[发明专利]一种超高分子量聚乙烯微孔材料注塑成型模具及其成型方法

说明书

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯微孔材料注塑成型模具及成型方法，该成型模具包括型腔、组合浇道、型芯压缩机构和嵌套式脱模机构，采用该注塑成型模具，经物料熔融塑化阶段、合模阶段、“喷射流”注射充模阶段、压缩粘结成孔阶段、制品冷却定型阶段、开模阶段和制品脱模阶段组成的成型周期，可实现柱状、管状甚至更复杂形状的超高分子量聚乙烯微孔材料的注塑成型。

技术领域

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯微孔材料注塑成型模具及其成型方法，适用于超高分子量聚乙烯微孔材料的注塑成型，也适用于其他高分子材料的注射压缩成型。

背景技术

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是粘均分子量高达150万以上的线性结构聚乙烯，拥有优异的综合性能，具有其他工程塑料所无法比拟的抗冲击性、耐磨损性、耐化学腐蚀性、耐低温性、耐应力开裂、抗粘附能力、优良的电绝缘性、安全卫生及自润滑性等性能，且无毒、不易吸水、不易粘附、无表面吸引力，力学性能和化学性能独特。但超高分子量聚乙烯熔融时呈类固体的高粘弹态，粘度极高，成型加工特别困难。

目前超高分子量聚乙烯微孔材料的制备方法，主要有以下几种：颗粒烧结法、热致相分离法、无机物颗粒填充法、熔融挤压拉伸法、热致相分离法、添加致孔剂法、粉末烧结法等。这些成型方法有各自不同的成型机理，但是都存在一些自身的局限性，比如流程长、周期长、效率低、能耗高或环保性差等不足。目前超高分子量聚乙烯微孔滤芯成型采用传统的粉末烧结法间歇生产工艺，存在以人工操作为主、成型周期长、生产效率低、能耗高、劳动强度高等缺点。因此需要寻求更加高效、节能的新方法，注塑成型无疑是一种高效的成型方法。

利用超高分子量聚乙烯熔体在极高剪切速率下产生“喷射流”粉末颗粒的特性，使注塑机喷嘴高速射出的“喷射流”粉末颗粒在固定容积的注塑成型模具型腔内粘接堆积成孔隙结构。在这种常规注塑成型过程中，是通过高注射压力在成型过程中克服固定型腔的高阻力，推动“喷射流”粉末颗粒粘结和堆积成孔，因此会产生压力梯度，从而导致制品的结构和性能沿流动方向（制品的轴向）存在较大的梯度变化。而通过设计具有大流长比可变容积型腔的专用注塑模具，使“喷射流”粉末颗粒从喷嘴注入模具时，充入大容积的型腔空间，以减小“喷射流”粉末颗粒的充模流动阻力及其注射压力带来的压力梯度，然后缩小模具容积使得颗粒均匀受压而粘结，从而显著改善微孔结构制品的孔隙均匀性。

常规金属模具型腔，无法观察到熔体在模具型腔中的流动状态。为了了解超高分子量聚乙烯“喷射流”粉末颗粒在模具型腔内部的压缩粘结、堆积的动态成型演化过程，需要通过可视化技术，对模具型腔内部的运动进行在线观察。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种超高分子量聚乙烯微孔材料注塑成型模具及成型方法，该模具及成型方法能够改善超高分子量聚乙烯微孔结构制品的孔隙均匀性，成型复杂形状的微孔结构制品，并能对超高分子量聚乙烯“喷射流”粉末颗粒在模具型腔内部的压缩粘结、堆积的动态成型演化过程进行在线观察。

为了实现发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种超高分子量聚乙烯微孔材料注塑成型模具，包括型腔、组合浇道、型芯压缩机构和嵌套式脱模机构，所述组合浇道设置在型腔上方并与型腔相通，通过组合浇道可向型腔内喷射熔融物料；所述型腔底部设置有可更换的推件块，所述推件块在型芯压缩机构的推动下在型腔内部移动使型腔成为活动式型腔；所述嵌套式脱模机构设置在推件块的下方，用于推动推件块将型腔中已成型的微孔结构制品从型腔中顶出以取出制品。

所述组合浇道由设置在定模座板上的浇口套和设置在浇口固定板上可更换的浇口块组成，所述浇口套的出口与所述浇口块的入口相连接；所述浇口块出口端的进浇口为针状浇口；所述浇口块的圆柱体外壁装有加热圈。针状浇口有助于充模时提供极高剪切速率以形成微细的超高分子量聚乙烯“喷射流”粉末颗粒，加热圈用以防止熔融物料在浇口处提前冷却固化而阻塞针状浇口。