[發明專利]超高分子量聚乙烯塑化注射成型方法及裝備

在審

• 申請號: 201611126572.X
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106626221A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 楊衛民;鑒冉冉;謝鵬程;丁玉梅
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B29C45/03
• 分類號: B29C45/03;B29C45/46;B29C45/17;B29K23/00
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技術領域

本發明屬于先進材料加工技術領域，涉及一種超高分子量聚乙烯高效塑化注射成型方法及裝備。

背景技術

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)是一種線型結構的具有優異綜合性能的熱塑性工程塑料。由于超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)熔融狀態的粘度高達10⁸Pa·s，流動性極差，其熔體流動速率幾乎為零，這使超高分子量聚乙烯的臨界剪切速率極低，在很低的剪切速率下就會產生熔體破裂，所以很難用一般的機械加工方法進行加工。目前，通過對普通加工設備的改造，已使超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)由最初的壓制-燒結成型發展為擠出、吹塑和注射成型以及其它特殊方法的成型。此外，還可以通過對超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)進行改性，如高分子原位復合技術、聚合填充等提高其加工時的流動性。

在專利“一種擠出超高分子量聚乙烯的機筒”(專利號：201310315216.2)中提出將擠出機機筒采用溝槽結構，并在其上設置銷釘，銷釘外安裝有銅套，可以增加物料與機筒的摩擦力，從而保持很強的正向輸送能力，易于塑化和混料。在專利“一種擠出超高分子量聚乙烯的螺桿”(專利號：201310315576.2)中公開了一種UHMW-PE專用螺桿，在擠出螺桿上設置銷釘和屏障頭，螺桿轉速和剪切速率均較低，并且對螺桿壓縮比進行了優化處理，使得其對物料的均化效果好，可以避免熔體破裂和超高分子量聚乙烯的降解，防止螺槽內物料堵塞。

但是，UHMWPE注射成型工藝發展較模壓、螺桿擠出慢，主要受限于國內注塑級UHMWPE專用料的缺乏及市場需求，UHMWPE專用注射機發展緩慢。

發明內容

為解決超高分子量聚乙烯加工過程中流動性差等問題，本發明提出一種超高分子量聚乙烯高效塑化注射成型方法及裝備。

為實現上述目的，本發明提出超高分子量聚乙烯塑化注射成型方法為通過疊層復合成型在超高分子量聚乙烯的外表面覆上分子量低的聚乙烯，如低密度聚乙烯，改善物料與流道型腔接觸處的摩擦力，有效解決熔體打滑現象，提高其流動性，并且保留超高分子量聚乙烯的優異性能。具體步驟如下：

第一步，兩臺塑化擠出裝置分別對較低分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯進行塑化，采用超聲等強場對超高分子量聚乙烯塑化；

第二步，通過口模疊層包覆，制備表面覆蓋有較低分子量聚乙烯層的超高分子量聚乙烯；

第三步，注射成型。

為實現上述技術方案，本發明超高分子量聚乙烯塑化注射成型裝備主要由兩臺塑化擠出裝置、口模、擠出注射連接裝置、注射裝置、注射模具等組成。其中，一臺塑化擠出裝置為較低分子量聚乙烯塑化裝置，另一臺塑化擠出裝置為超高分子量聚乙烯塑化裝置。擠出注射連接裝置主要包括熔體通道、中轉儲料筒裝置、轉閥裝置。中轉儲料筒裝置可儲存及釋放口模流出的熔體，轉閥裝置實現熔體通道的開合，為連續擠出與間歇注塑的轉變提供緩沖。

兩臺塑化擠出裝置分別對較低分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯進行高效塑化，熔融的較低分子量聚乙烯通過分流棱進入口模與芯棒形成的環形流道，在口模出口處與超高分子量聚乙烯形成環形包覆結構，其中超高分子量聚乙烯處于中間，較低分子量聚乙烯位于外表面，然后經擠出注射連接裝置由注射裝置進入注射模具，成型制品。

本發明超高分子量聚乙烯塑化注射成型裝備中經過口模形成包覆結構的內外層厚度可根據實際制品要求設計口模與芯棒間隙及流道。一般情況下，中間超高分子量聚乙烯厚度較大，占整個材料比重高，以充分利用其優異的綜合性能。

本發明的有益效果是：將較低分子量聚乙烯包覆在超高分子量聚乙烯外表面，無需購買昂貴的注塑機UHMWPE專用料，包覆結構可有效改善物料與流道型腔接觸處的摩擦力，解決熔體打滑現象，提高其流動性，并保留超高分子量聚乙烯的優異綜合性能。

附圖說明

圖1是本發明超高分子量聚乙烯塑化注射成型裝備的結構示意圖。

圖中：1.塑化擠出裝置，2.中轉儲料筒裝置，3.轉閥裝置，4.注射裝置，5.注射模具。

具體實施方式

本發明超高分子量聚乙烯塑化注射成型方法為，通過疊層復合成型在超高分子量聚乙烯的外表面覆上分子量低的聚乙烯，如低密度聚乙烯，形成包覆結構。具體步驟如下：

第一步，兩臺塑化擠出裝置分別對較低分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯進行塑化，采用超聲等強場對超高分子量聚乙烯塑化。超高分子量聚乙烯塑化擠出裝置還可以是柱塞式擠出機或雙螺桿擠出機，能夠使超高分子量聚乙烯均勻塑化進入口膜；