[發(fā)明專利]一種以水作發(fā)泡劑生產(chǎn)長玻纖增強聚丙烯發(fā)泡注射制品的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610060142.6
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105694206B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周應(yīng)國;吳海宏;蘇北
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L23/06;C08K13/04;C08K7/14;C08K3/34;C08K3/04;C08J9/12;B29C45/78;B29C45/77;B29C47/92;C08J3/22
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 李曉靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚合物材料的加工制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以水作發(fā)泡劑生產(chǎn)長玻纖增強聚丙烯發(fā)泡注射制品的方法。

背景技術(shù)

相對于常規(guī)聚丙烯制品，玻纖增強聚合物制品具有力學(xué)性能高、導(dǎo)電性可調(diào)、重量輕、容易成型等一系列優(yōu)點，因而其在電子信息、電磁屏蔽、汽車制造等領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴大，其中，因生產(chǎn)率高、制品形狀、尺寸精確等，注射制品占有較大的比例。其中，依據(jù)纖維的長度等，可將其分為長纖增強、短纖增強、以及連續(xù)纖維增強等。長纖增強聚合物復(fù)合材料是指纖維長度大于5mm，長徑比大于500的非連續(xù)纖維增強復(fù)合材料。與短纖維增強復(fù)合材料相比，由于纖維長徑比，纖維在聚合物基體中易形成三維搭接骨架結(jié)構(gòu)，其力學(xué)性能較相同纖維含量的短纖維增強聚合物提高80％以上，在輕量化制造中有廣闊的應(yīng)用前景。

同時，在具體制品的成型加工過程中，玻纖，尤其是長玻纖，容易在充模過程中發(fā)生斷裂，從而減少了纖維的作用。為了防止玻纖的斷裂，在注射過程中一般采用低速低壓的注射、塑化及保壓等，這并不利于制品力學(xué)性能的進一步提高，同時，制品會因保壓不足而出現(xiàn)表面缺陷。近年來，由于隔音、隔熱、吸震以及節(jié)省原材料等優(yōu)點，聚合物發(fā)泡制品被廣泛應(yīng)用。而發(fā)泡制品利用氣體進行保壓則可能會解決這類問題。

通常，發(fā)泡制品內(nèi)部的泡孔是由塑料原料在成型過程中產(chǎn)生或外加某些氣體而形成的。按照泡孔形成及發(fā)泡劑類型的不同，可包括化學(xué)發(fā)泡、物理發(fā)泡及機械混合發(fā)泡等。這些方法各有所長，但也均存在相應(yīng)的限制。比如：化學(xué)發(fā)泡法利用化學(xué)發(fā)泡劑受熱分解而產(chǎn)生氣體從而在制品內(nèi)部形成大量的泡孔，達(dá)到節(jié)約原料的目的，該方法工藝簡單，無須增加相應(yīng)的設(shè)備，從而易于操作。國內(nèi)專利[王濱,吳汾,蔣頂軍,汪信.一種長玻纖增強聚丙烯微發(fā)泡材料及其制備方法[C].中國發(fā)明專利，申請?zhí)朇N201410432743]公開了一種利用化學(xué)發(fā)泡劑制備纖維增強聚丙烯發(fā)泡材料的方法，但也存在發(fā)泡劑的殘留物等環(huán)境問題，其對加工溫度的區(qū)間也往往限制較多。

物理發(fā)泡及機械混合發(fā)泡等不存在這些問題，國內(nèi)專利[宋偉華.一種玻纖增強聚丙烯微發(fā)泡材料、制備方法及其應(yīng)用[C].中國發(fā)明專利，授權(quán)號CN102675734B]公開了一種利用超臨界流體作為物理發(fā)泡法制備纖維增強聚丙烯發(fā)泡材料的方法，但該方法引入的超臨界流體需要相應(yīng)的貯存裝置及專用的微發(fā)泡注射成型設(shè)備，從而為其應(yīng)用帶來了不便。

水可以成為一種優(yōu)良的發(fā)泡劑，即可以作為化學(xué)發(fā)泡劑參與化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生氣體，也可以靠自身加熱而形成水蒸汽從而成為物理發(fā)泡劑。國際專利公開了一種利用水作為發(fā)泡劑的發(fā)泡注射制品的生產(chǎn)制造方法。[Turng LS,Peng J.Method of Fabricating an Injection Molded Component[C],International Patent,WO2012/099640A1.]該方法利用水在高溫下沸騰汽化能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝脑恚瑢⑺鳛槲锢戆l(fā)泡劑添加到普通的螺桿式注射成型機中來生產(chǎn)發(fā)泡制品，在該過程中，可將氯化鈉、氯化鈣或氯化錳等無機物溶于水中而成為成核劑。但這種方法的前提是所加工的樹脂本身要易于吸水，因而，它在PC材料中取得到了一定的應(yīng)用效果，但想進一步提高吸水率仍很困難。同時，該方法對吸水率較低的材料則更不易實現(xiàn)。另外，該方法的水含量的控制也很困難。

要想實現(xiàn)水含量的較好控制，尋找更為合適的載體成為關(guān)鍵。美國OHIO州的研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)了一種利用活性炭作為水載體的注射方法[Cabrera ED,Mulyana R,Castro JM,Lee LJ,Min Y.Pressurized Water Pellets and Supercritical Nitrogen in Injection Molding[J].Journal of Applied Polymer Science,2013,127:3760-3767.]，該方法被證實能夠適用于TOP及PS材料。但通過普通注射機對長玻纖增強聚丙烯材料進行發(fā)泡成型是比較困難的，其主要在于防止纖維的斷裂從而達(dá)到力學(xué)性能的最優(yōu)化和實現(xiàn)水發(fā)泡的控制兩者是相互矛盾的。一般的，防止纖維的斷裂要求材料經(jīng)歷較低的剪切，從而注射及塑化均要求慢速；水發(fā)泡的控制則要求水在合適的時候正好全部分解成為氣體形成氣熔混合物并順利充入模具內(nèi)，在配合注射機的動作時，氣熔混合物也很容易自動從料筒前方流出或噴出；因而，實現(xiàn)兩者的平衡需要材料自身特性、發(fā)泡特性、時間、壓力及溫度等諸多因素的合適配合。因而該方法對于長玻纖增強聚丙烯材料的適用性仍不清楚。