快速熱循環(huán)注塑材料PC-ABS與PP的物理改性及其性能研究.pdf

1、隨著新的產品設計理念的發(fā)展、現代工業(yè)技術的進步及節(jié)能環(huán)保意識的增強，塑料材料的應用潛力及優(yōu)勢逐步得以發(fā)揮。一方面，塑料綠色制造技術開始成為一種現代制造理念及產品成型模式，另一方面，開發(fā)新型的、具有更大市場競爭力的高性能化、高功能化、低成本的聚合物及其復合材料迫在眉睫，特別是將塑料制品應用于功能、結構件領域的需求越來越多。
　　快速熱循環(huán)(Rapid Heat Cycle Molding，RHCM)注塑工藝是一種采用高光澤模具型腔表

2、面、要求快速加熱和快速冷卻，并在成型樹脂的玻璃化轉變溫度以上進行注塑成型的新型綠色制造技術。由于RHCM成型工藝可直接獲得表面光澤度高、無熔痕和無需進行噴涂、罩光等后續(xù)加工的外觀用塑件，近年來在諸多領域得以快速發(fā)展和應用。然而，其獨特的工藝特征也對成型樹脂的性能提出了更高的要求，如在高溫注塑下，小分子助劑極易分解，減弱其改性效果;小分子的分解上浮，容易造成不良的成型塑件表面質量;結晶型聚合物的結晶過程變得更為復雜等等。另外，現有聚合物或

3、其復合材料，雖然在各項性能上已獲得了很大的優(yōu)化，但強度和剛性等性能指標依然不能滿足功能、結構件領域對材料性能的要求，亟待發(fā)展成本更低、綜合性能更優(yōu)、目標特征更突出的新型替代材料。
　　針對上述問題，本文以RHCM注塑工藝及熔融共混工藝為基礎，選取了應用廣泛的非晶PC/ABS復合材料和半結晶型PP樹脂為研究對象，采用了多種材料微觀及宏觀表征手段開展了相關研究，具體工作如下:
　　(1)研究了PC/ABS復合材料的力學性能對制品

4、熔接痕敏感程度隨ABS含量的變化規(guī)律，深入分析了纖維初始長度、添加量及添加方式對制品中玻纖長度分布的影響規(guī)律，并分析和揭示了它們對塑件的力學性能和熱學性能的影響效果和作用機理。
　　(2)選取了一種PC專用磺酸鉀阻燃劑FR2025及兩種芳基磷系無鹵阻燃劑UN707和PX-220，在RHCM工藝下制得了阻燃短玻纖增強PC/ABS標準樣品。對比分析了不同阻燃劑和填料對短玻纖增強PC/ABS復合材料的阻燃效果，深入研究了阻燃劑對玻纖增強

5、PC/ABS復合材料的熱學性能、力學性能及表面質量的影響規(guī)律，得到了符合行業(yè)需求的高強、高阻燃PC/ABS產品。
　　(3)研究了RHCM注塑充型過程中，模具型腔表面溫度對PP塑件不同結構層樹脂結晶狀態(tài)的影響規(guī)律，揭示了成型塑件的表面質量、結晶度及殘余內應力之間的內在關系，并定量研究了多種常見填料對PP樹脂表面光澤度及收縮率的影響規(guī)律。
　　(4)研究并揭示了高溫退火工藝參數（退火溫度、退火保溫時間及退火后冷卻速度）對不同結

6、構層PP樹脂顯微結構演化、塑件表面質量及力學性能的影響規(guī)律及其作用機理。
　　(5)選擇了α形核劑、RHCM模具溫度和退火工藝、增容劑及納米二氧化硅粒子等作為研究對象，從結晶度、結晶演化、界面相容性及納米粒子對界面的物理作用等角度，深入探討了它們對PP樹脂及其復合材料強度及剛性的影響規(guī)律及其作用機理，。
　　通過上述研究，開發(fā)了RHCM高溫注塑和大比率玻纖添加條件下滿足V0級阻燃要求的PC/ABS復合材料，發(fā)現了氣相阻燃機理

7、在該體系中所具有的技術優(yōu)勢，揭示了RHCM工藝下阻燃劑對玻纖增強復合材料的力學性能和塑件表面質量的改善作用和負面影響;揭示了RHCM高溫注塑及高溫退火工藝對改善PP樹脂結晶狀態(tài)的作用規(guī)律和機理，研發(fā)了綜合性能優(yōu)良的PP塑件的最佳注塑模溫和退火工藝，揭示了RHCM注塑工藝、高溫退火參數、材料的結晶狀態(tài)與塑件表面質量之間的內在關系;揭示了結晶度、結晶演化、相容性和界面特性等對PP材料強度和剛性的不同影響規(guī)律和作用機理，獲得了Nano-SiO