[发明专利]一种热塑性聚合物类固相成型工艺

说明书

本发明公开了一种热塑性聚合物类固相成型工艺。即成型温度在聚合物处于玻璃化温度以上，远低于可测熔点或理论熔点以下的类固相非流动状态下，对聚合物粉末原料施以高约束应力，粉末颗粒处于类固相温度场并经受持续性压应力冲击下，克服聚合物固有的黏弹性，引起粒子表面的局部熔融并促使分子链段构象重排，实现粒子之间发生熔接。本发明所述类固相成型工艺，特别适用于无加工熔点的高温聚合物，或者虽具备可加工熔点但加工温度超过熔点后依然呈现非流动态而无法熔融加工的聚合物。同时，本发明提出的类固相成型简单易行、生产经济便捷，满足绿色环保化生产要求。

技术领域

本发明属于材料成型领域，涉及一种聚合物材料成型方法，具体涉及一种热塑性聚合物类固相成型工艺。是一种在聚合物在类固相非流动状态下，使材料在处于适当温度场及压应力的共同作用下，得到成型制品。

背景技术

力学性能是构件在结构设计中的一个重要考量因素，而对于塑料结构件，其成型工艺的选择和加工过程参数的控制亦是决定产品最终性能的重要一环。塑料常用的成型方式包括挤出、注塑、吹塑、压塑及压延等。常规工程塑料如聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚酯(PBT)、聚苯醚(PPO)等，或某些特种工程塑料如超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚砜(PSU)、聚酰亚胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等，其都具备可加工熔点，能够通过这些成型方式将物料加热到熔融态进行塑化加工。即熔融态聚合物分子链具备足够时间的链运动和解缠结，在冷却过程中将粉料颗粒熔融相结合在一起获得的成型制品。

聚合物在热作用力下由玻璃态转化为粘流态，无论是采用哪种成型方式制备，流动态聚合物高分子容易与模腔内壁产生机械咬合现象，对于模具的脱模后处理、模具维护及使用寿命均会产生一定的影响。此外，对于耐高温聚合物如聚酰亚胺的某些耐高温型号来说，其玻璃化温度超过300℃，当成型温度达到理论熔点之前，材料已经发生热分解，因此无法进行常规的熔融成型。只能在隔绝氧气或真空状态下，采用热等静压或柱塞挤出工艺成型制备。不仅步骤繁琐，而且生产较为昂贵，对设备的要求和维护也比较麻烦。

同时，目前国家对节能和绿色化生产的要求越来越高。常规熔融态成型加工方式，需要耗费大量热能将材料加工至熔融相，为了满足某些性能如外观要求，可能会进一步提高成型温度。成型温度的提高会导致材料过热，进而引起聚合物某些弱分子链段断裂而产生小分子有毒气体，对环境和操作人员造成伤害。当然，也可以加入一些热稳定助剂来规避材料的过热分解，但这样便会增加生产成本，且对产品的综合性能造成影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种热塑性聚合物类固相成型工艺，用于提高热压成型质量，降低热压成型成本该方法所用生产设备和模具简单，可在有氧空气环境中实现绿色化、高效率生产。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种热塑性聚合物类固相成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将热塑性聚合物粉末置于热压模腔中，在第一预压压力下逐步升温第一预压温度；

步骤2、在第一预压温度下间歇式泄压若干次，以完成排气操作；

步骤3、在第二预压压力下升温至第二预压温度下，保温保压一段时间；

步骤4、控制热压压力在第三预压压力下，逐步升温至材料类固相成型温度，所述材料类固相成型温度高于该材料的玻璃化温度15–20℃；

步骤5、热压温度达到材料类固相成型温度后，在成型压力下保温保压60-180min，进行类固相成型；

步骤6、类固相成型结束后，逐步降温至弹性形变温度，之后卸掉压力，然后自然冷却至常温脱模，完成热塑性聚合物的类固相成型。