王葉颠锉，劉義
（國能新疆化工有限公司，烏魯木齊831404）
摘要：采用不同注塑成型方式對聚丙烯透明料霧度測試試樣進行了制備史汗，針對聚丙烯透明料霧度有影響的關(guān)鍵因素注塑壓力琼掠、注塑速度、熔體溫度停撞、保壓壓力等進行了實驗探究眉枕，確定了霧度試樣制備最佳工藝參數(shù)為：注塑壓力55.52MPa、注射速率40mm/s怜森、熔體溫度200℃速挑、模具溫度40℃、保壓壓力48.58MPa副硅。
關(guān)鍵詞：聚丙烯透明料姥宝；注塑；工藝參數(shù)恐疲；霧度
前言
聚丙烯屬于部分結(jié)晶樹脂腊满，在通常的加工條件下由于其結(jié)晶性使得制品的透明性和光澤性較差套么，外觀缺少美感，因而其在許多應(yīng)用領(lǐng)域具有一定局限性碳蛋。而聚丙烯經(jīng)過增透改性后會大大提高透明性和光澤度胚泌，不僅可以保持其原有的優(yōu)異性能，更兼具如聚碳酸酯（PC）肃弟、聚苯乙烯（PS）玷室、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）等透明材料的特性，因而廣泛應(yīng)用于對透明性要求高的醫(yī)用注射器笤受、食品容器穷缤、文具、薄膜箩兽、盒津肛、瓶、杯汗贫、家用儲藏罐身坐、包裝等［1-3］。
注塑級透明聚丙烯因其具有優(yōu)異的透明度落包、光澤度和耐熱性掀亥，同時具備良好的加工性，在國內(nèi)外得到迅速的發(fā)展妥色。目前隨著國內(nèi)消費升級，透明聚丙烯下游加工企業(yè)對原材料的需求日益多樣化遏片。為進一步提升產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)滿足人民日益增長的美好生活需要嘹害，加工企業(yè)對聚丙烯產(chǎn)品的應(yīng)用定位要求也越來越高。生產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)良的注塑級透明聚丙烯成為原料生產(chǎn)企業(yè)爭先研發(fā)的重點吮便。
聚丙烯制品透明性的優(yōu)劣除受樹脂本身分子結(jié)構(gòu)及透明成核劑的影響外笔呀，還受注塑成型工藝條件的影響。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)髓需，采用不同的注塑工藝參數(shù)制備的測試試樣许师，其霧度測試結(jié)果有明顯的差異。因此僚匆，研究并優(yōu)化霧度試樣的制備工藝參數(shù)對聚丙烯透明料霧度測試具有重要意義微渠。
1實驗部分
1.1主要原料
聚丙烯無規(guī)透明專用料，K4826咧擂，新疆某公司生產(chǎn)逞盆。
1.2實驗設(shè)備及儀器
注塑成型機，victory200松申，奧地利恩格爾公司云芦；
霧度測試儀俯逾，EEL570，英國DIFFUSION公司舅逸；厚度規(guī)桌肴，C112XBS，日本Mitutoyo公司琉历；
X射線衍射儀（XRD）坠七，D8Advance，德國Bruker公司善已；
偏光顯微鏡（PLM）灼捂，BX-53，日本Olympus公司换团。
1.3樣品制備
按照GB/T2546.2—2022《塑料聚丙烯（PP）模塑和擠出材料第2部分：試樣制備和性能測定》［4］和GB/T17037.3—2003《塑料熱塑性塑料材料注塑試樣的制備第3部分小方試片》［5］的要求制備D1型試試樣悉稠，尺寸為60mm×60mm×1mm。試樣制備前利用待制備專用料對注塑機進行充分置換艘包，置換合格后舍棄前10個樣條的猛，然后收集符合標準要求的試樣。試樣要求無毛邊想虎、氣泡卦尊、波浪紋、熔接線等舌厨，注塑樣片實物圖見圖1岂却。
1.4霧度測試方法
試樣測試前利用霧度值為0.9%、4.5%裙椭、9.1%躏哩、15.5%、24.8%標準板對儀器進行標定揉燃，儀器標定合格后扫尺，依據(jù)GB/T2410—2008《透明塑料透光率和霧度的測定》［6］對待測試樣進行霧度測試。
1.5性能測試與結(jié)構(gòu)表征
XRD測試：電壓40kV炊汤，電流40mA正驻，Cu靶kal，波長1.5408埃抢腐，步長0.02度姑曙，每步停留時間0.4s。
偏光顯微鏡測試：采用反射模式迈倍，50倍放大倍率渣磷，拍攝結(jié)晶形態(tài)照片。
2結(jié)果與討論
2.1熔體溫度對試樣霧度的影響
由表1的測試結(jié)果可知授瘦，熔體溫度對試樣霧度測試結(jié)果有一定的影響醋界。在其他注塑條件都一致的前提下竟宋，隨著熔體溫度的升高，透明聚丙烯制品的霧度隨之增大形纺，透明度也隨之變差丘侠。其原因在于當熔體充模流動時，靠近模具壁的熔體冷卻速度較內(nèi)層熔體冷卻更快逐样。隨著熔體溫度的升高蜗字，熔體黏度減小，剪切作用減弱脂新，取向結(jié)晶減小挪捕，表層厚度減小。同時內(nèi)層熔體厚度增加争便，冷卻到模溫的過程需要的時間更長级零，冷卻時在結(jié)晶溫度附近停留的時間會更長，使得分子鏈有足夠的時間重新排列從而進入晶格滞乙，排列也更加規(guī)整奏纪，結(jié)晶也更為充分，生成的球晶尺寸也更大斩启，210序调、200、190℃下制備的試樣片在偏光顯微鏡下的測試結(jié)果（見圖2）表明溫度越高球晶尺寸越大兔簇，制品結(jié)晶度增加发绢，霧度增大。因透明聚丙烯往往加入了透明成核劑以增加其透明性垄琐，透明成核劑種類不同其熔點差異也很大边酒，在較低的熔體溫度下成核劑未發(fā)生熔融，會導(dǎo)致其分散不好此虑，從導(dǎo)致制品的霧度增加［7-8］，隨著熔體溫度的增加口锭，成核劑的分散變得更好朦前，球晶更小更分散，制品霧度隨之減小鹃操，透明度增加韭寸。綜合考量下選用200℃作為最佳熔體溫度。
2.2注射壓力對試樣霧度的影響
在注射速度不變的情況下荆隘，注射壓力通常通過改變塑化行程和切換點來控制恩伺，由表2的測試結(jié)果可知，注射壓力對試樣霧度具有顯著的影響椰拒。在其他注塑條件都一致的前提下晶渠，隨著注射壓力的增加凰荚，試樣霧度隨之升高。隨著注射壓力的增加褒脯，使熔體受到的剪切應(yīng)力增加便瑟，在流動方向的分子鏈取向增加番川，形成更多的有序區(qū)域到涂。另一方面注射壓力的增加颁督，模腔內(nèi)的熔體密度增加，自由體積減小沉御，有利于提高分子鏈段有序性屿讽，鏈段的有序排列有利于制品的結(jié)晶，制品結(jié)晶度的增加最終導(dǎo)致試樣霧度變大聂儒。提高注射壓力在一定程度能提高制品的質(zhì)量，但超過一定限度就會導(dǎo)致制品產(chǎn)生飛邊和過多的內(nèi)應(yīng)力硫痰，甚至?xí)a(chǎn)生燒焦現(xiàn)象衩婚；注射壓力過低會導(dǎo)致試樣表面產(chǎn)生波浪紋和熔接線效斑，影響測試結(jié)果的重復(fù)性。因此將注射壓力控制在合理范圍對霧度試樣的制備尤其重要缓屠，綜合考慮選用55.52MPa作為最佳注射壓力奇昙。
2.3注射速度對試樣霧度的影響
試樣的注塑過程在切換點以前以注射速度控制為主敌完，切換點以后以壓力控制為主储耐。當注射壓力較低時滨溉，注射速度隨注射壓力變化而變化什湘，當注射壓力達到一定程度后晦攒，注射壓力隨注射速度變化而變化［9-10］闽撤。從表3測試結(jié)果可知，注射速度對試樣霧度具有顯著的影響脯颜。在其他注塑條件都一致的前提下哟旗，隨著注射速度的增加，試樣霧度也隨著增大闸餐。隨著注射速度的增加饱亮，熔體的剪切作用會增加绎巨，剪切作用使得熔體中分子鏈沿著剪切作用的方向取向近尚，分子鏈形成具有規(guī)則排列結(jié)構(gòu)的區(qū)域场勤，從圖3（其中樣品2戈锻、3、4注射速率分別為40和媳、50格遭、60mm/s）可以看出（110）ɑ處，注射速度越大留瞳，峰面積越大拒迅，晶格面越長，結(jié)晶越充分她倘，霧度隨之變大璧微。另一方面在充模過程中隨著注射速度的增加，制品會出現(xiàn)充模留痕硬梁，導(dǎo)致制品霧度變大［11］前硫。因此，選用40mm/s作為最佳注射速度荧止。
2.4模具溫度的對試樣霧度的影響
從表4測試結(jié)果可知屹电，模具溫度對試樣霧度具有一定的影響。在其他注塑條件都一致的前提下跃巡，隨著模具溫度的增加危号，試樣霧度也隨著升高。這是因為模具溫度越低素邪，熔體充模過程中冷卻速率越快外莲，制品快速冷卻，越不利聚丙烯球晶的生長兔朦，結(jié)晶度低，霧度越低烘绽。當模具溫度升高時淋昭，制品緩慢冷卻俐填，有利于聚丙烯的球晶緩慢生長，結(jié)晶度高，霧度越高盏檐。另外模具溫度低會導(dǎo)致熔體快速冷卻，導(dǎo)致保壓階段無法對試樣進行更好的填充胡野，導(dǎo)致試樣產(chǎn)生外觀缺陷材失，從而導(dǎo)致霧度測試的重復(fù)性差［12］。綜合考慮后硫豆，選用40℃作為最佳模具溫度龙巨。
2.5保壓壓力對試樣霧度的影響
保壓階段的主要作用是在試樣成型完成后進行補縮，以減少由于溫度降低引起的體積效應(yīng)產(chǎn)生收縮孔等瑕疵熊响。從表5的測試結(jié)果可知旨别，保壓壓力對試樣霧度具有一定的影響。在其他注塑條件都一致的前提下汗茄，隨著保壓壓力的增加秸弛，試樣霧度也先降低后升高。當保壓壓力增大時洪碳，熔體會被壓得比較實递览，分子鏈段的運動會比較困難，生成的球晶尺寸下降瞳腌，導(dǎo)致霧度下降绞铃。但隨著保壓壓力的繼續(xù)增加，制品內(nèi)應(yīng)力增加纯趋，成核劑的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)受到一定程度的破壞憎兽，同時試樣厚度增加，因試樣厚度與霧度呈正比關(guān)系吵冒，從而導(dǎo)致試樣霧度增高纯命。因此痹栖，選用48.58MPa作為最佳保壓壓力亿汞。
3試樣霧度驗證試驗
在最佳制樣參數(shù)下揪阿，熔體溫度為200℃疗我、模具溫度為40℃、注射速度為40mm/s南捂、注射壓力55.52MPa吴裤、保壓壓力為48.58MPa、保壓時間為40s溺健、冷卻時間為15s的條件下麦牺，對透明料K4826進行霧度試樣制備和測試，結(jié)果如下表6。
4結(jié)論
（1）通過研究表明熔體溫度剖膳、注射壓力魏颓、注射速度、保壓壓力吱晒、模具溫度對制品霧度有不同程度的影響甸饱。注射壓力調(diào)整產(chǎn)生的霧度變化最大，其次是注塑速率仑濒、熔體溫度和保壓壓力叹话，而模具溫度的對制品霧度的影響并不顯著。
（2）通過注塑工藝優(yōu)化獲得了K4826專用料霧度樣片制備的最佳工藝條件為注塑壓力55.52MPa墩瞳、注射速度40mm/s渣刷、熔體溫度為200℃、模具溫度40℃矗烛、保壓壓力48.58MPa辅柴。
（2）優(yōu)化注塑工藝參數(shù)可以達到降低聚丙烯霧度的目的，但只能有限范圍內(nèi)降低霧度瞭吃，要真正降低透明料的霧度還得從透明料生產(chǎn)的催化劑和成核劑配方優(yōu)選等方面著手碌嘀。另外，注塑工藝參數(shù)優(yōu)化應(yīng)在基于國標給定的條件下進行歪架，這樣做更加有利于貿(mào)易雙手數(shù)據(jù)的比對。
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