一种pp/ldpe超延展制品的水发泡注射成型方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及PP/LDPE超延展制品的水发泡注射成型方法，属于聚合物材料的加工 制造技术领域。
【背景技术】
[0002] 近年来，塑料制品被广泛应用，其中注射制品因生产适应性强、效率高、易于自动 化操作等特点占有重要比例。但随着能源特别是石油的紧缺，如何节约塑料原料导致了发 泡制品的产生与发展。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。与普通发泡制品相比，微孔发泡制品具有独特的微孔形态和优良的力 学性能，在包装、建筑、汽车工业、航天航空W及运动器材等行业中均有着广泛的应用。尽管 如此，由于微孔的存在，微孔制品和常规制品相比，其力学性能通常较低。不过，微孔制品的 力学性能也存在着较大差异，运种差异主要受微孔尺寸、密度及分布等泡孔结构参量的很 大影响。W注射成型为例，对具有良好泡孔结构的微孔制品而言，其基本趋势为，拉伸强度 和弯曲强度等均会下降，断裂伸长率也会下降，但也可W基本保持不变。如何能够提高所生 产微孔制品的力学性能，哪怕仅为某一方面的力学性能，一直是工业实践者所期望解决的 问题。
[0003] 作为两种常用的聚締控材料，聚丙締（P巧与低密度聚乙締（LDP巧可通过共 混实现优势互补，但PP/LDPE共混物常规注射制品的拉伸断裂伸长率通常低于纯PP或 LDPE的断裂伸长率，提高该共混物的延展性受到较多关注。近来，美国威斯康星大学的 研究者发现了一种利用微发泡注射机来生产PP/LDPE超延展性微发泡制品的方法[Sun X,KharbasΗ,PengJ,Turng,LS.Fabricationofsuperductilepolymericblendsusing microcellularinjectionmolding[J].ManufacturingLetters, 2014, 2:64 ~6引，运是 首次公开了一种利用材料微发泡来制得延展性明显超过常规注射制品的方法。
[0004] 事实上，按照微孔形成及发泡剂类型的不同，微发泡方法常可分为化学发泡、物理 发泡及机械混合发泡等。而利用微发泡注射机来生产微孔制品，属于物理发泡的一种，它多 采用超临界流体0?或C02)作为发泡剂，由于微发泡注射机具有专口的气体注入及胆存装 置，因而，该工艺较简单，控制方便，绿色环保，制品的质量稳定等。然而，运种方法受限于它 需要专用装置，提高了相应的设备费用及成本，运就给相应的生产带来不便。 阳〇化]由于水在常溫常压下极其胆存，而它在高溫下又可转变为气体，因而它事实上 是一种较理想的物理发泡剂。目前，国际专利已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。UumgLS,PengJ.MethodofF油ricatinganInjection MoldedComponent[C],InternationalPatent,W02012/099640Al.]该方法就利用水 在高溫下沸腾汽化并转变为水蒸汽的原理，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，它在聚碳 酸醋（PC)材料中取得到了较好的应用效果，但该方法对像聚丙締（P巧与低密度聚乙締 (LDP巧等吸水率较低的材料则更不易实现。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炭黑作为载体的发泡注射方 法。[CabreraED,MulyanaR,CastroJM,LeeLJ,MinY.PressurizedWaterPellets andSupercriticalNitrogeninInjectionMolding[J].JournalofAppliedPolymer Science, 2013, 127:3760-3767.]该方法针对聚苯乙締（P巧材料，将具有吸附作用的炭黑 成功的转变为水的载体并生产出相应的注射制品。
[0006] 而能否利用水作为发泡剂并辅W-种合适的载体，在普通注射成型机中获得PP/ LDPE超延展性制品仍不确定。因为，在常规注射成型机的料筒内含有一定水份的塑料原料 一方面受热转化为烙化，另一方面水会受热分解，从而形成"气~烙复合物"，运种气烙复合 物和普通的塑料烙体的注射、塑化等过程均具有较大的区别。目前的常规注射机并未考虑 到运种所加工原料的差异，因而其基本结构并不利于其生产具有较好微孔结构的制品。因 而在不改变设备装置的条件下，通过普通注射机来生产水发泡微孔制品会显得比较困难， 更不用说利用它来生产超延展性的微孔制品了，它对工艺条件控制的要求较高。
【发明内容】
[0007] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种PP/LDPE超延展制 品的水发泡注射成型方法，在不对普通注射机作任何改动的情况下，仅通过合适的载水量 及相应的工艺条件即可获得延展性比普通注射制品高3倍W上的产品。
[0008] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种PP/LDPE超延展制品的水发泡注 射成型方法，包括W下步骤：
[0009] (1)将活性炭和LDPE原料混合后通过普通塑料挤出机制得载体母粒；
[0010] (2)将PP与LD阳混合均匀，形成PP/LD阳复合料； W11] 做将步骤似的PP/LDPE复合料通过普通塑料挤出机烙融、挤出、切粒后制得均 匀的复合物；
[0012] (4)将步骤（1)所制备的载体母粒浸入水中，数小时后拱出渐干并适当干燥；
[0013] (5)将步骤（4)的载体母粒与步骤（3)所制备的复合物混合均匀形成混合物料；
[0014] (6)将混合物料加入到普通的邸式注射成型机中即可生产PP/LD阳微孔制品，其 中，邸式注射成型机中烙体溫度的设定在190~220°C之间，混合物料在注射机料筒中经历 的总时间保持在20秒~300秒之间，成型过程中的保压压力控制在5~15MPA之间，保压 时间控制在0. 5~3. 0秒之间。
[0015] 作为优选，所述步骤（1)中活性炭与LD阳质量之比为1 : (1~49)。
[0016] 作为优选，所述步骤似中LD阳与PP质量之比为1 : (2~5)。
[0017] 作为优选，所述步骤（4)干燥后的载体母粒中水的质量与载体母粒总质量之比为 (2 ~50) %。
[0018] 作为优选，所述步骤（5)最终形成的混合物料中水的质量与混合物料总质量之比 为（1. 0 ~2. 0) %。
[0019] 作为优选，所述步骤（6)邸式注射成型机中注射压力设定在50~180MPA之间，注 射时间设定在0. 5~5秒之间。
[0020] 通常，在单个注射过程中，烙体溫度、模具溫度、注射压力、注射时间、保压压力、保 压时间、冷却时间等均是影响制品品质的重要因素，同时，因为水分会受热转化气体的原 因，其在注射机料筒内经历的总时间也是一个重要因素。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 度的设定在190~220°C之间，同时，为防止流诞，关闭喷嘴部分的加热；混合物料在注射机 料筒中经历的总时间保持在20秒~300秒之间；保压压力控制在5~15MPA之间；保压时 间控制在0. 5~3. 0秒之间。另外，注射压力设定在50~180MPA之间，注射时间设定在 0. 5~5秒之间（注射行程完成后，注射动作即自动转为保压），模具溫度保持于30~80 摄氏度之间。
[0021] 所述步骤（1)中普通塑料挤出机的烙体溫度在150~180摄氏度。混合物料在注 射机料筒中经历的总时间保持在20秒~300秒之间。该时间范围可W满足大多数注射制 品的成型周期的要求。该时间过长，则水会因受热分解而较早转化为气体从而不利于随后 的发泡成型，而时间过快，水的分解不足，则难W得到相应的微孔制品。
[0022] 在所述步骤巧）中保压压力控制在5~15MPA之间，保压时间控制在0. 5~3秒 之间。该保压压力和保压时间和常规注射成型相比，明显程度较低（少）。该压力可W保证 物料在完全充满模具型腔之后又继续施加压力而达到少量的补缩的效果，同时，因为注入 到模具的物料因微发泡的作用，其泡孔在模具型腔内长大并继续压实物料，从而形成较均 匀的泡孔结构。如果保压压力过大或保