成核劑對(duì)聚丙烯注塑成型周期影響的研究

林勇強(qiáng)

(廣東美的制冷設(shè)備有限公司 廣東佛山 528311)

成核劑對(duì)聚丙烯注塑成型周期影響的研究

林勇強(qiáng)

(廣東美的制冷設(shè)備有限公司 廣東佛山 528311)

洗衣機(jī)制件大量使用結(jié)晶型的聚丙烯材料注塑成型，制件尺寸大，成型周期長(zhǎng)，通過添加適量的成核劑后可以提高聚丙烯的結(jié)晶溫度，從而使得成型冷卻過程中更快完成結(jié)晶過程，縮短成型周期。并且添加成核劑后PP材料的力學(xué)性能有所提升。

聚丙烯；結(jié)晶；成核；成型周期

1、前言

聚丙烯(polypropylene，PP)是一種結(jié)晶性的聚合物，具有機(jī)械性能好、無毒、耐熱、耐化學(xué)藥品、相對(duì)密度低以及容易加工成型等優(yōu)良特性。其結(jié)晶度、晶型以及晶體的結(jié)構(gòu)形態(tài)對(duì)其性能起關(guān)鍵作用。另外其結(jié)晶速度的快慢也直接影響PP的加工成型周期。

成核劑是用來改變不完全結(jié)晶聚合物樹脂的結(jié)晶度，加快其結(jié)晶速度的加工改性助劑。它通過提供晶核促進(jìn)樹脂結(jié)晶，提高結(jié)晶速率，從而縮短制品的成型周期。另外成核劑的加入使得晶粒的結(jié)構(gòu)細(xì)微化，從而提高制品的剛性、熱變形溫度、尺寸穩(wěn)定性、透明度和表面光澤度等。成核劑的用量一般為PP基料的0.1%～0.3%。

美的洗衣機(jī)事業(yè)部每月使用聚丙烯（PP）2200噸左右，用于注塑洗衣機(jī)筒體等大型制件，成型周期較長(zhǎng)，達(dá)100多秒。如果能夠通過添加適量的成核劑達(dá)到縮減成型周期的效果，則可以大大提高注塑的生產(chǎn)效率，降低注塑成本。

2、技術(shù)分析

2.1 注塑成型周期組成分析

注塑制品的成型是將塑料原料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)加熱塑化至熔融態(tài)后，以較高的溫度、壓力和速度，注入模具型腔，經(jīng)保壓、冷卻定型與脫模制得。整個(gè)注塑成型的周期由下面幾項(xiàng)組成：

圖1 注塑成型周期組成

其中熔膠過程從保壓之后開始，在冷卻周期內(nèi)完成，因此對(duì)整個(gè)注塑成型的周期沒有影響。表1以美的全自動(dòng)洗衣機(jī)401G外桶為例，使用材料為PP(AP03B)，模溫35℃，詳細(xì)說明注塑成型周期各組成部分的影響因素及時(shí)間占比。

表1 注塑成型周期組成部分的影響因素及時(shí)間占比

2.2 成核劑對(duì)聚丙烯結(jié)晶溫度及力學(xué)性能的影響

為了便于使用，將成核劑做成母粒形式，以PP為載體樹脂，成核劑濃度為4%。將成核母粒按不同比例與PP（?？松梨贏P03B）熔融混合后進(jìn)行DSC測(cè)試。

結(jié)晶溫度越高，表明PP從熔融狀態(tài)下冷卻時(shí)在更高的溫度下就開始結(jié)晶，結(jié)晶過程得以更快完成，制品可以更快定型。成核母粒的加入明顯提高了PP的結(jié)晶溫度，因此可以預(yù)測(cè)注塑成型時(shí)PP的冷卻時(shí)間可以明顯縮短。

添加不同比例成核母粒后PP的力學(xué)性能見表3。

2.3 成核母粒對(duì)成型周期影響驗(yàn)證試驗(yàn)過程

試料機(jī)臺(tái)：JSW J1800E（1800噸）

試料產(chǎn)品：全自動(dòng)洗衣機(jī)外筒（編號(hào)410G）

試料配方：①PP(AP03B) /成核母粒＝100/2.5；②PP(AP03B)/成核母粒＝100/5，各配500KG試料

試料工藝：溫度、壓力不變，在原來生產(chǎn)材料（PP AP03B）正常生產(chǎn)情況下切換到試料配方，在保證制品合格（出模不頂白）前提下調(diào)節(jié)冷卻時(shí)間。

試驗(yàn)結(jié)果：

圖2 PP及添加不同比例成核母粒后的DSC降溫曲線

從上表可以看出，成核母粒（成核填充母粒）的加入，大大縮減了冷卻時(shí)間，總成型周期縮減了18s，則生產(chǎn)效率提升了（115-97）/97*100%=18.5%。兩個(gè)試驗(yàn)方案產(chǎn)品均通過各項(xiàng)性能檢測(cè)。

表3 添加不同比例成核母粒后PP的力學(xué)性能

表2 添加不同比例成核母粒后的PP結(jié)晶峰溫

3、結(jié)論

在PP中加入適量的成核劑能夠提高結(jié)晶峰溫，因此在成型冷卻過程中可以更快完成結(jié)晶過程，制品可以更快定型，從而可以縮短注塑的成型周期，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)還可以提高PP的力學(xué)性能。成核劑在洗衣機(jī)的PP制件成型中將會(huì)有廣泛的應(yīng)用前景。

[1]洪定一.聚丙烯-原理,工藝與技術(shù)[M].北京:中國(guó)石化出版社,2007.

[2]朱勝杰,陳占勛.成核劑對(duì)聚丙烯力學(xué)性能的影響[J].現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用,2007,17(1):55-57.

[3]李娟,張敏敏等.復(fù)合成核劑對(duì)聚丙烯性能的影響[J].塑料,2014,43(2):47-50.

Research on Influence of Nucleating Agent on Injection Molding cycle of Polypropylene

LIN Yongqiang
(Guangdong Midea Air-Conditioning Equipment Co.,Ltd. Guangdong Foshan 528311)

Washing machine parts using polypropylene material injection molding. The parts are large size, and need long processing cycle. By adding proper amount of nucleating agent, the crystallization temperature of PP can be increased, which can make the crystallization process faster and shorten the molding cycle. And after adding nucleating agent, the mechanical properties of PP material have been improved.

polypropylene; crystallization; nucleation; molding cycle