本發(fā)明屬于先進(jìn)材料加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種超高分子量聚乙烯高效塑化注射成型方法及裝備。

背景技術(shù)：

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)是一種線型結(jié)構(gòu)的具有優(yōu)異綜合性能的熱塑性工程塑料。由于超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)熔融狀態(tài)的粘度高達(dá)10⁸Pa·s，流動性極差，其熔體流動速率幾乎為零，這使超高分子量聚乙烯的臨界剪切速率極低，在很低的剪切速率下就會產(chǎn)生熔體破裂，所以很難用一般的機(jī)械加工方法進(jìn)行加工。目前，通過對普通加工設(shè)備的改造，已使超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)由最初的壓制-燒結(jié)成型發(fā)展為擠出、吹塑和注射成型以及其它特殊方法的成型。此外，還可以通過對超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)進(jìn)行改性，如高分子原位復(fù)合技術(shù)、聚合填充等提高其加工時的流動性。

在專利“一種擠出超高分子量聚乙烯的機(jī)筒”(專利號：201310315216.2)中提出將擠出機(jī)機(jī)筒采用溝槽結(jié)構(gòu)，并在其上設(shè)置銷釘，銷釘外安裝有銅套，可以增加物料與機(jī)筒的摩擦力，從而保持很強(qiáng)的正向輸送能力，易于塑化和混料。在專利“一種擠出超高分子量聚乙烯的螺桿”(專利號：201310315576.2)中公開了一種UHMW-PE專用螺桿，在擠出螺桿上設(shè)置銷釘和屏障頭，螺桿轉(zhuǎn)速和剪切速率均較低，并且對螺桿壓縮比進(jìn)行了優(yōu)化處理，使得其對物料的均化效果好，可以避免熔體破裂和超高分子量聚乙烯的降解，防止螺槽內(nèi)物料堵塞。

但是，UHMWPE注射成型工藝發(fā)展較模壓、螺桿擠出慢，主要受限于國內(nèi)注塑級UHMWPE專用料的缺乏及市場需求，UHMWPE專用注射機(jī)發(fā)展緩慢。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決超高分子量聚乙烯加工過程中流動性差等問題，本發(fā)明提出一種超高分子量聚乙烯高效塑化注射成型方法及裝備。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出超高分子量聚乙烯塑化注射成型方法為通過疊層復(fù)合成型在超高分子量聚乙烯的外表面覆上分子量低的聚乙烯，如低密度聚乙烯，改善物料與流道型腔接觸處的摩擦力，有效解決熔體打滑現(xiàn)象，提高其流動性，并且保留超高分子量聚乙烯的優(yōu)異性能。具體步驟如下：

第一步，兩臺塑化擠出裝置分別對較低分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯進(jìn)行塑化，采用超聲等強(qiáng)場對超高分子量聚乙烯塑化；

第二步，通過口模疊層包覆，制備表面覆蓋有較低分子量聚乙烯層的超高分子量聚乙烯；

第三步，注射成型。

為實現(xiàn)上述技術(shù)方案，本發(fā)明超高分子量聚乙烯塑化注射成型裝備主要由兩臺塑化擠出裝置、口模、擠出注射連接裝置、注射裝置、注射模具等組成。其中，一臺塑化擠出裝置為較低分子量聚乙烯塑化裝置，另一臺塑化擠出裝置為超高分子量聚乙烯塑化裝置。擠出注射連接裝置主要包括熔體通道、中轉(zhuǎn)儲料筒裝置、轉(zhuǎn)閥裝置。中轉(zhuǎn)儲料筒裝置可儲存及釋放口模流出的熔體，轉(zhuǎn)閥裝置實現(xiàn)熔體通道的開合，為連續(xù)擠出與間歇注塑的轉(zhuǎn)變提供緩沖。

兩臺塑化擠出裝置分別對較低分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯進(jìn)行高效塑化，熔融的較低分子量聚乙烯通過分流棱進(jìn)入口模與芯棒形成的環(huán)形流道，在口模出口處與超高分子量聚乙烯形成環(huán)形包覆結(jié)構(gòu)，其中超高分子量聚乙烯處于中間，較低分子量聚乙烯位于外表面，然后經(jīng)擠出注射連接裝置由注射裝置進(jìn)入注射模具，成型制品。

本發(fā)明超高分子量聚乙烯塑化注射成型裝備中經(jīng)過口模形成包覆結(jié)構(gòu)的內(nèi)外層厚度可根據(jù)實際制品要求設(shè)計口模與芯棒間隙及流道。一般情況下，中間超高分子量聚乙烯厚度較大，占整個材料比重高，以充分利用其優(yōu)異的綜合性能。

本發(fā)明的有益效果是：將較低分子量聚乙烯包覆在超高分子量聚乙烯外表面，無需購買昂貴的注塑機(jī)UHMWPE專用料，包覆結(jié)構(gòu)可有效改善物料與流道型腔接觸處的摩擦力，解決熔體打滑現(xiàn)象，提高其流動性，并保留超高分子量聚乙烯的優(yōu)異綜合性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明超高分子量聚乙烯塑化注射成型裝備的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.塑化擠出裝置，2.中轉(zhuǎn)儲料筒裝置，3.轉(zhuǎn)閥裝置，4.注射裝置，5.注射模具。

具體實施方式

本發(fā)明超高分子量聚乙烯塑化注射成型方法為，通過疊層復(fù)合成型在超高分子量聚乙烯的外表面覆上分子量低的聚乙烯，如低密度聚乙烯，形成包覆結(jié)構(gòu)。具體步驟如下：

第一步，兩臺塑化擠出裝置分別對較低分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯進(jìn)行塑化，采用超聲等強(qiáng)場對超高分子量聚乙烯塑化。超高分子量聚乙烯塑化擠出裝置還可以是柱塞式擠出機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)，能夠使超高分子量聚乙烯均勻塑化進(jìn)入口膜；

第二步，疊層包覆，制備表面覆有較低分子量聚乙烯層的超高分子量聚乙烯；熔融的較低分子量聚乙烯通過分流棱進(jìn)入口模與芯棒形成的環(huán)形流道，在口模出口處與超高分子量聚乙烯形成環(huán)形包覆結(jié)構(gòu)，其中超高分子量聚乙烯處于中間，較低分子量聚乙烯位于外表面；

第三步，注射成型，即擠出注射連接裝置將包覆料由注射裝置進(jìn)入注射模具，成型制品。

為實現(xiàn)上述技術(shù)方案，本發(fā)明超高分子量聚乙烯塑化注射成型裝備，如圖1所示，由兩臺塑化擠出裝置1、口模、擠出注射連接裝置、注射裝置4、注射模具5等組成。其中，一臺塑化擠出裝置1為較低分子量聚乙烯塑化裝置，另一臺塑化擠出裝置1為超高分子量聚乙烯塑化裝置。熔融的較低分子量聚乙烯通過分流棱進(jìn)入口模與芯棒形成的環(huán)形流道，在口模出口處與超高分子量聚乙烯形成環(huán)形包覆結(jié)構(gòu)；擠出注射連接裝置主要包括熔體通道、中轉(zhuǎn)儲料筒裝置2、轉(zhuǎn)閥裝置3，經(jīng)包覆的超高分子量聚乙烯流經(jīng)熔體通道、中轉(zhuǎn)儲料筒裝置2及轉(zhuǎn)閥裝置后進(jìn)入注射裝置。中轉(zhuǎn)儲料筒裝置2可儲存及釋放口模流出的熔體，轉(zhuǎn)閥裝置3實現(xiàn)熔體通道的開合，為連續(xù)擠出與間歇注塑的轉(zhuǎn)變提供緩沖。

兩臺塑化擠出裝置1分別對較低分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯進(jìn)行高效塑化；熔融的較低分子量聚乙烯通過分流棱進(jìn)入口模與芯棒形成的環(huán)形流道，在口模出口處與超高分子量聚乙烯形成環(huán)形包覆結(jié)構(gòu)，其中超高分子量聚乙烯處于中間，較低分子量聚乙烯位于外表面，然后包覆的超高分子量聚乙烯熔體經(jīng)擠出注射連接裝置由注射裝置4進(jìn)入注射模具5，成型制品。

本發(fā)明超高分子量聚乙烯塑化注射成型裝備口模處熔體包覆結(jié)構(gòu)示意圖，每一層厚度可根據(jù)實際制品要求設(shè)計口模與芯棒間隙及流道。一般情況下，中間超高分子量聚乙烯厚度較大，占整個材料比重高，以充分利用其優(yōu)異的綜合性能。

以上所述為本發(fā)明的具體設(shè)備及工藝情況，配合各圖予以說明。但是本發(fā)明并不局限于以上所述的具體設(shè)備及工藝過程，任何基于上述所說的對于相關(guān)設(shè)備修改或替換，任何基于上述所說的對于相關(guān)工藝的局部調(diào)整，只要在本發(fā)明的精神領(lǐng)域范圍內(nèi)，均屬于本發(fā)明。