[发明专利]超高分子量聚乙烯塑化注射成型方法及装备

说明书

技术领域

本发明属于先进材料加工技术领域，涉及一种超高分子量聚乙烯高效塑化注射成型方法及装备。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料。由于超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)熔融状态的粘度高达10⁸Pa·s，流动性极差，其熔体流动速率几乎为零，这使超高分子量聚乙烯的临界剪切速率极低，在很低的剪切速率下就会产生熔体破裂，所以很难用一般的机械加工方法进行加工。目前，通过对普通加工设备的改造，已使超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)由最初的压制-烧结成型发展为挤出、吹塑和注射成型以及其它特殊方法的成型。此外，还可以通过对超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)进行改性，如高分子原位复合技术、聚合填充等提高其加工时的流动性。

在专利“一种挤出超高分子量聚乙烯的机筒”(专利号：201310315216.2)中提出将挤出机机筒采用沟槽结构，并在其上设置销钉，销钉外安装有铜套，可以增加物料与机筒的摩擦力，从而保持很强的正向输送能力，易于塑化和混料。在专利“一种挤出超高分子量聚乙烯的螺杆”(专利号：201310315576.2)中公开了一种UHMW-PE专用螺杆，在挤出螺杆上设置销钉和屏障头，螺杆转速和剪切速率均较低，并且对螺杆压缩比进行了优化处理，使得其对物料的均化效果好，可以避免熔体破裂和超高分子量聚乙烯的降解，防止螺槽内物料堵塞。

但是，UHMWPE注射成型工艺发展较模压、螺杆挤出慢，主要受限于国内注塑级UHMWPE专用料的缺乏及市场需求，UHMWPE专用注射机发展缓慢。

发明内容

为解决超高分子量聚乙烯加工过程中流动性差等问题，本发明提出一种超高分子量聚乙烯高效塑化注射成型方法及装备。

为实现上述目的，本发明提出超高分子量聚乙烯塑化注射成型方法为通过叠层复合成型在超高分子量聚乙烯的外表面覆上分子量低的聚乙烯，如低密度聚乙烯，改善物料与流道型腔接触处的摩擦力，有效解决熔体打滑现象，提高其流动性，并且保留超高分子量聚乙烯的优异性能。具体步骤如下：

第一步，两台塑化挤出装置分别对较低分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯进行塑化，采用超声等强场对超高分子量聚乙烯塑化；

第二步，通过口模叠层包覆，制备表面覆盖有较低分子量聚乙烯层的超高分子量聚乙烯；

第三步，注射成型。

为实现上述技术方案，本发明超高分子量聚乙烯塑化注射成型装备主要由两台塑化挤出装置、口模、挤出注射连接装置、注射装置、注射模具等组成。其中，一台塑化挤出装置为较低分子量聚乙烯塑化装置，另一台塑化挤出装置为超高分子量聚乙烯塑化装置。挤出注射连接装置主要包括熔体通道、中转储料筒装置、转阀装置。中转储料筒装置可储存及释放口模流出的熔体，转阀装置实现熔体通道的开合，为连续挤出与间歇注塑的转变提供缓冲。

两台塑化挤出装置分别对较低分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯进行高效塑化，熔融的较低分子量聚乙烯通过分流棱进入口模与芯棒形成的环形流道，在口模出口处与超高分子量聚乙烯形成环形包覆结构，其中超高分子量聚乙烯处于中间，较低分子量聚乙烯位于外表面，然后经挤出注射连接装置由注射装置进入注射模具，成型制品。

本发明超高分子量聚乙烯塑化注射成型装备中经过口模形成包覆结构的内外层厚度可根据实际制品要求设计口模与芯棒间隙及流道。一般情况下，中间超高分子量聚乙烯厚度较大，占整个材料比重高，以充分利用其优异的综合性能。

本发明的有益效果是：将较低分子量聚乙烯包覆在超高分子量聚乙烯外表面，无需购买昂贵的注塑机UHMWPE专用料，包覆结构可有效改善物料与流道型腔接触处的摩擦力，解决熔体打滑现象，提高其流动性，并保留超高分子量聚乙烯的优异综合性能。

附图说明

图1是本发明超高分子量聚乙烯塑化注射成型装备的结构示意图。

图中：1.塑化挤出装置，2.中转储料筒装置，3.转阀装置，4.注射装置，5.注射模具。

具体实施方式

本发明超高分子量聚乙烯塑化注射成型方法为，通过叠层复合成型在超高分子量聚乙烯的外表面覆上分子量低的聚乙烯，如低密度聚乙烯，形成包覆结构。具体步骤如下：

第一步，两台塑化挤出装置分别对较低分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯进行塑化，采用超声等强场对超高分子量聚乙烯塑化。超高分子量聚乙烯塑化挤出装置还可以是柱塞式挤出机或双螺杆挤出机，能够使超高分子量聚乙烯均匀塑化进入口膜；