利用高吸水树脂作为载体的水发泡注射方法

利用高吸水树脂作为载体的水发泡注射方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于聚合物材料的加工制造技术领域，具体设及一种利用高吸水树脂作为 载体的水发泡注射方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，由于隔音、隔热、吸震W及节省原材料等优点，聚合物发泡制品被广泛应 用。通常，发泡制品内部的泡孔是由塑料原料在成型过程中产生或外加某些气体而形成的。 按照泡孔形成及发泡剂类型的不同，可包括化学发泡、物理发泡及机械混合发泡等。运些方 法各有所长，但也均存在相应的限制。比如：化学发泡法利用化学发泡剂受热分解而产生气 体从而在制品内部形成大量的泡孔，达到节约原料的目的，该方法工艺简单，无须增加相应 的设备，从而易于操作，但也存在发泡剂的残留物等环境问题，其对加工溫度的区间也往往 限制较多。而物理发泡及机械混合发泡等不存在运些问题，但却需要相应的胆存及发泡设 备，从而为其应用带来了不便。
[0003] 水可W成为一种优良的发泡剂，即可W作为化学发泡剂参与化学反应而产生气 体，也可W靠自身加热而形成水蒸汽从而成为物理发泡剂。国际专利公开了一种利用水作 为发泡剂的发泡注射制品的生产制造方法。[化rngLS,PengJ.MethodofF油ricating anInjectionMoldedComponent[口'InternationalPatent,W02012/099640AL]该方法 利用水在高溫下沸腾汽化能转变为蒸汽的原理，将水作为物理发泡剂添加到普通的螺杆式 注射成型机中来生产发泡制品，在该过程中，可将氯化钢、氯化巧或氯化儘等无机物溶于水 中而成为成核剂。但运种方法的前提是所加工的树脂本身要易于吸水，因而，它在PC材料 中取得到了一定的应用效果，但想进一步提高吸水率仍很困难。同时，该方法对吸水率较低 的材料则更不易实现。另外，该方法的水含量的控制也很困难。
[0004] 要想实现水含量的较好控制，寻找更为合适的载体成为关键。美国OHIO州的研究 学者发现了一种利用活性炭作为水载体的发泡注射方法。[C油reraE化MulyanaR，Castro JM,LeeLJ,MinY.PressurizedWaterPelletsandSupercriticalNitrogenin InjectionMolding[J].JournalofAppliedPolymerScience,2013,127:3760-3767.]该 方法将具有吸附作用的活性炭成功的转变为水的载体并生产出相应的注射制品。但活性炭 的载水能力很有限，水的注入时间较长，否则注入过程中需要加压，运也增加了相关设备的 投入，它在加工中也容易吸附到设备周边，给生产环境带来了困扰，另外，活性炭本身为黑 色粉末，给制品颜色的控制带来了困难。
[0005] 寻找载水能力更强、适用范围更广、加工控制更加容易且负面效果较少的载体在 水发泡注射中仍显得较为重要。

【发明内容】

[0006] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种利用高吸水树脂 作为载体从而在普通注射机中生产水发泡注射制品的方法，该方法在不对普通注射机作任 何改动的情况下，即可方便生产出相应的发泡产品。
[0007] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种利用水作为发泡剂、高吸水树脂作 为载体从而在普通注射机中生产制品的方法，包括W下步骤：
[000引 （1)将高吸水树脂干燥处理；
[0009] (2)选择合适的热塑性塑料作为基体材料，所述基体材料与步骤（1)干燥后的高 吸水树脂混合后，加入微量水份，得到第一混合物料；
[0010] (3)将步骤（2)的第一混合物料通过塑料挤出机烙融、挤出、切粒后制得均匀的载 体母粒；
[0011] (4)将步骤（3)得到的载体母粒再次干燥处理；
[0012] (5)将蒸馈水喷洒到步骤（4)干燥后的载体母粒中，形成载水母粒；
[0013] (6)将步骤巧）的载水母粒加入欲加工的聚合物原料后，混合均匀制备成第二混 合物料；
[0014] (7)将步骤（6)的第二混合物料加入到塑料注射机中生产发泡注射制品。
[0015] 作为优选，步骤（1)使用的高吸水树脂的吸水能力在10~800倍之间。
[0016] 作为优选，所述步骤（2)中基体材料是欲加工的聚合物原料自身，或是和欲加工 的聚合物原料之间不产生负面效应的其它热塑性塑料。最好选择选择烙体指数在1~ 3g/10min之间的LD阳（低密度聚乙締）作为基体材料。运主要在于，LD阳的加工溫度范围 较宽，可W和较多的塑料原料混合使用，它能够在烙融塑化后和高吸水树脂快速粘连，另外 其在挤离挤出机机头后能够较快的冷却定型。
[0017] 作为优选，所述步骤（2)中高吸水树脂与基体材料质量之比为1 :9~19。
[001引作为优选，所述步骤（3)中普通塑料挤出机的烙体溫度在130~170°C，该溫度适 宜LDPE的烙融，并能使第一混合物料中的微量水份分解产生气泡。
[0019] 作为优选，所述步骤（2)中水与基体材料与高吸水树脂的混合物中的质量之比为 0. 05~0. 2 :1，该微量水份的主要好处在于，水份在后续的挤出机中受热分解产生少量泡 孔，该泡孔挤离机头后因压力变化会发生破裂，从而使高吸水树脂不会完全被基体材料包 覆，利于高吸水树脂在后续加工中的吸入水份及水份蒸发。
[0020] 作为优选，所述步骤（4)的干燥环节中，也需要根据高吸水树脂的含水情况，在 40~100°C的环境中干燥0. 2~10小时，干燥不足会影响载体母粒在整体材料中的含量比 例。
[0021] 作为优选，所述步骤巧）的蒸馈水与干燥后的载体母粒的质量之比为1 :〇. 25~ 4。水的含量过高，导致单个高吸水树脂吸入的水份过多，在后续加工中水份分解造成局部 产生的气体太多，不利于加工过程的稳定及后续产品的性能；水的含量过低，为达到合适的 发泡程度，则需要加入的载体母粒过高，也可能会带来一定的不利影响。
[0022] 作为优选，所述步骤化）中的载水母粒与聚合物原料的质量百分比为1 :9~99 ; 形成的第二混合物料中水的质量百分比为0.8~2wt%、高吸水树脂的质量百分比在0.2~ Iwt%之间、聚合物原料（含基体材料）的质量百分比在97~99wt%。其中，水的含量比 较关键，水的含量过大，将会因在注射机料筒内分解太多而致使物料流诞出喷嘴，增大了控 制难度，同时也会增大制品泡孔，制品质量减轻太多，不利于力学性能的提高；水的含量太 小，则会因产生的气量太小，制品只有局部得W发泡从而并不均匀。水的质量百分比控制在 0.8~2wt%的范围内能够满足于较多的应用。同时，高吸水树脂的含量也不应过高或过 低，如其含量过高，则在制品中残留较多，可能会影响到制品性能，而其含量较低，则水在物 料中较为集中，不利于后续泡孔的均匀产生。
[0023] 作为优选，所述步骤化）中的聚合物原料是单一的聚合物、聚合物复合物或聚合 物混合物中的一种。
[0024] 作为优选，所述步骤化）中欲加工的聚合物原料中可W加入无机物作为成核剂， 所述成核剂为高岭±、蒙脱±或滑石粉等无机物中的一种或几种。
[0025] 作为优选，在所述步骤（7)中单个注射过程中，烙体溫度、模具溫度、注射压力、注 射时间、保压压力、保压时间、冷却时间等均需要和欲加工原料及其加工过程相适应。同时， 因为需要将水受热分解来产生气体，其在注射机料筒内经历的总时间是一个重要因素。其 中烙体溫度、原料在注射机料筒中经历的总时间、保压压力及保压时间等最为关键。在本发 明中，邸式注射成型机中烙体溫度的设定可设定在170~280摄氏度之间，同时，为防止流