講述PE及復合材料的滾塑加工知識

(一)聚乙烯(PE)原料及相關特性 聚乙烯是由乙烯進行加聚而成的高分子化合物。依據聚合條件的不同實踐分子量從l萬至幾百萬不等。先創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，無毒，易燃，燃燒時熔融滴落，宣布石蠟燃燒時的氣味。聚乙烯的功能與其分子量有關，也與其結晶度有關。 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。線性高分子量聚乙烯的平衡熔點為137℃，但一般很難到達平衡點，一般在加工時的熔點規模為132—135℃。聚乙烯的著火溫度是340℃，自燃溫度是349℃，其塵埃的著火溫度是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，其熔融指數也按必定的規律取其必定的值。 環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緩慢腐蝕聚乙烯。在脂肪烴、芳烴和氯代烴中，聚乙烯會發作溶脹現象，但溶脹劑蒸發后能康復本來的功能。在60℃以下，聚乙烯本領大多數溶劑，但溫度高于70℃時烴類的溶劑會敏捷腐蝕聚乙烯。當溫度持續升高時，聚乙烯會溶解在某些溶劑中。從溶液中分離出來的聚乙烯，經冷卻后依據溫度的不同構成糊狀或膠態。 聚乙烯簡單光氧化、熱氧化、臭氧分化和鹵化反響。因為化學上的慵懶和外表的非極性，聚乙烯很難粘接，很難印刷。但通過氧化劑、火焰和電暈放電處理后，聚乙烯會有杰出的粘接性及印刷功能。 聚乙烯經受輻射時會發作交聯、斷鏈及構成不飽和基團等反響，但主要的反響是交聯。在慵懶氣體中輻照聚乙烯時，會產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。受輻照時聚乙烯的交聯反響勝過斷鏈和構成不飽和基閉的反響，交聯反響可以進步聚乙烯的耐侯性，因此經輻照的聚乙烯制品比未經輻照的聚乙烯制品具有更好的耐候性。 聚乙烯在空氣個受氧氣的效果而緩慢降解，這個進程會因為熱、紫外線和高能輻射的效果而加快。降解老化的表征是制品褪色、發脆，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意必定的要求。顆粒越小，熱量越簡單傳入，資料的溫度就越簡單到達其熔點。但顆粒過小時，資料則易吸濕結塊，不利于在模具內的翻滾運動。在市場上買到的聚乙烯塑料往往是粒料，需求把它磨碎、過篩，才干滿意滾塑工藝要求。 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，其粒料會被撕拉成不利于再次進行磨碎的形狀。聚乙烯粒料的破壞需求專門的高速切碎設備。

(二)聚乙烯滾塑工藝進程中的要害要素操控

1、脫模劑 在滾塑工藝進程的加熱階段，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發作化學或物理粘接。當模具內外表有部分缺點時，聚乙烯熔領會流進這些缺點而構成部分嵌入。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作，需求在模具內外表涂一層熱安穩的資料以避免粘聯，這類資料稱為脫模劑。工業用脫模劑有很多種，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、蠟和硅油是常用的脫模劑，但它們需求每次加料前涂一次，故稱為一次性脫模劑。這類脫模劑本錢較低，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，不會發作遷移現象，不會受溫度改變的影響，具有較好的脫模效果，但本錢較高。 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程有一個特別的現象：在粉末熔融進程中，粉末顆粒之間滯留的空氣構成了氣泡，跟著加熱進程的持續、這些氣泡又消失了。進一步的研討標明，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。實驗標明當溫度升至150℃時，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，一切的氣泡都消失了。因此，關于聚乙烯的滾塑來說，科學地操控加熱進程對消除聚乙烯制品中的氣泡，進步產品質量有十分重要的含義。因為滾塑的加熱時刻有時會較長，特別是制品壁較厚時?？赡軙掷m半小時到一小時以上。這時就要求采納措施以避免資料在加熱進程個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高的溫度或加熱時刻過長時，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的時刻時，有必要下降加熱溫度。假如使用進步溫度來縮短加熱時刻，則有可能因氣泡中的空氣來不及消失而使氣泡保存下來。當聚乙烯塑料被加熱到熔融狀況時，資料將閱歷一個從結晶態向熔體轉化的進程，這正是聚乙烯顆粒開端熔化變軟時所發作的進程。它首要出現在和模具內壁觸摸的一層資料，構成一個均勻的熔融資料層。然后，逐步向內層擴展，直到全截面徹底變成塑料熔體停止。接下來是持續加熱使氣泡逐步消失的進程。這一進程的溫度操控和時刻操控需求調理。

3、冷卻進程 在冷卻進程中，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序的狀況轉變為較為有序的晶態。結晶的進程需求必定的時刻，結晶的速度和聚乙烯熔體的粘度有關。當聚乙烯熔體被敏捷冷卻時，聚乙烯熔體的粘度敏捷添加，使其晶粒的成長遭到阻止，然后影響聚乙烯的結晶度。當結晶度不同時，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，其出產周期越長，本錢越高。用于滾塑出產的聚乙烯粉末自身具有必定的密度，它決定于資料的出產廠家。但通過滾塑出產后，因為冷卻速度的不同，聚乙烯滾塑制品的密度將發作必定的改變。