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PE及复合材料的滚塑加工知识

点击次数:1659次  更新时间:2017-09-18

聚乙烯是由乙烯进行加聚而成的高分子化合物。根据聚合条件的不同实际分子量从l万至几百万不等。zui先发明的聚乙烯是采用高压法获得的低密度聚乙烯,其比重为0.9l0-0.925g/cm3。随后由低压及中压法获得的聚乙烯比重为0.94l-0.965g/cm3,称为高密度聚乙烯。聚乙烯为白色蜡状半透明材料,柔而韧,稍能伸长,,易燃,燃烧时熔融滴落,发出石蜡燃烧时的气味。聚乙烯的性能与其分子量有关,也与其结晶度有关。

  

  聚乙烯的很多机械性能都决定于材料的密度和熔融数。从低密度聚乙烯到高密度聚乙烯,其密度在0.90-0.96g/cm3范围内变化。聚乙烯的熔融数(熔体流动数)变化范围很,可从0.3到25.0以上。聚乙烯的很多重要性能都随着密度和熔融数而变化。

  

  聚乙烯材料的玻璃化温度较低,为125℃,但在较宽的温度范围内,能保持它的机械性能。线性高分子量聚乙烯的平衡熔点为137℃,但般很难达到平衡点,通常在加工时的熔点范围为132—135℃。聚乙烯的着火温度是340℃,自燃温度是349℃,其尘埃的着火温度是450℃。聚乙烯的熔融数决定于其分子量的小。不同分子量的聚乙烯材料混合时,其熔融数也按定的规律取其定的值。

  

  聚乙烯水,在高湿度或水中物理性能不变。浓硫酸、浓硝酸及其他剂会缓慢侵蚀聚乙烯。在脂肪烃、芳烃和氯代烃中,聚乙烯会发生溶胀现象,但溶胀剂挥发后能恢复原来的性能。在60℃以下,聚乙烯能多数溶剂,但温度高于70℃时烃类的溶剂会迅速侵蚀聚乙烯。当温度继续升高时,聚乙烯会溶解在某些溶剂中。从溶液中分离出来的聚乙烯,经冷却后根据温度的不同形成糊状或胶态。

  

  聚乙烯容易光、热、臭分解和卤化反应。由于上的惰性和表面的非性,聚乙烯很难粘接,很难印刷。但经过剂、火焰和电晕放电理后,聚乙烯会有的粘接性及印刷性能。

  

  聚乙烯经受辐射时会发生交联、断链及形成不饱和基团等反应,但主要的反应是交联。在惰性气体中辐照聚乙烯时,会产生氢气的溢出而失重;在空气中辐照聚乙烯,则由于气的加入而使其增重。辐照之后在聚乙烯分子中增加了不饱和基团,导致稳定性的降低。受辐照时聚乙烯的交联反应胜过断链和形成不饱和基闭的反应,交联反应可以提高聚乙烯的侯性,因而经辐照的聚乙烯制品比未经辐照的聚乙烯制品具有的候性。

  

  聚乙烯在空气个受气的作用而缓慢降解,这个过程会由于热、和高能辐射的作用而加速。降解老化的表征是制品褪色、发脆,直至损坏。碳黑对聚乙烯有显著的光屏蔽作用,加入2%的碳黑可以有地提高聚乙烯制品的使用。除了碳黑之外,在聚乙烯中加入某些吸收剂,也能起到老化作用。

  

  聚乙烯塑料导热性能差,为了使在滚塑过程中热量能够较快地传入塑料粉末颗粒的部体积内,用作滚塑的聚乙烯粉末颗粒尺寸应满足定的要求。颗粒越小,热量越容易传入,材料的温度就越容易达到其熔点。但颗粒过小时,材料则易吸湿结块,不利于在模具内的翻滚运动。在场上买到的聚乙烯塑料往往是粒料,需要把它磨碎、过筛,才能满足滚塑工艺要求。

  

  聚乙烯是种韧性较高的塑料,当采用通常的磨碎机加工时,其粒料会被撕拉成不利于再次进行磨碎的形状。聚乙烯粒料的粉碎需要门的高速切碎设备。

  

  聚乙烯滚塑工艺过程中的关键要素控制

  

  1、脱模剂

  

  在滚塑工艺过程的加热阶段,在聚乙烯粉末或熔体与模具内表面的分界面上,由于表面的作用会发生或物理粘接。当模具内表面有部缺陷时,聚乙烯熔体会流进这些缺陷而形成部嵌入。这将使冷却之后的制品难以从模具中取出。为了避上述情况的发生,需要在模具内表面涂层热稳定的材料以止粘联,这类材料称为脱模剂。工业用脱模剂有很多种,聚乙烯的滚塑工艺对脱模剂有较高的要求,主要是热性能的要求。油类、蜡和硅油是常用的脱模剂,但它们需要每次加料前涂次,故称为次性脱模剂。这类脱模剂成本较低,脱模果很好,但易于迁移到制品表面影响其表面性能。交联硅烷是种半*性的脱模剂,它不需要频繁的涂抹,不会发生迁移现象,不会受温度变化的影响,具有较好的脱模果,但成本较高。

  

  在模具型腔表面复合层聚四气乙烯薄层(就像售的不粘锅那样)可获得*性的脱模果,聚四氟乙烯属于*性脱模剂。

  

  2、温度控制

  

  聚乙烯的滚塑上艺过程有个殊的现象:在粉末熔融过程中,粉末颗粒之间滞留的空气形成了气泡,随着加热过程的持续、这些气泡又消失了。进步的研究表明,这些气泡的消失并非由于它们在浮力的作用下移向熔体的自由面,而是因为气泡中的空气逐渐融合在熔融的塑料熔体中。实验表明当温度升至150℃时,聚乙烯熔体中形成了不同尺寸的气泡。由于聚乙烯熔体粘度很,气泡的浮力不足以把气泡推向自由面。当温度升至200℃时,所有的气泡都消失了。因此,对于聚乙烯的滚塑来说,地控制加热过程对消除聚乙烯制品中的气泡,提高产品质量有重要的意义。由于滚塑的加热有时会较长,别是制品壁较厚时。可能会持续半小时到小时以上。这时就要求采取措施以止材料在加热过程个的热和材料性能的降低,通常在聚乙烯塑料中加入剂可达到预的目的。但是,当聚乙烯材料被加热到过高的温度或加热过长时,剂并不能止材料的。当制品厚度较需要加热较长的时,必须降低加热温度。如果利用提高温度来缩短加热,则有可能因气泡中的空气来不及消失而使气泡保留下来。当聚乙烯塑料被加热到熔融状态时,材料将经历个从结晶态向熔体转化的过程,这正是聚乙烯颗粒开始熔化变软时所发生的过程。它先出现在和模具内壁接触的层材料,形成个均匀的熔融材料层。然后,逐渐向内层扩展,直到截面变成塑料熔体为止。接下来是继续加热使气泡逐渐消失的过程。这过程的温度控制和控制需要调节。

  

  3、冷却过程

  

  在冷却过程中,聚乙烯熔体的温度将从200℃降至接近室温,聚乙烯的分子将从序的状态转变为较为有序的晶态。结晶的过程需要定的,结晶的速度和聚乙烯熔体的粘度有关。当聚乙烯熔体被迅速冷却时,聚乙烯熔体的粘度迅速增加,使其晶粒的生长受到阻碍,从而影响聚乙烯的结晶度。当结晶度不同时,聚乙烯制品的密度就不同,物理性能也将有所差别。由此,急速冷却的聚乙烯滚塑制品具有较低的密度,而缓慢冷却的制品则具有较高的密度。当然,制品冷却越慢,其生产周期越长,成本越高。用于滚塑生产的聚乙烯粉末本身具有定的密度,它决定于材料的生产厂。但经过滚塑生产后,由于冷却速度的不同,聚乙烯滚塑制品的密度将发生定的变化。

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