高分子量聚乙烯功能性材料时，需要通过喷嘴注射使超高分子量聚乙烯熔体形成粉末状颗粒，且颗粒越细越好。为了获得微细的超高分子量聚乙烯粉末状颗粒，减小喷嘴口径以增大剪切作用（促进熔体破裂）是有益的，然而减小喷嘴口径将显著增大注射时的流动阻力，又由于超高分子量聚乙烯流动性极差（几乎无流动性），因而较小的喷嘴口径将导致注射超高分子量聚乙烯需要采用极高的注射压力。另一方面，本发明在研究中发现，通过扰乱超高分子量聚乙烯熔体的流动状态，将加剧熔体破裂程度，进而有助于微细颗粒的形成，而常规的注塑喷嘴流道通常采用较大口径、圆滑流道结构以促进熔体的顺利流动，这对于超高分子量聚乙烯熔体破裂的形成是不利的。因此，采用常规的注塑喷嘴难以获得理想的超高分子量聚乙烯微细颗粒。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高分子量聚乙烯阻流式多孔注塑喷嘴，通过该喷嘴能够注射形成超高分子量聚乙烯微细颗粒。

为达到上述目的，本发明采用了以下方案：

一种超高分子量聚乙烯阻流式多孔注塑喷嘴，包括金属喷嘴体，金属喷嘴体中心具有贯穿金属喷嘴体两端的熔体流道，其特征在于，所述熔体流道沿熔体流动方向依次包括开槽圆柱流道、阶梯式变直径圆柱流道和小口径多孔圆柱口模组成。

所述开槽圆柱流道由位于中心的圆柱流道和设置在圆柱流道外围的网状槽组成。

所述网状槽包括多个径向环形槽和多个轴向直槽，多个径向环形槽均匀间隔分布在圆柱流道的长度方向上，多个轴向直槽均匀分布在圆柱流道的圆周上，径向环形槽和轴向直槽交叉布置。由于径向环形槽和轴向直槽交叉布置成网状，超高分子量聚乙烯熔体在此段的流动因受到网状凹槽的轴向断续式阻碍和径向分流而被扰乱流动状态，但另一方面会引起流动阻力增加。

所述径向环形槽和轴向直槽为矩形槽、半圆形槽或v形槽。

所述阶梯式变直径圆柱流道包括多段圆柱流道，多段圆柱流道的内孔直径沿流动方向呈阶梯式逐步减小。超高分子量聚乙烯熔体的流动在各个变直径的环状截面处因受到断续性阻碍而产生脉冲式扰动，但另一方面会引起流动阻力增加。

所述小口径多孔圆柱口模由至少三个小口径圆柱孔组成，小口径圆柱孔在小口径多孔圆柱口模的径向均匀分布。

所述小口径圆柱孔的直径为0.5-2.5mm。由于小口径圆柱孔的口径较小，可提供高剪切速率以加剧超高分子量聚乙烯注射时的熔体破裂，另一方面，与只设置小口径单孔口模相比，均匀分布多个小口径口模，使得口模流道的总有效截面积增大，从而可以降低由开槽圆柱流道、阶梯式变直径圆柱流道和小口径多孔圆柱口模共同引起的阻力增加，使总体流动阻力下降，有助于降低注射所需的注射压力。

上述超高分子量聚乙烯阻流式多孔注塑喷嘴在超高分子量聚乙烯及其混合物上应用。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：

通过在金属喷嘴流道设置纵横交错的网状分布的径向环形槽、轴向直槽，内孔直径呈阶梯式减小的圆柱流道，使超高分子量聚乙烯熔体的稳定流动状态受到干扰和破坏，从而加剧熔体破裂的发生。由于喷嘴口模由多个小口径口模组成，可以提供高剪切速率以促进超高分子量聚乙烯发生严重破裂。由于多个口模排布增大了总流道截面积，可降低注射所需的注射压力。通过上述流动扰乱和高剪切作用，可通过喷嘴注射而获得理想的超高分子量聚乙烯微细颗粒。

附图说明

下面结合附图作进一步的说明：

图1为本发明所述注塑喷嘴的结构示意图；

图2为图1中a-a截面的剖视图；

图3为径向环槽、轴向直槽的截面放大示意图ⅰ；

图4为径向环槽、轴向直槽的截面放大示意图ⅱ；

图5为径向环槽、轴向直槽的截面放大示意图ⅲ；

图6为图1中b-b截面的剖视图；

图7为本发明所述小口径多孔圆柱口模的排布方式示意图ⅰ；

图8为本发明所述小口径多孔圆柱口模的排布方式示意图ⅱ；

图9为实施例1中获得的超高分子量聚乙烯粉末状颗粒微观结构的扫描电镜（sem）照片；

图10为比较例中中获得的超高分子量聚乙烯粉末状颗粒微观结构的扫描电镜（sem）照片。

其中：

1—金属喷嘴体；1a—开槽圆柱流道；1a1—径向环形槽；1a2—轴向直槽；1a3—圆柱流道；1b—阶梯式变直径圆柱流道；1c—小口径多孔圆柱口模；1d—螺纹；g—矩形槽；m—半圆形槽；n—v形槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种超高分子量聚乙烯阻流式多孔注塑喷嘴，该注塑喷嘴包括金属喷嘴体1，金属喷嘴体1中央具有贯穿金属喷嘴体1两端的熔体流道，该熔体流道按照熔体流动的方向依次包括开槽圆柱流道1a、阶梯式变直径圆柱流道1b和小口径多孔圆柱口模1c组成，开槽圆柱流道1a位于金属喷嘴体1的开口端，小口径多孔圆柱口模1c位于金属喷嘴体1的出口端，阶梯式变直径圆柱流道1b位于开槽圆柱流道1a和小口径多孔圆柱口模1c之间。

金属喷嘴体1入口端的外壁上设置有螺纹1d，螺纹1d用于与注塑机机筒末端进行连接。

如图1-2所示，开槽圆柱流道1a由位于中心的圆柱流道1a3和设置在圆柱流道1a3外圆周上的多个径向环形槽1a1和多个轴向直槽1a2组成，多个径向环形槽1a1均匀间隔分布在圆柱流道1a3的长度方向上，多个轴向直槽1a2均匀分布在圆柱流道1a3的圆周方向上。

径向环形槽1a1和轴向直槽1a2可以具有各种截面，如图3-5所示，径向环形槽1a1、轴向直槽1a2的截面形状可以是矩形槽g，可以是半圆形槽m，还可以是v形槽n。

如图1所示，阶梯式变直径圆柱流道1b包括多段圆柱流道，多段圆柱流道沿这熔体流动方向其内孔直径呈阶梯式逐步减小。

小口径多孔圆柱口模1c上设置有至少三个径向均匀分布的小口径圆柱孔，小口径圆柱孔的排布的数量可以是5个（如图6），可以是4个（如图7），可以是3个（图8），其排布位置方式分别如图6至8所示。小口径圆柱空数量越多，流动阻力下降越大。

实施例1

采用本发明喷嘴，金属喷嘴体1内的熔体流道沿流动方向依次由开槽圆柱流道1a、阶梯式变直径圆柱流道1b和小口径多孔圆柱口模1c组成。开槽圆柱流道1a包括6个径向环形槽1a1和4个轴向直槽1a2，径向环形槽1a1和轴向直槽1a2的截面均采用矩形槽g，小口径多孔圆柱口模1c由5个口径为φ1mm的小口径圆柱口模按图6所示排布方式而组成。超高分子量聚乙烯粘均分子量为500万，在机筒末端温度260℃、注射压力60mpa、注射速度42mm/s条件下，通过该喷嘴注射得到的超高分子量聚乙烯粉末状颗粒，平均粒径为2.45mm。

比较例

采用普通注塑喷嘴，其熔体流道由圆滑过渡的一段锥形流道和一段单孔圆柱口模组成。锥形流道入口口径为φ13mm，喷嘴口径（单孔圆柱口模）为φ1mm。超高分子量聚乙烯粘均分子量为500万，在机筒末端温度260℃、注射压力60mpa、注射速度42mm/s条件下，通过该喷嘴注射得到的超高分子量聚乙烯粉末状颗粒，其平均粒径为2.52mm。

通过实施例1与对比例的对比，实施例1得到的超高分子量聚乙烯粉末状颗粒的平均粒径为2.45mm，小于比较例得到的平均粒径2.52mm。另一方面，颗粒微观结构的扫描电镜（sem）照片分析显示，实施例1获得的颗粒微观形态（图9）与比较例获得的微观颗粒形态（图10）相比，微观颗粒（粉末颗粒由大量更细小的微观颗粒组成）的轮廓形状更接近于所期望的球形，内部结构更为均匀。这表明，使用本发明喷嘴获得了预期效果。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。