講述PE及復合材料的滾塑加工知識

(一)聚乙烯(PE)原料及相關(guān)特性 聚乙烯是由乙烯進(jìn)行加聚而成的高分子化合物。依據聚合條件的不同實(shí)踐分子量從l萬(wàn)至幾百萬(wàn)不等。先創(chuàng )造的聚乙烯是選用高壓法取得的低密度聚乙烯，其比重為0.9l0-0.925g/cm3。隨后由低壓及中壓法取得的聚乙烯比重為0.94l-0.965g/cm3，稱(chēng)為高密度聚乙烯。聚乙烯為白色蠟狀半透明資料，柔而韌，稍能伸長(cháng)，無(wú)毒，易燃，燃燒時(shí)熔融滴落，宣布石蠟燃燒時(shí)的氣味。聚乙烯的功能與其分子量有關(guān)，也與其結晶度有關(guān)。 聚乙烯的機械功能 聚乙烯的很多機械功能都決定于資料的密度和熔融指數。從低密度聚乙烯到高密度聚乙烯，其密度在0.90-0.96g/cm3規模內改變。聚乙烯的熔融指數(熔體活動(dòng)指數)改變規模很大，可從0.3到25.0以上。聚乙烯的很多重要功能都跟著(zhù)密度和熔融指數而改變。 聚乙烯的熱功能 聚乙烯資料的玻璃化溫度較低，為125℃，但在較寬的溫度規模內，能堅持它的機械功能。線(xiàn)性高分子量聚乙烯的平衡熔點(diǎn)為137℃，但一般很難到達平衡點(diǎn)，一般在加工時(shí)的熔點(diǎn)規模為132—135℃。聚乙烯的著(zhù)火溫度是340℃，自燃溫度是349℃，其塵埃的著(zhù)火溫度是450℃。聚乙烯的熔融指數決定于其分子量的巨細。不同分子量的聚乙烯資料混合時(shí)，其熔融指數也按必定的規律取其必定的值。 環(huán)境對聚乙烯功能的影響 聚乙烯耐水，在高濕度或水中物理功能不變。濃硫酸、濃硝酸及其他氧化劑會(huì )緩慢腐蝕聚乙烯。在脂肪烴、芳烴和氯代烴中，聚乙烯會(huì )發(fā)作溶脹現象，但溶脹劑蒸發(fā)后能康復本來(lái)的功能。在60℃以下，聚乙烯本領(lǐng)大多數溶劑，但溫度高于70℃時(shí)烴類(lèi)的溶劑會(huì )敏捷腐蝕聚乙烯。當溫度持續升高時(shí)，聚乙烯會(huì )溶解在某些溶劑中。從溶液中分離出來(lái)的聚乙烯，經(jīng)冷卻后依據溫度的不同構成糊狀或膠態(tài)。 聚乙烯簡(jiǎn)單光氧化、熱氧化、臭氧分化和鹵化反響。因為化學(xué)上的慵懶和外表的非極性，聚乙烯很難粘接，很難印刷。但通過(guò)氧化劑、火焰和電暈放電處理后，聚乙烯會(huì )有杰出的粘接性及印刷功能。 聚乙烯經(jīng)受輻射時(shí)會(huì )發(fā)作交聯(lián)、斷鏈及構成不飽和基團等反響，但主要的反響是交聯(lián)。在慵懶氣體中輻照聚乙烯時(shí)，會(huì )產(chǎn)生氫氣的溢出而失重;在空氣中輻照聚乙烯，則因為氧氣的參加而使其增重。輻照之后在聚乙烯分子中添加了不飽和基團，導致氧化安穩性的下降。受輻照時(shí)聚乙烯的交聯(lián)反響勝過(guò)斷鏈和構成不飽和基閉的反響，交聯(lián)反響可以進(jìn)步聚乙烯的耐侯性，因此經(jīng)輻照的聚乙烯制品比未經(jīng)輻照的聚乙烯制品具有更好的耐候性。 聚乙烯在空氣個(gè)受氧氣的效果而緩慢降解，這個(gè)進(jìn)程會(huì )因為熱、紫外線(xiàn)和高能輻射的效果而加快。降解老化的表征是制品褪色、發(fā)脆，直至損壞。碳黑對聚乙烯有明顯的光屏蔽效果，參加2%的碳黑可以有效地進(jìn)步聚乙烯制品的使用壽命。除了碳黑之外，在聚乙烯中參加某些紫外線(xiàn)吸收劑，也能起到抗老化效果。 聚乙烯粉末 聚乙烯塑料導熱功能差，為了使在滾塑進(jìn)程中熱量可以較快地傳入塑料粉末顆粒的全部體積內，用作滾塑的聚乙烯粉末顆粒尺度應滿(mǎn)意必定的要求。顆粒越小，熱量越簡(jiǎn)單傳入，資料的溫度就越簡(jiǎn)單到達其熔點(diǎn)。但顆粒過(guò)小時(shí)，資料則易吸濕結塊，不利于在模具內的翻滾運動(dòng)。在市場(chǎng)上買(mǎi)到的聚乙烯塑料往往是粒料，需求把它磨碎、過(guò)篩，才干滿(mǎn)意滾塑工藝要求。 聚乙烯粒料的磨碎 聚乙烯是一種韌性較高的塑料，當選用一般的磨碎機加工時(shí)，其粒料會(huì )被撕拉成不利于再次進(jìn)行磨碎的形狀。聚乙烯粒料的破壞需求專(zhuān)門(mén)的高速切碎設備。

(二)聚乙烯滾塑工藝進(jìn)程中的要害要素操控

1、脫模劑 在滾塑工藝進(jìn)程的加熱階段，在聚乙烯粉末或熔體與模具內外表的分界面上，因為外表氧化的效果會(huì )發(fā)作化學(xué)或物理粘接。當模具內外表有部分缺點(diǎn)時(shí)，聚乙烯熔領(lǐng)會(huì )流進(jìn)這些缺點(diǎn)而構成部分嵌入。這將使冷卻之后的制品難以從模具中取出。為了避免上述情況的發(fā)作，需求在模具內外表涂一層熱安穩的資料以避免粘聯(lián)，這類(lèi)資料稱(chēng)為脫模劑。工業(yè)用脫模劑有很多種，聚乙烯的滾塑工藝對脫模劑有較高的要求，主要是耐熱功能的要求。油類(lèi)、蠟和硅油是常用的脫模劑，但它們需求每次加料前涂一次，故稱(chēng)為一次性脫模劑。這類(lèi)脫模劑本錢(qián)較低，脫模效果很好，但易于遷移到制品外表影響其外表功能。交聯(lián)硅氧烷是一種半永久性的脫模劑，它不需求頻頻的涂改，不會(huì )發(fā)作遷移現象，不會(huì )受溫度改變的影響，具有較好的脫模效果，但本錢(qián)較高。 在模具型腔外表復合一層聚四氣乙烯薄層(就像市售的不粘鍋那樣)可取得永久性的脫模效果，聚四氟乙烯歸于永久性脫模劑。

2、 溫度操控 聚乙烯的滾塑上藝進(jìn)程有一個(gè)特別的現象：在粉末熔融進(jìn)程中，粉末顆粒之間滯留的空氣構成了氣泡，跟著(zhù)加熱進(jìn)程的持續、這些氣泡又消失了。進(jìn)一步的研討標明，這些氣泡的消失并非因為它們在浮力的效果下移向熔體的自由面，而是因為氣泡中的空氣逐步融合在熔融的塑料熔體中。實(shí)驗標明當溫度升至150℃時(shí)，聚乙烯熔體中構成了不同尺度的氣泡。因為聚乙烯熔體粘度很大，氣泡的浮力不足以把氣泡推向自由面。當溫度升至200℃時(shí)，一切的氣泡都消失了。因此，關(guān)于聚乙烯的滾塑來(lái)說(shuō)，科學(xué)地操控加熱進(jìn)程對消除聚乙烯制品中的氣泡，進(jìn)步產(chǎn)品質(zhì)量有十分重要的含義。因為滾塑的加熱時(shí)刻有時(shí)會(huì )較長(cháng)，特別是制品壁較厚時(shí)?？赡軙?huì )持續半小時(shí)到一小時(shí)以上。這時(shí)就要求采納措施以避免資料在加熱進(jìn)程個(gè)的熱氧化和資料功能的下降，一般在聚乙烯塑料中參加抗氧化劑可到達避免的意圖?？墒?，當聚乙烯資料被加熱到過(guò)高的溫度或加熱時(shí)刻過(guò)長(cháng)時(shí)，抗氧化劑并不能避免資料的氧化。當制品厚度較大需求加熱較長(cháng)的時(shí)刻時(shí)，有必要下降加熱溫度。假如使用進(jìn)步溫度來(lái)縮短加熱時(shí)刻，則有可能因氣泡中的空氣來(lái)不及消失而使氣泡保存下來(lái)。當聚乙烯塑料被加熱到熔融狀況時(shí)，資料將閱歷一個(gè)從結晶態(tài)向熔體轉化的進(jìn)程，這正是聚乙烯顆粒開(kāi)端熔化變軟時(shí)所發(fā)作的進(jìn)程。它首要出現在和模具內壁觸摸的一層資料，構成一個(gè)均勻的熔融資料層。然后，逐步向內層擴展，直到全截面徹底變成塑料熔體停止。接下來(lái)是持續加熱使氣泡逐步消失的進(jìn)程。這一進(jìn)程的溫度操控和時(shí)刻操控需求調理。

3、冷卻進(jìn)程 在冷卻進(jìn)程中，聚乙烯熔體的溫度將從200℃降至挨近室溫，聚乙烯的分子將從無(wú)序的狀況轉變?yōu)檩^為有序的晶態(tài)。結晶的進(jìn)程需求必定的時(shí)刻，結晶的速度和聚乙烯熔體的粘度有關(guān)。當聚乙烯熔體被敏捷冷卻時(shí)，聚乙烯熔體的粘度敏捷添加，使其晶粒的成長(cháng)遭到阻止，然后影響聚乙烯的結晶度。當結晶度不同時(shí)，聚乙烯制品的密度就不同，物理功能也將有所不同。由此，急速冷卻的聚乙烯滾塑制品具有較低的密度，而緩慢冷卻的制品則具有較高的密度。當然，制品冷卻越慢，其出產(chǎn)周期越長(cháng)，本錢(qián)越高。用于滾塑出產(chǎn)的聚乙烯粉末自身具有必定的密度，它決定于資料的出產(chǎn)廠(chǎng)家。但通過(guò)滾塑出產(chǎn)后，因為冷卻速度的不同，聚乙烯滾塑制品的密度將發(fā)作必定的改變。