[发明专利]一种取向可控的超高分子量聚合物异型制件成型设备

说明书

本发明公开了一种取向可控的超高分子量聚合物异型制件成型设备，包括动模模块和定模模块；动模模块包括振动驱动机构和动模；动模固定连接于振动驱动机构的底端；定模模块包括定模、若干个定模驱动机构和若干个成型机构；定模的上端设置有开口向上的成型槽，且其外侧壁上设置有与成型机构相匹配的通孔；定模位于动模的下方。本发明通过控制熔体所受动模振动压力的基准载荷、幅值、频率等参数或滑块移动方向及距离，可以调控超高分子量聚合物分子链的取向方向及取向程度，有效提高聚合物异型制件的综合性能，同时，通过控制温控流道内流体温度，准确控制成型槽内温度，保证超高分子量聚合物异型制件成型过程的稳定性，提升制件成型质量。

技术领域

本发明涉及超高分子量聚合物成型技术领域，更具体地说是涉及一种取向可控的超高分子量聚合物异型制件成型设备。

背景技术

超高分子量聚合物是指分子量超过百万以上的聚合物，例如超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、超高分子量聚四氟乙烯(PTFE)，UHMWPE的分子量通常超过150万g/mol，PTFE的分子量通常为500-1000万g/mol。超高分子量聚合物综合性能优异，作为异型制件在生物医疗、航空航天、工业运输等领域有着广泛应用。例如，目前每年全世界UHMWPE人工关节的植入手术超过300万例，并随着人类平均寿命延长，对其耐磨、抗疲劳、抗冲击等性能提出更高要求；PTFE作为耐腐蚀管、密封件等异型制件在化工、国防军工等领域有着广泛应用。然而，由于超高分子量聚合物的熔体粘度极大，如UHMWPE粘度为10⁸Pa·s，PTFE的粘度更高达10¹⁰-10¹²Pa·s，使其无法进行熔融加工成型，通过添加改性剂降低粘度可以进行传统注塑成型，但成型过程中存在的界面结合问题，会严重弱化制品性能。

目前，超高分子量聚合物异型制件主要采用模压、粉末烧结等静态成型方式，存在成型周期长、无法形成取向增强结构等问题，而高速冲击成型(HVC)虽可大大降低成型周期，但制件仍存在存在断裂韧性差、无法形成取向增强结构等问题。其中，取向增强结构可以使制件在取向方向上的强度增加，能够极大地提升制件性能。显然，现有超高分子量聚合物异型制件的性能仍存在提升空间。随着社会的进步和发展，人们已经对超高分子量聚合物异型制件的性能有了更高的追求，而现有的超高分子量聚合物异型制件成型方式显然已无法满足人们对高端产品的需求。

因此，如何提供一种能够形成取向增强结构，提升制件性能的取向可控的超高分子量聚合物异型制件成型设备是本领域亟需解决的技术问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种取向可控的超高分子量聚合物异型制件成型设备，目的就是为了解决上述之不足。

为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：

一种取向可控的超高分子量聚合物异型制件成型设备，包括：动模模块和定模模块；所述动模模块包括振动驱动机构和动模；所述动模固定连接于所述振动驱动机构的底端；所述定模模块包括定模、若干个定模驱动机构和若干个成型机构；所述定模的上端设置有开口向上的成型槽，且其外侧壁上设置有与所述成型机构相匹配的通孔；所述定模位于所述动模的下方；所述成型机构的数量与所述定模驱动机构数量相对应。

优选地，所述成型机构为一个模芯；每个所述模芯均对应的设置于一个所述通孔内，且其远离所述成型槽的一端均固定连接于一个所述定模驱动机构的输出端。

此技术方案的有益效果是：通过振动驱动机构驱动动模将超高分子量聚合物初生粉体粒子在动模振动作用下变为熔体，振动压力导致成型槽内出现压力差，压力差驱使熔体沿模芯在成型槽内流动，熔体流动诱导超高分子量聚合物分子链沿流动方向取向，通过控制振动压力的基准载荷、频率等参数可以控制超高分子量聚合物的取向方向和程度，提高超高分子量聚合物异型制件的性能。