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层状注射成型制品的性能优化研究

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:由于LIM制品表面会出现所有的组分,因此,LIM制品若与食品接触,则必须保证所有组分均符合相关规定。若LIM体系中含有少量耐化学性的组分,就可改善制品的耐环境应力开裂性。例如将ABS与质量分数为15%的TPU进行普通共混和层状注射成型,其制品的耐溶剂(二甲苯)性能存在明显的差异,LIM制品耐溶剂性能优于普通共混制品。

层状注射成型制品的性能优化研究

1.气体阻隔性

实验研究表明,LIM制品的气体阻隔性通常比简单共混物制品高两个数量级。例如,LIM体系的气体阻隔性PET提高了80倍,PP提高了1500倍。

由于LIM制品表面会出现所有的组分,因此,LIM制品若与食品接触,则必须保证所有组分均符合相关规定。

通过控制各组成材料的配比,可以制得透明的LIM阻隔制品。例如,以苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)为主体的聚合物,通过添加适量的尼龙(MXD6),就可获得优异的阻隔性能,并具有与PET相当的光学性能,与这两种组分的普通共混透明PP的光学性能相比有大幅度的提高。

2.碳氢化合物阻隔性

以HDPE-粘结剂-PA6体系生产的LIM制品,对碳氢化合物(烃类)有良好的阻隔性;该体系中PA6的质量分数为10%,相对于纯HDPE和普通共混物生产的容器,其耐碳氢化合物的性能明显提高,对乙醇、烃类和氧化汽油均具有良好的阻隔性能,可用于生产与上述溶液直接接触的塑料管件、贮罐、水槽和容器。

3.光学性能

对于共混聚合物,要获得良好的光学透明性,其组成的材料的折射率要求非常接近。与普通共混物相比,LIM体系将会降低光线散射,这是由于LIM体系存在平面化和有序化的形态,使LIM结构能显著提高其光学透明性。

对于同样的共混物组成,层数的增加会导致雾度上升,这是由于散射界面数的增加造成的。通常若组分的折射率相差不超过0.01,可以获得与PET类似的透明度;如果组分的折射率相差不超过0.03且层数合适,仍可获得较好的透明度。

4.尺寸稳定性(www.xing528.com)

在各种环境条件下使用的塑件,都会有尺寸稳定性要求。通常热塑性塑料(尤其半结晶料)会因温度升高而产生明显的尺寸变化,对于吸湿性大的聚合物(如PA),吸湿后的尺寸也会发生变化。若在普通共混物中添加少量的硬质组分(如滑石粉),采用LIM工艺成型的制品,其尺寸稳定性可大幅提高。

5.耐环境应力开裂性

聚碳酸酯具有良好的耐热性和优异的韧性,但耐环境应力开裂性很差,若添加部分PBT进行共混,就可提高其耐环境应力开裂性能,但其耐热性会有所降低,这是因为添加了一定量玻璃化温度较低的PBT(质量分数约50%,Tg=57℃)造成的。

若LIM体系中含有少量耐化学性的组分,就可改善制品的耐环境应力开裂性。例如将ABS与质量分数为15%的TPU进行普通共混和层状注射成型,其制品的耐溶剂(二甲苯)性能存在明显的差异,LIM制品耐溶剂性能优于普通共混制品。产生这一结果的原因是连续的TPU片层阻挡了溶剂的扩散,使它以较低的速度透过片层或以迂回曲折的途径通过片层缺陷处渗透,从而增加了溶剂渗透路径的长度,使制品可以保持长时间的尺寸稳定性。普通ABS-TPU共混制品,其TPU分散形态不能阻挡溶剂的扩散,使ABS受到溶剂(二甲苯)的侵蚀、塑化和软化,因而制品很快就发生变形失效。

6.耐热性

PC-PBT共混物虽能提高其耐溶剂性,但会降低其耐热性;若采用LIM工艺该体系则可获得优异的综合性能,即具有良好的耐溶剂性、耐热性和韧性。耐热性的保持是因为LIM工艺可以抑制PC与PBT之间的酯交换反应。

尽管LIM的聚合物组分存在差别很大的玻璃化转变温度,且在设定的加工温度下有酯交换反应发生,但熔体流的层数在较宽的范围内(33~1025层)对PC-PBT体系的负荷热变形温度无太大影响。PET-PEN(聚对苯二甲酸乙二醇酯-聚萘二甲酸乙二酯)体系的LIM制品在耐热性、耐溶剂性和阻隔性方面均有提高,这是由于LIM工艺保留了各组分的玻璃化转变温度及抑制了酯交换反应,保持了各相结晶性的缘故。

综上所述,LIM工艺具有如下优势:①可直接用于两种或多种聚合物的模塑成型,其制品比普通共混制品具有更高的性能和更低的加工费用,并能进行不相容聚合物的成型加工;②LIM可获得层状熔体流,有利于热敏性塑料和复杂多型腔制品的成型;③LIM可用于不同聚合物的复合加工,与普通共混相比,可明显提高制品的阻隔性、耐化学性、耐热性、尺寸稳定性和光学透明性;④LIM工艺对模具和设备无特殊要求。

LIM工艺可以用于单腔或多腔注射成型、注射吹塑成型、注射拉伸吹塑成型、挤出吹塑成型、气体辅助注射成型、结构发泡成型和多组分注射成型等。它可用于生产耐热性、耐化学性、尺寸稳定性要求较高的结构件,光学透明性或耐热性、耐溶剂性好的家庭用品,食品和化学品的阻隔性包装,汽车燃料组件和液压系统元件,保健器材等塑料制品的成型加工。

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