快速熱循環(huán)注塑材料PC-ABS與PP的物理改性及其性能研究.pdf

1、隨著新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念的發(fā)展、現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步及節(jié)能環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，塑料材料的應(yīng)用潛力及優(yōu)勢(shì)逐步得以發(fā)揮。一方面，塑料綠色制造技術(shù)開(kāi)始成為一種現(xiàn)代制造理念及產(chǎn)品成型模式，另一方面，開(kāi)發(fā)新型的、具有更大市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的高性能化、高功能化、低成本的聚合物及其復(fù)合材料迫在眉睫，特別是將塑料制品應(yīng)用于功能、結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域的需求越來(lái)越多。
　　快速熱循環(huán)(Rapid Heat Cycle Molding，RHCM)注塑工藝是一種采用高光澤模具型腔表

2、面、要求快速加熱和快速冷卻，并在成型樹(shù)脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上進(jìn)行注塑成型的新型綠色制造技術(shù)。由于RHCM成型工藝可直接獲得表面光澤度高、無(wú)熔痕和無(wú)需進(jìn)行噴涂、罩光等后續(xù)加工的外觀用塑件，近年來(lái)在諸多領(lǐng)域得以快速發(fā)展和應(yīng)用。然而，其獨(dú)特的工藝特征也對(duì)成型樹(shù)脂的性能提出了更高的要求，如在高溫注塑下，小分子助劑極易分解，減弱其改性效果;小分子的分解上浮，容易造成不良的成型塑件表面質(zhì)量;結(jié)晶型聚合物的結(jié)晶過(guò)程變得更為復(fù)雜等等。另外，現(xiàn)有聚合物或

3、其復(fù)合材料，雖然在各項(xiàng)性能上已獲得了很大的優(yōu)化，但強(qiáng)度和剛性等性能指標(biāo)依然不能滿足功能、結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅艿囊?，亟待發(fā)展成本更低、綜合性能更優(yōu)、目標(biāo)特征更突出的新型替代材料。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，本文以RHCM注塑工藝及熔融共混工藝為基礎(chǔ)，選取了應(yīng)用廣泛的非晶PC/ABS復(fù)合材料和半結(jié)晶型PP樹(shù)脂為研究對(duì)象，采用了多種材料微觀及宏觀表征手段開(kāi)展了相關(guān)研究，具體工作如下:
　　(1)研究了PC/ABS復(fù)合材料的力學(xué)性能對(duì)制品

4、熔接痕敏感程度隨ABS含量的變化規(guī)律，深入分析了纖維初始長(zhǎng)度、添加量及添加方式對(duì)制品中玻纖長(zhǎng)度分布的影響規(guī)律，并分析和揭示了它們對(duì)塑件的力學(xué)性能和熱學(xué)性能的影響效果和作用機(jī)理。
　　(2)選取了一種PC專(zhuān)用磺酸鉀阻燃劑FR2025及兩種芳基磷系無(wú)鹵阻燃劑UN707和PX-220，在RHCM工藝下制得了阻燃短玻纖增強(qiáng)PC/ABS標(biāo)準(zhǔn)樣品。對(duì)比分析了不同阻燃劑和填料對(duì)短玻纖增強(qiáng)PC/ABS復(fù)合材料的阻燃效果，深入研究了阻燃劑對(duì)玻纖增強(qiáng)

5、PC/ABS復(fù)合材料的熱學(xué)性能、力學(xué)性能及表面質(zhì)量的影響規(guī)律，得到了符合行業(yè)需求的高強(qiáng)、高阻燃PC/ABS產(chǎn)品。
　　(3)研究了RHCM注塑充型過(guò)程中，模具型腔表面溫度對(duì)PP塑件不同結(jié)構(gòu)層樹(shù)脂結(jié)晶狀態(tài)的影響規(guī)律，揭示了成型塑件的表面質(zhì)量、結(jié)晶度及殘余內(nèi)應(yīng)力之間的內(nèi)在關(guān)系，并定量研究了多種常見(jiàn)填料對(duì)PP樹(shù)脂表面光澤度及收縮率的影響規(guī)律。
　　(4)研究并揭示了高溫退火工藝參數(shù)（退火溫度、退火保溫時(shí)間及退火后冷卻速度）對(duì)不同結(jié)

6、構(gòu)層PP樹(shù)脂顯微結(jié)構(gòu)演化、塑件表面質(zhì)量及力學(xué)性能的影響規(guī)律及其作用機(jī)理。
　　(5)選擇了α形核劑、RHCM模具溫度和退火工藝、增容劑及納米二氧化硅粒子等作為研究對(duì)象，從結(jié)晶度、結(jié)晶演化、界面相容性及納米粒子對(duì)界面的物理作用等角度，深入探討了它們對(duì)PP樹(shù)脂及其復(fù)合材料強(qiáng)度及剛性的影響規(guī)律及其作用機(jī)理，。
　　通過(guò)上述研究，開(kāi)發(fā)了RHCM高溫注塑和大比率玻纖添加條件下滿足V0級(jí)阻燃要求的PC/ABS復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)了氣相阻燃機(jī)理

7、在該體系中所具有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，揭示了RHCM工藝下阻燃劑對(duì)玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能和塑件表面質(zhì)量的改善作用和負(fù)面影響;揭示了RHCM高溫注塑及高溫退火工藝對(duì)改善PP樹(shù)脂結(jié)晶狀態(tài)的作用規(guī)律和機(jī)理，研發(fā)了綜合性能優(yōu)良的PP塑件的最佳注塑模溫和退火工藝，揭示了RHCM注塑工藝、高溫退火參數(shù)、材料的結(jié)晶狀態(tài)與塑件表面質(zhì)量之間的內(nèi)在關(guān)系;揭示了結(jié)晶度、結(jié)晶演化、相容性和界面特性等對(duì)PP材料強(qiáng)度和剛性的不同影響規(guī)律和作用機(jī)理，獲得了Nano-SiO