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滚塑成型用树脂粉末和配混料特点

1、滚塑用材料要求

       为满足滚塑成型工艺要求,美国宾夕法尼亚州工业咨询家P.Nugent认为,材料必须满足以下性能要求。
       (1)热稳定性。材料在滚塑成型的宽加工范围内有符合要求的热稳定性,并且能防止磨碎成粉料时性能降低。大部分滚塑材料用抗氧剂稳定化,降低由于一般滚塑成型时长时间加热对材料性能的负面影响。
       (2)材料熔体粘度必须足够低,已足以使材料浸渍模具内表面,并熔融成均一体。衡量材料熔体流动性的一般指标是熔体熔体流动速率(MFR),单位为g/10min。工业上最常用的滚塑用聚乙烯的MFR为2~8g/10min(2.16kg,190℃下),结构复杂和细节丰富的滚塑制品要求材料有较高的熔体流动速率。
       (3)良好的冲击强度。这是能否作为低温用滚塑制品判别最常用指标,通常要求材料在低至-40℃下仍保持良好的抗冲击性能。
       (4)耐环境应力开裂(ESCR)是材料长期耐与应力开裂介质接触的能力,按照通用的测试方法,认为可以接受的材料ESCR值一般应超过1000h。
       (5)满足材料打算用于的最终应用的足够的弯曲强度和拉伸强度,聚乙烯强度相对低,而尼龙和聚碳酸酯等工程塑料具有较高的强度。
       (6)折断(failure)伸长率应高,以符合大部分的应用要求。
       (7)必须要有优良的流动性和良好的传热性,使材料在成型加热过程中均匀和快速分散开,不良的流动性将严重影响成型部件的最终外观。最近已研究了材料流变行为和热性能对烧结过程和脱除聚合物中气泡的影响,这种开发技术是在成型前评价材料方法上取得的重大进展,由此得到的结论表明,熔体流变行为和表面张力在材料致密化初期起主要作用,而在致密化后期,拦阻气泡中气体的扩散是十分重要的。象线型低密度聚乙烯这样的材料随着粘度降低而熔融速度减慢,这样在粒子相邻的周围形成三维粒子网,拦截大量气体。低粘度材料趋向于快速熔融,拦截气体少,因而致密化快。大部分滚塑成型树脂是粉料,粒子尺寸35目(74~2000um),材料另一种状态是液体,一些高流动性树脂,如尼龙,成型时要用小粒料。

2、滚塑成型适用材料
       所有适用于塑料加工的许多聚合物中,能容易滚塑成型材料都相当有限,有以下两个主要原因:(1)许多工程材料在被磨碎成流动性好的粉料后不能在没有压力条件下重新成型为均一固体;(2)与作为滚塑基准材料聚乙烯比,一些专用材料最初往往价格较贵,而市场需求低又抑制和阻碍对材料的开发热情。
       聚乙烯是世界最主要的滚塑用树脂,按用量大小依次排序的滚塑树脂为:聚乙烯(LDPE、LLDPE、HDPE、XLPE、mLLDPE、EVA)95%;聚氯乙烯3%;尼龙(尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12)<0.5%;聚丙烯<0.5%;聚碳酸酯<0.2%;含氟聚合物(ETFE、ECTFE、PFA、MFA、PVDF)<0.1%。另外,还有一些在近30年中已成功滚塑成型的聚合物和小量用于特种应用的聚合物有:聚甲醛、丙烯酸树脂、苯乙烯/丁二烯/丙烯腈共聚物(ABS)、纤维素树脂、环氧树脂、离子型聚合物、酚醛树脂、聚丁烯、聚酯、聚酯弹性体、聚苯乙烯、抗冲聚苯乙烯、聚氨酯、有机硅聚合物。
       不同来源数据略有差异,根据美国塑料工程师协会(SPE)主办的2005年美国滚塑会议论文提供的数据,2002年滚塑用树脂占有份额分别为:聚乙烯93.3%,聚氯乙烯3.2%,尼龙0.5%,聚碳酸酯0.2%,含氟聚合物0.1%,其他塑料0.1%。最近报道称,聚乙烯占全球滚塑材料的95%左右。聚乙烯具有容易滚塑成型、良好的热稳定性和成本低等综合优势,因此一直有主导和控制滚塑制品市场,占绝对主导地位,特别是最近聚合采用单中心催化剂,进一步开发和推出适用于滚塑成型、容易加工和刚性高的聚乙烯牌号,零剪切熔体粘度低,成型时间(周期)短,推动和促进滚塑工业进展。
 


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