讲述PE及复合材料的滚塑加工知识

(一)聚乙烯(PE)原料及相关特性 聚乙烯是由乙烯进行加聚而成的高分子化合物。依据聚合条件的不同实践分子量从l万至几百万不等。先创造的聚乙烯是选用高压法取得的低密度聚乙烯，其比重为0.9l0-0.925g/cm3。随后由低压及中压法取得的聚乙烯比重为0.94l-0.965g/cm3，称为高密度聚乙烯。聚乙烯为白色蜡状半透明资料，柔而韧，稍能伸长，无毒，易燃，燃烧时熔融滴落，宣布石蜡燃烧时的气味。聚乙烯的功能与其分子量有关，也与其结晶度有关。 聚乙烯的机械功能 聚乙烯的很多机械功能都决定于资料的密度和熔融指数。从低密度聚乙烯到高密度聚乙烯，其密度在0.90-0.96g/cm3规模内改变。聚乙烯的熔融指数(熔体活动指数)改变规模很大，可从0.3到25.0以上。聚乙烯的很多重要功能都跟着密度和熔融指数而改变。 聚乙烯的热功能 聚乙烯资料的玻璃化温度较低，为125℃，但在较宽的温度规模内，能坚持它的机械功能。线性高分子量聚乙烯的平衡熔点为137℃，但一般很难到达平衡点，一般在加工时的熔点规模为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℃。聚乙烯的熔融指数决定于其分子量的巨细。不同分子量的聚乙烯资料混合时，其熔融指数也按必定的规律取其必定的值。 环境对聚乙烯功能的影响 聚乙烯耐水，在高湿度或水中物理功能不变。浓硫酸、浓硝酸及其他氧化剂会缓慢腐蚀聚乙烯。在脂肪烃、芳烃和氯代烃中，聚乙烯会发作溶胀现象，但溶胀剂蒸发后能康复本来的功能。在60℃以下，聚乙烯本领大多数溶剂，但温度高于70℃时烃类的溶剂会敏捷腐蚀聚乙烯。当温度持续升高时，聚乙烯会溶解在某些溶剂中。从溶液中分离出来的聚乙烯，经冷却后依据温度的不同构成糊状或胶态。 聚乙烯简单光氧化、热氧化、臭氧分化和卤化反响。因为化学上的慵懒和外表的非极性，聚乙烯很难粘接，很难印刷。但通过氧化剂、火焰和电晕放电处理后，聚乙烯会有杰出的粘接性及印刷功能。 聚乙烯经受辐射时会发作交联、断链及构成不饱和基团等反响，但主要的反响是交联。在慵懒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，则因为氧气的参加而使其增重。辐照之后在聚乙烯分子中添加了不饱和基团，导致氧化安稳性的下降。受辐照时聚乙烯的交联反响胜过断链和构成不饱和基闭的反响，交联反响可以进步聚乙烯的耐侯性，因此经辐照的聚乙烯制品比未经辐照的聚乙烯制品具有更好的耐候性。 聚乙烯在空气个受氧气的效果而缓慢降解，这个进程会因为热、紫外线和高能辐射的效果而加快。降解老化的表征是制品褪色、发脆，直至损坏。碳黑对聚乙烯有明显的光屏蔽效果，参加2%的碳黑可以有效地进步聚乙烯制品的使用寿命。除了碳黑之外，在聚乙烯中参加某些紫外线吸收剂，也能起到抗老化效果。 聚乙烯粉末 聚乙烯塑料导热功能差，为了使在滚塑进程中热量可以较快地传入塑料粉末颗粒的全部体积内，用作滚塑的聚乙烯粉末颗粒尺度应满意必定的要求。颗粒越小，热量越简单传入，资料的温度就越简单到达其熔点。但颗粒过小时，资料则易吸湿结块，不利于在模具内的翻滚运动。在市场上买到的聚乙烯塑料往往是粒料，需求把它磨碎、过筛，才干满意滚塑工艺要求。 聚乙烯粒料的磨碎 聚乙烯是一种韧性较高的塑料，当选用一般的磨碎机加工时，其粒料会被撕拉成不利于再次进行磨碎的形状。聚乙烯粒料的破坏需求专门的高速切碎设备。

(二)聚乙烯滚塑工艺进程中的要害要素操控

1、脱模剂 在滚塑工艺进程的加热阶段，在聚乙烯粉末或熔体与模具内外表的分界面上，因为外表氧化的效果会发作化学或物理粘接。当模具内外表有部分缺点时，聚乙烯熔领会流进这些缺点而构成部分嵌入。这将使冷却之后的制品难以从模具中取出。为了避免上述情况的发作，需求在模具内外表涂一层热安稳的资料以避免粘联，这类资料称为脱模剂。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，主要是耐热功能的要求。油类、蜡和硅油是常用的脱模剂，但它们需求每次加料前涂一次，故称为一次性脱模剂。这类脱模剂本钱较低，脱模效果很好，但易于迁移到制品外表影响其外表功能。交联硅氧烷是一种半永久性的脱模剂，它不需求频频的涂改，不会发作迁移现象，不会受温度改变的影响，具有较好的脱模效果，但本钱较高。 在模具型腔外表复合一层聚四气乙烯薄层(就像市售的不粘锅那样)可取得永久性的脱模效果，聚四氟乙烯归于永久性脱模剂。

2、 温度操控 聚乙烯的滚塑上艺进程有一个特别的现象：在粉末熔融进程中，粉末颗粒之间滞留的空气构成了气泡，跟着加热进程的持续、这些气泡又消失了。进一步的研讨标明，这些气泡的消失并非因为它们在浮力的效果下移向熔体的自由面，而是因为气泡中的空气逐步融合在熔融的塑料熔体中。实验标明当温度升至150℃时，聚乙烯熔体中构成了不同尺度的气泡。因为聚乙烯熔体粘度很大，气泡的浮力不足以把气泡推向自由面。当温度升至200℃时，一切的气泡都消失了。因此，关于聚乙烯的滚塑来说，科学地操控加热进程对消除聚乙烯制品中的气泡，进步产品质量有十分重要的含义。因为滚塑的加热时刻有时会较长，特别是制品壁较厚时。可能会持续半小时到一小时以上。这时就要求采纳措施以避免资料在加热进程个的热氧化和资料功能的下降，一般在聚乙烯塑料中参加抗氧化剂可到达避免的意图。可是，当聚乙烯资料被加热到过高的温度或加热时刻过长时，抗氧化剂并不能避免资料的氧化。当制品厚度较大需求加热较长的时刻时，有必要下降加热温度。假如使用进步温度来缩短加热时刻，则有可能因气泡中的空气来不及消失而使气泡保存下来。当聚乙烯塑料被加热到熔融状况时，资料将阅历一个从结晶态向熔体转化的进程，这正是聚乙烯颗粒开端熔化变软时所发作的进程。它首要出现在和模具内壁触摸的一层资料，构成一个均匀的熔融资料层。然后，逐步向内层扩展，直到全截面彻底变成塑料熔体停止。接下来是持续加热使气泡逐步消失的进程。这一进程的温度操控和时刻操控需求调理。

3、冷却进程 在冷却进程中，聚乙烯熔体的温度将从200℃降至挨近室温，聚乙烯的分子将从无序的状况转变为较为有序的晶态。结晶的进程需求必定的时刻，结晶的速度和聚乙烯熔体的粘度有关。当聚乙烯熔体被敏捷冷却时，聚乙烯熔体的粘度敏捷添加，使其晶粒的成长遭到阻止，然后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，物理功能也将有所不同。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，其出产周期越长，本钱越高。用于滚塑出产的聚乙烯粉末自身具有必定的密度，它决定于资料的出产厂家。但通过滚塑出产后，因为冷却速度的不同，聚乙烯滚塑制品的密度将发作必定的改变。