[发明专利]制备固化塑料模塑制件的方法

说明书

本发明涉及模塑塑料制件的制造方法，尤其是当其中的塑料是用酸酐硬化剂固化的环氧树脂时。

采用称为自动压力凝胶工艺(Automatic Pressure GelationProcess，APG)，环氧树脂可用于制造模塑制件。例如，GB1323343和EP0333456公开的该方法将环氧树脂和固化剂在使其呈液态的温度下(一般为40-60℃)混合。然后在轻微压力下，将该混合物注入在足以使凝胶化和固化反应发生的高温下的模具中。混合物固化成型以前，施压下向模具中补加混合物以补偿混合物的收缩。

厚壁铸塑品和薄壁铸塑品的制造方法略有不同。为制造厚壁固化塑料模塑品，在没有施压下，将可在3-60分钟内成型的预热液体铸塑树脂组合物倾入预热模具中，充满模具，其中模具温足以引发树脂组合物固化，并且组合物的温度至少比模具温低10％(所说温度为摄氏温度)，选择模具温度和树脂组合物温度，使在组合物成型至足以可从模具中取出以前，模塑组合物的中心温度达不到在模壁附近的组合物温度，并且在组合物成型前，一直施压下向模具中补加组合物以补偿组合物的收缩，然后从模具中取出成型模塑品。

为制造薄壁固化塑料模塑品，施压下，将可在60分钟内成型的预热、排气的树脂组合物加入具有模塑品形状模腔的较热预热模具中，以充满模腔，充满膜腔时排出气体，并且组合物成型过程中限制气体进入模腔，并且在组合物成型前，一直施压下向模腔中补加组合物以补偿组合物的收缩，其中组合物预热至50-120℃，在至少4Psi(280g/cm²)压力下压入模腔，模腔的最高温度为120-170℃，并且控制模具温度，使组合物温度从组合物进入模腔进口向模腔周边呈线性增加，因而使组合物从模腔周边向进口处渐进成型。

典型的环氧树脂/酸酐铸塑树脂物系含有约25-45％(体积)环氧树脂，12-30％(体积)酸酐硬化剂，30-65％(体积)无机填料以及少量固化促进剂和其它添加剂。提供给加工者时，该组合物可能是预先配制的，以减少使用前需要混合的份数，实践上，两元组合物最常用，但一般也使用三元、甚至四元组合物。

上述的普通树脂物系有许多缺点。

多组分共混物的混合既费时又耗力。特别是可能需要大量的小量批料和某些组分的用量很小时，操作者很容易出差错。另外，还需要昂贵设备以防止操作工人吸入无机填料而损害健康。

两元共混物系通常通过自动计量和混合机械进行混合。这种设备减少了劳力和操作工出错的可能性，但带来另外的大量资金花费。

两元共混物系难于填充大量无机填料，而从成本和工艺上考虑，大的无机填料充量是人们所希求的。液体树脂组分能容纳的填料量约相当于树脂/硬化剂总体能容纳的填料量的一半。另一方面，由于一般使用的液体酸酐的粘度很低，加入硬化剂会在贮存时产生严重的填料沉降问题。另外，分别填加树脂和硬化剂，效益不好，因为这需要另外的加工步骤，因而也增加了成本。

将树脂加工成模塑制件时，首先将树脂在约90℃的烘箱中预热。然后加入硬化剂。然后将该混合物在真空下搅拌使其排气。混合温度可约为65℃，所得混合物在65℃的可用寿命约为3小时。

然后将该混合物充入合适的模具中并在140℃-190℃下固化。

我们现在已经发现，在APG工艺中可以使用稳定的一元物系，它克服了传统两元或多元物糸的缺点，并且制得的模塑制件至少和传统方法一样良好。

因此，本发明提供了固化塑料模塑品的制造方法，该方法将预热的可固化树脂组合物加入在足以引发树脂固化温度下的较热模具中，并且施压下补加树脂以补偿组合物的收缩，其中可固化树脂是环氧树脂配方，它包括平均每分子含有多于1个环氧基的环氧树脂、酸酐硬化剂、促进剂和填料，选择环氧树脂、硬化剂和促进剂以使该配方在25℃至少可稳定14天。

实施本发明的方法时，铸塑混合物的粘度范围应为1000-5000mPa。较高的粘度需要大于3bar(0.3MPa)的注塑压力，这带来了难于接收的技术和安全问题。根据本发明使用的组合物的可用寿命或贮存寿命以25℃的稳定性确定，该寿命是该组合物的在25℃粘度增加一倍所需时间。因而，如果说组合物在25℃可稳定30天，它意味着在25℃，该组合物粘度增加一倍需要30天。这确保在本发明中可以使用该组合物而无需上述特别高的压力。

在两个前提——搅拌机可接受混合物的粘度和温度大大低于发生固化反应的温度下，可以在任意温度下和按任意顺序将组分混合来制备可固化环氧树脂配方。大都认为50℃是安全的界限。