[發(fā)明專利]一種超支化聚合物-單聚合物復(fù)合材料制品注射成型方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310153096.0
• 申請日: 2013-04-27
• 公開（公告）號: CN103192537A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝鵬程;常樂;焦志偉;安瑛;丁玉梅;楊衛(wèi)民
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學
• 主分類號: B29C70/48
• 分類號: B29C70/48;B29C70/54;B29B9/06
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超支化聚合物-單聚合物復(fù)合材料制品注塑成型方法，屬于聚合物復(fù)合材料成型加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

復(fù)合材料是由兩種或兩種以上性質(zhì)不同而互補的材料組成的、并被賦予新特性的結(jié)構(gòu)材料，它具有比組成材料更優(yōu)越的綜合性能。在復(fù)合材料中，所有組成材料相互依賴，處于不可分割的狀態(tài)，同時發(fā)揮著各自的作用。傳統(tǒng)的復(fù)合材料，基體和增強材料使用的材料不同，給材料的回收帶來了很大的困難，造成了資源的極大浪費，同時廢棄的制品對環(huán)境帶來了很大的污染。隨著人們環(huán)保意識的不斷提高，新型復(fù)合材料的設(shè)計必須考慮回收再利用的問題。此外，復(fù)合材料的基體和增強材料的粘接性直接影響基體與增強材料的微觀狀態(tài)和界面性能，界面性能又影響應(yīng)力傳遞，必將影響其宏觀力學性質(zhì)。本發(fā)明所使用的復(fù)合材料為單聚合物復(fù)合材料(Single?Polymer?Composite?SPC)以注射成型的方式成型制品在中國專利CN102529016A中有所涉及。但是，采用同種聚合物制成的基體和增強纖維織物進行注射成型制品時，遇到的最大難題是：熔融基體射入型腔時，其傳遞熱量會使同種聚合物的增強纖維織物瞬間熔融，即基體和增強纖維織物的塑化熔融溫差較低，導致最終增強纖維織物難以起到提高制品強度的效果。

發(fā)明內(nèi)容

針對單聚合物注射成型的過程中同種聚合物熔融溫度相差很小，基體在與增強纖維織物接觸時將傳遞的熱量使增強纖維織物熔融，致使增強纖維織物無法充分發(fā)揮其增強作用的問題，提出一種超支化聚合物-單聚合物復(fù)合材料制品注塑成型方法。本發(fā)明將超支化聚合物與同種聚合物共混造粒后應(yīng)用注塑機將其射入含有同類聚合物的增強纖維織物的模具內(nèi)，充分利用超支化聚合物的低溫成型特性，擴大基體與增強纖維織物的加工溫差，使得基體在射入模腔后傳遞的熱量不會將增強纖維織物熔融，達到了增強制品強度的目的。同時，采用基體或同種聚合物增強纖維材料作為支撐體，可以將增強纖維織物很好地固定在型腔的任意位置，解決了增強纖維織物難以放置于型腔內(nèi)的問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

一種超支化聚合物-單聚合物復(fù)合材料制品注塑成型方法，具體步驟如下：

第一步：根據(jù)預(yù)成型制品的性能要求選擇超支化聚合物與同種聚合物的混合體作為基體樹脂原料以擠出機擠出并用切粒機造粒。雙螺桿擠出機的螺桿轉(zhuǎn)速可為35~50r/min，使擠出物料混合更為均勻。超支化聚合物的含量在2~10%。當需求制品具有較高的力學性能時，超支化聚合物的含量選較低值；當需求制品力學性能不高時，超支化聚合物的含量選較高值。當超支化聚合物含量較高時，基體與增強纖維織物的加工溫差更大。擠出機應(yīng)在同種聚合物加工溫度以上進行，并保證此溫度不會使得超支化聚合物產(chǎn)生化學變化。

第二步：將混合制造好的基體粒料加入注射機機筒中對基體加熱使其熔融。注射機根據(jù)機筒的段數(shù)逐漸升溫，由于基體采用超支化聚合物與同種材料高分子聚合物共混造粒而成，因此機筒的每段溫度都可比同種聚合物的料筒加熱溫度降低10℃。根據(jù)型腔形狀裁剪增強纖維織物，以同種材料制作支撐體將增強纖維織物固定在模腔內(nèi)，合模。增強纖維的種類根據(jù)需要與成型的制品的強度需求進行選擇，在單層增強纖維織物強度無法滿足要求時，可選用雙層或者多層增強纖維織物進行注射成型。

第三步：將高溫氮氣由高溫氣體入口快速通入型腔內(nèi)，使得增強纖維織物表面熔融內(nèi)部保持固相。高溫氮氣溫度應(yīng)該在增強纖維熔融溫度以上，以保證數(shù)秒內(nèi)高溫氮氣可使得增強纖維表面熔融。

第四步：將熔融基體快速射入帶有增強纖維織物的模具型腔內(nèi)，保壓、冷卻成型。注射速度注射、注射壓力均可比同種聚合物的注射速度、注射壓力低，保壓與冷卻可采用與同種聚合物的保壓、冷卻條件相同。

第五步：冷卻成型后將制品取出，并將暴露在制品外部的支撐體裁剪掉，得到最終成品。

有益效果：

1.本發(fā)明一種超支化聚合物-單聚合物復(fù)合材料制品注射成型方法，通過使用超支化聚合物作為基體的一部分，利用超支化聚合物加工溫度低于同種聚合物的加工溫度這一特性，使得基體加工溫度遠低于增強纖維織物的熔融溫度，在基體射入型腔內(nèi)，熔融基體所傳遞的熱量不足以使得增強纖維熔融，增強纖維保持了原有固相，即增強纖維織物在制品成型后保持其高強度特性，增強效果得到充分的發(fā)揮。