利用高吸水樹脂作為載體的水發(fā)泡注射方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于聚合物材料的加工制造技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種利用高吸水樹脂作為 載體的水發(fā)泡注射方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，由于隔音、隔熱、吸震W及節(jié)省原材料等優(yōu)點(diǎn)，聚合物發(fā)泡制品被廣泛應(yīng) 用。通常，發(fā)泡制品內(nèi)部的泡孔是由塑料原料在成型過(guò)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(jī)械混合發(fā)泡等。運(yùn)些方 法各有所長(zhǎng)，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(jiǎn)單，無(wú)須增加相應(yīng) 的設(shè)備，從而易于操作，但也存在發(fā)泡劑的殘留物等環(huán)境問(wèn)題，其對(duì)加工溫度的區(qū)間也往往 限制較多。而物理發(fā)泡及機(jī)械混合發(fā)泡等不存在運(yùn)些問(wèn)題，但卻需要相應(yīng)的膽存及發(fā)泡設(shè) 備，從而為其應(yīng)用帶來(lái)了不便。
[0003] 水可W成為一種優(yōu)良的發(fā)泡劑，即可W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W靠自身加熱而形成水蒸汽從而成為物理發(fā)泡劑。國(guó)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。[化rngLS,PengJ.MethodofF油ricating anInjectionMoldedComponent[口'InternationalPatent,W02012/099640AL]該方法 利用水在高溫下沸騰汽化能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝脑?，將水作為物理發(fā)泡劑添加到普通的螺桿式 注射成型機(jī)中來(lái)生產(chǎn)發(fā)泡制品，在該過(guò)程中，可將氯化鋼、氯化巧或氯化儘等無(wú)機(jī)物溶于水 中而成為成核劑。但運(yùn)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(jìn)一步提高吸水率仍很困難。同時(shí)，該方法對(duì)吸水率較低 的材料則更不易實(shí)現(xiàn)。另外，該方法的水含量的控制也很困難。
[0004] 要想實(shí)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(guó)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發(fā)泡注射方法。[C油reraE化MulyanaR，Castro JM,LeeLJ,MinY.PressurizedWaterPelletsandSupercriticalNitrogenin InjectionMolding[J].JournalofAppliedPolymerScience,2013,127:3760-3767.]該 方法將具有吸附作用的活性炭成功的轉(zhuǎn)變?yōu)樗妮d體并生產(chǎn)出相應(yīng)的注射制品。但活性炭 的載水能力很有限，水的注入時(shí)間較長(zhǎng)，否則注入過(guò)程中需要加壓，運(yùn)也增加了相關(guān)設(shè)備的 投入，它在加工中也容易吸附到設(shè)備周邊，給生產(chǎn)環(huán)境帶來(lái)了困擾，另外，活性炭本身為黑 色粉末，給制品顏色的控制帶來(lái)了困難。
[0005] 尋找載水能力更強(qiáng)、適用范圍更廣、加工控制更加容易且負(fù)面效果較少的載體在 水發(fā)泡注射中仍顯得較為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種利用高吸水樹脂 作為載體從而在普通注射機(jī)中生產(chǎn)水發(fā)泡注射制品的方法，該方法在不對(duì)普通注射機(jī)作任 何改動(dòng)的情況下，即可方便生產(chǎn)出相應(yīng)的發(fā)泡產(chǎn)品。
[0007] 技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一種利用水作為發(fā)泡劑、高吸水樹脂作 為載體從而在普通注射機(jī)中生產(chǎn)制品的方法，包括W下步驟：
[000引 （1)將高吸水樹脂干燥處理；
[0009] (2)選擇合適的熱塑性塑料作為基體材料，所述基體材料與步驟（1)干燥后的高 吸水樹脂混合后，加入微量水份，得到第一混合物料；
[0010] (3)將步驟（2)的第一混合物料通過(guò)塑料擠出機(jī)烙融、擠出、切粒后制得均勻的載 體母粒；
[0011] (4)將步驟（3)得到的載體母粒再次干燥處理；
[0012] (5)將蒸饋水噴灑到步驟（4)干燥后的載體母粒中，形成載水母粒；
[0013] (6)將步驟巧）的載水母粒加入欲加工的聚合物原料后，混合均勻制備成第二混 合物料；
[0014] (7)將步驟（6)的第二混合物料加入到塑料注射機(jī)中生產(chǎn)發(fā)泡注射制品。
[0015] 作為優(yōu)選，步驟（1)使用的高吸水樹脂的吸水能力在10~800倍之間。
[0016] 作為優(yōu)選，所述步驟（2)中基體材料是欲加工的聚合物原料自身，或是和欲加工 的聚合物原料之間不產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)的其它熱塑性塑料。最好選擇選擇烙體指數(shù)在1~ 3g/10min之間的LD陽(yáng)（低密度聚乙締）作為基體材料。運(yùn)主要在于，LD陽(yáng)的加工溫度范圍 較寬，可W和較多的塑料原料混合使用，它能夠在烙融塑化后和高吸水樹脂快速粘連，另外 其在擠離擠出機(jī)機(jī)頭后能夠較快的冷卻定型。
[0017] 作為優(yōu)選，所述步驟（2)中高吸水樹脂與基體材料質(zhì)量之比為1 :9~19。
[001引作為優(yōu)選，所述步驟（3)中普通塑料擠出機(jī)的烙體溫度在130~170°C，該溫度適 宜LDPE的烙融，并能使第一混合物料中的微量水份分解產(chǎn)生氣泡。
[0019] 作為優(yōu)選，所述步驟（2)中水與基體材料與高吸水樹脂的混合物中的質(zhì)量之比為 0. 05~0. 2 :1，該微量水份的主要好處在于，水份在后續(xù)的擠出機(jī)中受熱分解產(chǎn)生少量泡 孔，該泡孔擠離機(jī)頭后因壓力變化會(huì)發(fā)生破裂，從而使高吸水樹脂不會(huì)完全被基體材料包 覆，利于高吸水樹脂在后續(xù)加工中的吸入水份及水份蒸發(fā)。
[0020] 作為優(yōu)選，所述步驟（4)的干燥環(huán)節(jié)中，也需要根據(jù)高吸水樹脂的含水情況，在 40~100°C的環(huán)境中干燥0. 2~10小時(shí)，干燥不足會(huì)影響載體母粒在整體材料中的含量比 例。
[0021] 作為優(yōu)選，所述步驟巧）的蒸饋水與干燥后的載體母粒的質(zhì)量之比為1 :〇. 25~ 4。水的含量過(guò)高，導(dǎo)致單個(gè)高吸水樹脂吸入的水份過(guò)多，在后續(xù)加工中水份分解造成局部 產(chǎn)生的氣體太多，不利于加工過(guò)程的穩(wěn)定及后續(xù)產(chǎn)品的性能；水的含量過(guò)低，為達(dá)到合適的 發(fā)泡程度，則需要加入的載體母粒過(guò)高，也可能會(huì)帶來(lái)一定的不利影響。
[0022] 作為優(yōu)選，所述步驟化）中的載水母粒與聚合物原料的質(zhì)量百分比為1 :9~99 ; 形成的第二混合物料中水的質(zhì)量百分比為0.8~2wt%、高吸水樹脂的質(zhì)量百分比在0.2~ Iwt%之間、聚合物原料（含基體材料）的質(zhì)量百分比在97~99wt%。其中，水的含量比 較關(guān)鍵，水的含量過(guò)大，將會(huì)因在注射機(jī)料筒內(nèi)分解太多而致使物料流誕出噴嘴，增大了控 制難度，同時(shí)也會(huì)增大制品泡孔，制品質(zhì)量減輕太多，不利于力學(xué)性能的提高；水的含量太 小，則會(huì)因產(chǎn)生的氣量太小，制品只有局部得W發(fā)泡從而并不均勻。水的質(zhì)量百分比控制在 0.8~2wt%的范圍內(nèi)能夠滿足于較多的應(yīng)用。同時(shí)，高吸水樹脂的含量也不應(yīng)過(guò)高或過(guò) 低，如其含量過(guò)高，則在制品中殘留較多，可能會(huì)影響到制品性能，而其含量較低，則水在物 料中較為集中，不利于后續(xù)泡孔的均勻產(chǎn)生。
[0023] 作為優(yōu)選，所述步驟化）中的聚合物原料是單一的聚合物、聚合物復(fù)合物或聚合 物混合物中的一種。
[0024] 作為優(yōu)選，所述步驟化）中欲加工的聚合物原料中可W加入無(wú)機(jī)物作為成核劑， 所述成核劑為高嶺±、蒙脫±或滑石粉等無(wú)機(jī)物中的一種或幾種。
[0025] 作為優(yōu)選，在所述步驟（7)中單個(gè)注射過(guò)程中，烙體溫度、模具溫度、注射壓力、注 射時(shí)間、保壓壓力、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間等均需要和欲加工原料及其加工過(guò)程相適應(yīng)。同時(shí)， 因?yàn)樾枰獙⑺軣岱纸鈦?lái)產(chǎn)生氣體，其在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)歷的總時(shí)間是一個(gè)重要因素。其 中烙體溫度、原料在注射機(jī)料筒中經(jīng)歷的總時(shí)間、保壓壓力及保壓時(shí)間等最為關(guān)鍵。在本發(fā) 明中，邸式注射成型機(jī)中烙體溫度的設(shè)定可設(shè)定在170~280攝氏度之間，同時(shí)，為防止流