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微孔注射聚丙烯的結構調整
  來源：塑料工程師學會北京分會   瀏覽次數：6205  發布時間：2016年09月22日 10:19:39
[導讀] 一種新的微孔注射工藝，利用芯後退模具的氣體反壓和運動使低密度聚丙烯部件具有受到良好控製的細胞結構。因為聚合物結構泡沫良


       一種新的微孔注射工藝，利用芯後退模具的氣體反壓和運動使低密度聚丙烯部件具有受到良好控製的細胞結構。
 

因為聚合物結構泡沫良好的機械性能和輕量化而對其感興趣的商業和工業與日俱增。注射發泡過程產生具有封閉外皮和泡沫芯的核-殼結構，提供了對注塑部件的製造尤為有用的若幹優勢（例如，良好的尺寸穩定性和降低的製造時間）。通過調節冷卻過程（例如模具溫度），實心外表層的厚度可以得到控製。然而，所得到的產品通常有著嚴重的表麵缺陷和非均質的細胞形態。
 

微孔注射成型可以通過將化學發泡劑（CBA）以粒料形式直接加入料鬥，從而引起發泡行為來進行。發泡階段模具型芯測被拉回的芯後退法在領域內比較先進，它可以控製發泡膨脹比。另外，模腔內部的氣體反壓（GCP）可以在填充時用於防止過早發泡，從而提高注入部件的表麵質量。但是，關於在注入樣品的表麵和細胞形態上不同的聚合物製劑，CBA的類型，注入參數和GCP值的組合影響的信息比較缺乏。

      為了定義產生出均勻的具有良好的表麵質量的發泡結構的最有效方法，我們進行了泡沫注入樣品的深層形態分析。我們使用不同的聚丙烯配方、CBA和注入參數來製作樣品。然後我們量化發泡部分的形態，利用圖像分析研究樣品的表麵。
 

我們使用了三種不同類型的聚丙烯的樣品製造：純聚丙烯（PP-1），用重量分數7%的滑石填充的聚丙烯（PP-2），以及用重量分數12%的礦物（7％滑石和5％鎂纖維）填充的聚丙烯（PP-3）。我們還使用了兩種不同的吸熱CBA。這些發泡劑分別是與70％（重量）的檸檬酸（CBA-1）或70％（重量）的碳酸氫鈉（CBA-2）混合的聚乙烯類化合物。
 

注塑部件的最終密度在0.5和0.6g/cm3之間，這決定於芯後退開口1.2到1.5mm的改變。零件的外表皮厚度一般為350-400μm。當注射時間增加時，表皮厚度幾乎保持不變。圖1顯示了注射時間（0.4和1.5秒）對PP-3 + CBA-1的細胞結構的影響。但是細胞形狀的不再是球形，厚度也會發生變化。GCP對細胞形態的影響是可以忽略不計，但是當使用上述2.5MPa時表麵有顯著改善（參見圖2）

圖1. 注射時間（tinj）對聚丙烯（PP）複合材料形態的影響。這些樣品包括用重量分數7%的滑石和5％鎂纖維以及與70％（重量）的檸檬酸（CBA-1）混合的聚乙烯基化合物填充的聚丙烯（PP-3）。


圖2. 氣體反壓（GCP）值對純聚丙烯（PP-1）和CBA-1注射樣品表麵的影響。
聚丙烯配方對模製部件的質量有相當大的影響。PP-1和PP-2的孔徑均勻，但鎂纖維在PP-3的存在下引發了不均勻的蜂窩結構，核心細胞也較大。用CBA-2注射的樣品相對於CBA-1表現出較低的小區半徑（40微米）。聚丙烯配方和CBA類型對細胞結構的影響示於圖3中，表1中提供了從圖像分析中獲得的形態參數。


圖3. 顯示PP配方和CBA類型影響的光學顯微照片。CBA-2：與70％（重量）的碳酸氫鈉（CBA-2）混合的聚乙烯類化合物。

      表1. 不同配方製成部件的形態參數。PP-2：填充重量分數7%滑石粉的聚丙烯。


 

      我們已經表明，結合中等GCP值，芯後退運動和CBA的使用相比經典發泡注射可以獲得更均勻結構的低密度樣品（0.5-0.6g/cm3）。泡沫結構可通過改變製劑的PP（填料和纖維），CBA的類型與注射參數來控製。這種技術由於其更低重量和良好機械性能的結合將會在汽車行業大有用途。在我們研究的下一個階段，我們打算分析複雜零件的微注射工藝，並使用新的配方和CBA。