專利名稱：：用超臨界流體處理聚碳酸酯的方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及注射成型，更具體地涉及在超臨界流體存在下聚碳酸酯化合物的成型。
背景技術：
：聚碳酸酯如舉例來說雙酚A碳酸酯，是用于多種目的的優(yōu)異工程級熱塑性塑料。這種化合物往往在寬的溫度范圍內具有高的強度、剛度和韌性。它們可以在各種熔融成型工藝中著色、復合和熱成型，所述熔融成型工藝如熱成型、擠出、壓縮和注射成型。關于它們的應用最常見的缺點是有限的耐化學性、容易發(fā)生應力斷裂和切口敏感性。聚碳酸酯化合物特別是往往對苯、甲苯、氯代烴、庚烷、乙酸乙酯和強酸和強堿具有差的耐受性。聚碳酸酯化合物中連接單體單元的酯鍵是可水解的，這使得所述分子容易受到熱水的破壞。已知在成型時，例如通過在比其它可注射成型的聚合物顯著更高的溫度下操作運行模具的注射成型，而試圖優(yōu)化聚碳酸酯制品表面的耐化學性。例如，現(xiàn)有技術教導了用于聚碳酸酯的注射模具應在至少18(TF和200°F，和更典型地在更高溫度下操作。盡管使用更高的模具溫度會不希望地增大了模具的循環(huán)時間，但確實提高了耐化學性，據(jù)推測這是由于減少了成品部件表面附近內應力(lockedinstress)的量。一種進一步提高聚碳酸酯化合物的耐化學性，而不會不利地增大循環(huán)時間的聚碳酸酯化合物的成型方法將對本領域是非常有益的。當通過由溶劑的緩慢蒸發(fā)或通過在18(TC下長期加熱而制備聚碳酸酯時，所述聚碳酸酯還已知能表現(xiàn)出半晶狀的特征。雖然這種形態(tài)往往會增大對化學腐蝕的耐受性，但卻降低了所述聚碳酸酯的光學透明度。同樣希望增大聚碳酸酯的耐化學性而不引入晶體形態(tài)
發(fā)明內容本發(fā)明提供了一種聚碳酸酯的成型方法，所述方法得到比傳統(tǒng)方法具有顯著更高的耐化學性的部件。所述方法采用意想不到的低模具溫度，但該溫度的使用與在熔融聚碳酸酯到達模具之前將超臨界流體引入熔融聚碳酸酯相配合。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)保持冷卻部件上的壓力一段時間進一步提高了耐化學性。本發(fā)明的一個方面可認為涉及一種由聚碳酸酯形成成形部件的方法。根據(jù)所述方法，其包括提供具有至少一個腔室的模具，使得所述模具具有用于精確控制與注入的聚合物接觸的模芯和腔室表面的裝置。然后將熔融的聚碳酸酯與超臨界流體混合形成混合物。將這種混合物注入到模具內，同時利用冷卻裝置冷卻所述腔室，以使得其溫度不高于150°F。在附圖的多個圖中，類似的部件帶有類似的標號，且圖1說明超臨界流體注射系統(tǒng)；圖2說明以對照和實驗方式制備的模制塑料部件，以測試本發(fā)明的參數(shù)；圖3說明在根據(jù)實施例2的方法加工后，圖1所示部件的內部形態(tài)；圖4a說明根據(jù)傳統(tǒng)模制技術制備的對照部件的裂縫；和圖4b說明根據(jù)本發(fā)明方法制備的實驗部件的裂縫。詳細說明現(xiàn)參考圖l，其說明適于完成本發(fā)明方法的示例性超臨界流體注射系統(tǒng)的結構圖。注射系統(tǒng)IO包括通過管道16向氣泵14進料的供氣罐12。氣體在高壓下通過管道18抽上來，到達預計量調節(jié)器20。經(jīng)調節(jié)的氣體供給通過管道22傳送到電子控制的計量閥24，并從那里通過管道26到達流量計28。在流量計28到返回計量閥24之間由PID控制器30調節(jié)的反饋回路確保傳送適當重量百分比的氣體。計量過的流體通過管道32傳導并通過后計量壓力調節(jié)器34到達傳統(tǒng)模制擠出機36的料筒。實施例1制備作為單腔室冷流道模的注射模具，將其成型為圖2所示部件。所述部件的形狀在所有維度上均類似于可由3MCompanyofSt.Paul,MN的710IndexStrip商購得到的電話線連接器。調整模制機器，使得能夠將超臨界氮流體作為加工助劑注入熔融聚合物內。將可商購自MilesPolymersDivisionofPittsburg,PA的BayerMakrolon6555用作待模制的聚合物，利用模具完成注射模制過程。用往復的單螺桿型擠出機向模具進料，該擠出機可商購自Guelph，ofOntario,CA，以18秒的模制循環(huán)在2600psi(17.9MPa)壓力下操作。在5(TF用冷卻流體供給所述模具。這些部件在下面實施例3的實驗中作為對照樣品。實施例2如實施例1所述制造塑料部件，除以下不同外。將超臨界氮熔融混入熔融的聚碳酸酯內至0.3%的氮含量，模制循環(huán)時間為13.8秒。與實施例1的方法相比，每個循環(huán)約少處理5%的原材料，所述部件具有帶有多孔核的固態(tài)皮層。根據(jù)本實施例制得部件的內部形態(tài)在圖3的顯微照片中說明。這些部件在下面實施例3的實驗中用作實驗樣品。實施例3制備三點彎曲件，其中支點間隔3英寸(7.62cm)，或以其它方便在空間上便于固定實施例1和2中制得的部件。將實施例1和2的部件置于彎曲件內，并產(chǎn)生從水平位置偏移0.015英寸(0.38mm)的應變。保持該應變的同時，將所述部件置于庚垸/乙酸乙酯混合物(2:1，重量)內，并利用計時器確定各個樣品何時首次形成肉眼可見的裂縫。根據(jù)實施例1制備的10個樣品的平均裂縫形成時間為28秒。根據(jù)實施例2制備的IO個樣品的平均裂縫形成時間為164秒。該結果表明，使用超臨界流體可產(chǎn)生改進聚碳酸酯的耐化學性的效果。注意到對照和實驗部件代表的裂縫類型差別很大。圖4a說明根據(jù)實施例1制備的對照部件的裂縫，圖4b說明根據(jù)實施例2制備的實驗部件的裂縫。實施例4制備作為四腔室熱流道模的注射模具，將其成型為可由3MCompanyofSt.Paul,MN商購得到的DMP-BodyTop組件的電話線連接器。調整模具，使得能夠將超臨界氮流體作為加工助劑注射到所述熔融聚合物內。用可商購自MilesPolymersDivisionofPittsburg,PA的BayerMakrolon2658聚碳酸酯樹脂作為待模制的聚合物，利用模具完成設計的24次注射成型操作。根據(jù)實施例3的實驗方案在固定裝置中測試每次操作制備的第10個部件，并將根據(jù)該測試的裂縫出現(xiàn)的時間記錄于下面的表1中。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注意到操作編號24出現(xiàn)裂縫的時間明顯比其它操作更長。實施例5對根據(jù)在上面表明特別值得注意的耐化學性改進的操作24，繼續(xù)進行設計實驗。由可從MilesPolymersDivisionofPittsburg,PA以BayerMakrolon2658商購得到的聚碳酸酯樹脂，利用在實施例4中使用的四腔室熱流道模具用于注射成型部件。保持過程中的壓力為2600psi(17.9MPa)。加入O.l重量％的超臨界氮，并再次根據(jù)實施例3的方案在固定裝置中測試每次操作中制得的第10個部件，根據(jù)該測試出現(xiàn)裂縫的時間記錄于下面的表2中。表2操作聚合物熔融溫度模具冷卻流體溫度保持壓力時間裂縫出現(xiàn)的時間編號(下)(。F)(秒)(秒)la6151250.867.56251251,248.56201201.035.04a6151251.266.45a6151151.2141.86a6251250.820.46251151.234.86251150.821.49a6201201.038.610a6201201.033.3lla6151150.842.9更低的加工溫度和更長的保持壓力與最佳的耐化學性相關。應注意的是由于模具熱歧管設計中的局限，模具冷卻流體溫度不能更低。對于本領域普通技術人員而言，不偏離本發(fā)明的范圍和實質，本發(fā)明的各種變化和改變將是顯而易見的，并應理解本發(fā)明不限于本文給出的示例性實施方式。所附為權利要求。權利要求1.一種由聚碳酸酯形成型材部件的方法，其包括提供其中具有至少一個腔室的模具，所述模具具有用于冷卻與所述腔室相鄰區(qū)域的裝置；將熔融的聚碳酸酯與超臨界流體混合以形成混合物；和將混合物注入所述模具，同時利用所述冷卻裝置冷卻所述腔室以使其溫度不超出150。2.根據(jù)權利要求1的方法，其中使用所述冷卻裝置冷卻所述腔室以使其溫度不超過130下。3.根據(jù)權利要求2的方法，其中使用所述冷卻裝置冷卻所述腔室以使其溫度不超過90下。4.根據(jù)權利要求3的方法，其中使用所述冷卻裝置冷卻所述腔室以使其溫度不超過60。F。5.根據(jù)權利要求l的方法，其中在所述模具內在所述混合物上保持高壓至少0.8秒。6.根據(jù)權利要求5的方法，其中在所述模具內在所述混合物上保持高壓至少1.0秒。7.根據(jù)權利要求6的方法，其中在所述模具內在所述混合物上保持高壓至少1.2秒。全文摘要本發(fā)明公開了一種由聚碳酸酯形成型材部件的方法，其產(chǎn)生耐化學性顯著提高的部件。所述方法包括提供具有至少一個腔室的模具，使得所述模具具有用于冷卻與所述腔室相鄰區(qū)域的裝置。然后將熔融的聚碳酸酯與超臨界流體混合以形成混合物。將這種混合物注入所述模具，同時利用所述冷卻裝置冷卻所述腔室以使其溫度不超出150。當流體壓力在冷卻部件上保持一段短的時間時，實現(xiàn)耐化學性的進一步提高。文檔編號B29C45/57GK101119835SQ200680004762公開日2008年2月6日申請日期2006年1月27日優(yōu)先權日2005年2月11日發(fā)明者羅伯特·W·彼得森,詹姆斯·K·楊申請人:3M創(chuàng)新有限公司