[发明专利]一种超支化聚合物-单聚合物复合材料制品注射成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超支化聚合物-单聚合物复合材料制品注塑成型方法，属于聚合物复合材料成型加工技术领域。

背景技术

复合材料是由两种或两种以上性质不同而互补的材料组成的、并被赋予新特性的结构材料，它具有比组成材料更优越的综合性能。在复合材料中，所有组成材料相互依赖，处于不可分割的状态，同时发挥着各自的作用。传统的复合材料，基体和增强材料使用的材料不同，给材料的回收带来了很大的困难，造成了资源的极大浪费，同时废弃的制品对环境带来了很大的污染。随着人们环保意识的不断提高，新型复合材料的设计必须考虑回收再利用的问题。此外，复合材料的基体和增强材料的粘接性直接影响基体与增强材料的微观状态和界面性能，界面性能又影响应力传递，必将影响其宏观力学性质。本发明所使用的复合材料为单聚合物复合材料(Single Polymer Composite SPC)以注射成型的方式成型制品在中国专利CN102529016A中有所涉及。但是，采用同种聚合物制成的基体和增强纤维织物进行注射成型制品时，遇到的最大难题是：熔融基体射入型腔时，其传递热量会使同种聚合物的增强纤维织物瞬间熔融，即基体和增强纤维织物的塑化熔融温差较低，导致最终增强纤维织物难以起到提高制品强度的效果。

发明内容

针对单聚合物注射成型的过程中同种聚合物熔融温度相差很小，基体在与增强纤维织物接触时将传递的热量使增强纤维织物熔融，致使增强纤维织物无法充分发挥其增强作用的问题，提出一种超支化聚合物-单聚合物复合材料制品注塑成型方法。本发明将超支化聚合物与同种聚合物共混造粒后应用注塑机将其射入含有同类聚合物的增强纤维织物的模具内，充分利用超支化聚合物的低温成型特性，扩大基体与增强纤维织物的加工温差，使得基体在射入模腔后传递的热量不会将增强纤维织物熔融，达到了增强制品强度的目的。同时，采用基体或同种聚合物增强纤维材料作为支撑体，可以将增强纤维织物很好地固定在型腔的任意位置，解决了增强纤维织物难以放置于型腔内的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种超支化聚合物-单聚合物复合材料制品注塑成型方法，具体步骤如下：

第一步：根据预成型制品的性能要求选择超支化聚合物与同种聚合物的混合体作为基体树脂原料以挤出机挤出并用切粒机造粒。双螺杆挤出机的螺杆转速可为35~50r/min，使挤出物料混合更为均匀。超支化聚合物的含量在2~10%。当需求制品具有较高的力学性能时，超支化聚合物的含量选较低值；当需求制品力学性能不高时，超支化聚合物的含量选较高值。当超支化聚合物含量较高时，基体与增强纤维织物的加工温差更大。挤出机应在同种聚合物加工温度以上进行，并保证此温度不会使得超支化聚合物产生化学变化。

第二步：将混合制造好的基体粒料加入注射机机筒中对基体加热使其熔融。注射机根据机筒的段数逐渐升温，由于基体采用超支化聚合物与同种材料高分子聚合物共混造粒而成，因此机筒的每段温度都可比同种聚合物的料筒加热温度降低10℃。根据型腔形状裁剪增强纤维织物，以同种材料制作支撑体将增强纤维织物固定在模腔内，合模。增强纤维的种类根据需要与成型的制品的强度需求进行选择，在单层增强纤维织物强度无法满足要求时，可选用双层或者多层增强纤维织物进行注射成型。

第三步：将高温氮气由高温气体入口快速通入型腔内，使得增强纤维织物表面熔融内部保持固相。高温氮气温度应该在增强纤维熔融温度以上，以保证数秒内高温氮气可使得增强纤维表面熔融。

第四步：将熔融基体快速射入带有增强纤维织物的模具型腔内，保压、冷却成型。注射速度注射、注射压力均可比同种聚合物的注射速度、注射压力低，保压与冷却可采用与同种聚合物的保压、冷却条件相同。

第五步：冷却成型后将制品取出，并将暴露在制品外部的支撑体裁剪掉，得到最终成品。

有益效果：

1.本发明一种超支化聚合物-单聚合物复合材料制品注射成型方法，通过使用超支化聚合物作为基体的一部分，利用超支化聚合物加工温度低于同种聚合物的加工温度这一特性，使得基体加工温度远低于增强纤维织物的熔融温度，在基体射入型腔内，熔融基体所传递的热量不足以使得增强纤维熔融，增强纤维保持了原有固相，即增强纤维织物在制品成型后保持其高强度特性，增强效果得到充分的发挥。