CN105291340B - 利用高吸水树脂作为载体的水发泡注射方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用高吸水树脂作为载体的水发泡注射方法，包括以下步骤：(1)将高吸水树脂干燥处理；(2)选择热塑性塑料作为基体材料，与高吸水树脂混合后，加入微量水份；(3)通过塑料挤出机制得均匀的载体母粒(4)载体母粒进行干燥；(5)将蒸馏水喷洒加入载体母粒，形成载水母粒；(6)将载水母粒加入欲加工的聚合物原料混合均匀制备成第二混合物料；(7)将第二混合物料加入到塑料注射机中生产发泡注射制品。本发明提供的利用高吸水树脂作为载体的水发泡注射方法，水容易获取、高吸水树脂的使用可方便实现对水量的控制，从而容易控制发泡程度，适用材料的可加工温度范围宽，具有经济、简便、适用性广等特点。
Description
技术领域
本发明属于聚合物材料的加工制造技术领域，具体涉及一种利用高吸水树脂作为载体的水发泡注射方法。
背景技术
近年来，由于隔音、隔热、吸震以及节省原材料等优点，聚合物发泡制品被广泛应用。通常，发泡制品内部的泡孔是由塑料原料在成型过程中产生或外加某些气体而形成的。按照泡孔形成及发泡剂类型的不同，可包括化学发泡、物理发泡及机械混合发泡等。这些方法各有所长，但也均存在相应的限制。比如：化学发泡法利用化学发泡剂受热分解而产生气体从而在制品内部形成大量的泡孔，达到节约原料的目的，该方法工艺简单，无须增加相应的设备，从而易于操作，但也存在发泡剂的残留物等环境问题，其对加工温度的区间也往往限制较多。而物理发泡及机械混合发泡等不存在这些问题，但却需要相应的贮存及发泡设备，从而为其应用带来了不便。
水可以成为一种优良的发泡剂，即可以作为化学发泡剂参与化学反应而产生气体，也可以靠自身加热而形成水蒸汽从而成为物理发泡剂。国际专利公开了一种利用水作为发泡剂的发泡注射制品的生产制造方法。[Turng LS,Peng J.Method of Fabricatingan Injection Molded Component[C],International Patent,WO2012/099640A1.]该方法利用水在高温下沸腾汽化能转变为蒸汽的原理，将水作为物理发泡剂添加到普通的螺杆式注射成型机中来生产发泡制品，在该过程中，可将氯化钠、氯化钙或氯化锰等无机物溶于水中而成为成核剂。但这种方法的前提是所加工的树脂本身要易于吸水，因而，它在PC材料中取得到了一定的应用效果，但想进一步提高吸水率仍很困难。同时，该方法对吸水率较低的材料则更不易实现。另外，该方法的水含量的控制也很困难。
要想实现水含量的较好控制，寻找更为合适的载体成为关键。美国OHIO州的研究学者发现了一种利用活性炭作为水载体的发泡注射方法。[Cabrera ED,Mulyana R,CastroJM,Lee LJ,Min Y.Pressurized Water Pellets and Supercritical Nitrogen inInjection Molding[J].Journal of Applied Polymer Science,2013,127:3760-3767.]该方法将具有吸附作用的活性炭成功的转变为水的载体并生产出相应的注射制品。但活性炭的载水能力很有限，水的注入时间较长，否则注入过程中需要加压，这也增加了相关设备的投入，它在加工中也容易吸附到设备周边，给生产环境带来了困扰，另外，活性炭本身为黑色粉末，给制品颜色的控制带来了困难。
寻找载水能力更强、适用范围更广、加工控制更加容易且负面效果较少的载体在水发泡注射中仍显得较为重要。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种利用高吸水树脂作为载体从而在普通注射机中生产水发泡注射制品的方法，该方法在不对普通注射机作任何改动的情况下，即可方便生产出相应的发泡产品。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种利用水作为发泡剂、高吸水树脂作为载体从而在普通注射机中生产制品的方法，包括以下步骤：
(1)将高吸水树脂干燥处理；
(2)选择合适的热塑性塑料作为基体材料，所述基体材料与步骤(1)干燥后的高吸水树脂混合后，加入微量水份，得到第一混合物料；
(3)将步骤(2)的第一混合物料通过塑料挤出机熔融、挤出、切粒后制得均匀的载体母粒；
(4)将步骤(3)得到的载体母粒再次干燥处理；
(5)将蒸馏水喷洒到步骤(4)干燥后的载体母粒中，形成载水母粒；
(6)将步骤(5)的载水母粒加入欲加工的聚合物原料后，混合均匀制备成第二混合物料；
(7)将步骤(6)的第二混合物料加入到塑料注射机中生产发泡注射制品。
作为优选，步骤(1)使用的高吸水树脂的吸水能力在10～800倍之间。
作为优选，所述步骤(2)中基体材料是欲加工的聚合物原料自身，或是和欲加工的聚合物原料之间不产生负面效应的其它热塑性塑料。最好选择选择熔体指数在1～3g/10min之间的LDPE(低密度聚乙烯)作为基体材料。这主要在于，LDPE的加工温度范围较宽，可以和较多的塑料原料混合使用，它能够在熔融塑化后和高吸水树脂快速粘连，另外其在挤离挤出机机头后能够较快的冷却定型。
作为优选，所述步骤(2)中高吸水树脂与基体材料质量之比为1：9～19。
作为优选，所述步骤(3)中普通塑料挤出机的熔体温度在130～170℃，该温度适宜LDPE的熔融，并能使第一混合物料中的微量水份分解产生气泡。
作为优选，所述步骤(2)中水在基体材料与高吸水树脂的混合物中的质量占比为0.05～0.2wt％，该微量水份的主要好处在于，水份在后续的挤出机中受热分解产生少量泡孔，该泡孔挤离机头后因压力变化会发生破裂，从而使高吸水树脂不会完全被基体材料包覆，利于高吸水树脂在后续加工中的吸入水份及水份蒸发。
作为优选，所述步骤(4)的干燥环节中，也需要根据高吸水树脂的含水情况，在40～100℃的环境中干燥0.2～10小时，干燥不足会影响载体母粒在整体材料中的含量比例。
作为优选，所述步骤(5)的蒸馏水与干燥后的载体母粒的质量之比为1：0.25～4。水的含量过高，导致单个高吸水树脂吸入的水份过多，在后续加工中水份分解造成局部产生的气体太多，不利于加工过程的稳定及后续产品的性能；水的含量过低，为达到合适的发泡程度，则需要加入的载体母粒过高，也可能会带来一定的不利影响。
作为优选，所述步骤(6)中的载水母粒与聚合物原料的质量百分比为1：9～99；形成的第二混合物料中水的质量百分比为0.8～2wt％、高吸水树脂的质量百分比在0.2～1wt％之间、聚合物原料(含基体材料)的质量百分比在97～99wt％。其中，水的含量比较关键，水的含量过大，将会因在注射机料筒内分解太多而致使物料流涎出喷嘴，增大了控制难度，同时也会增大制品泡孔，制品质量减轻太多，不利于力学性能的提高；水的含量太小，则会因产生的气量太小，制品只有局部得以发泡从而并不均匀。水的质量百分比控制在0.8～2wt％的范围内能够满足于较多的应用。同时，高吸水树脂的含量也不应过高或过低，如其含量过高，则在制品中残留较多，可能会影响到制品性能，而其含量较低，则水在物料中较为集中，不利于后续泡孔的均匀产生。
作为优选，所述步骤(6)中的聚合物原料是单一的聚合物、聚合物复合物或聚合物混合物中的一种。
作为优选，所述步骤(6)中欲加工的聚合物原料中可以加入无机物作为成核剂，所述成核剂为高岭土、蒙脱土或滑石粉等无机物中的一种或几种。
作为优选，在所述步骤(7)中单个注射过程中，熔体温度、模具温度、注射压力、注射时间、保压压力、保压时间、冷却时间等均需要和欲加工原料及其加工过程相适应。同时，因为需要将水受热分解来产生气体，其在注射机料筒内经历的总时间是一个重要因素。其中熔体温度、原料在注射机料筒中经历的总时间、保压压力及保压时间等最为关键。在本发明中，卧式注射成型机中熔体温度的设定可设定在170～280摄氏度之间，同时，为防止流涎，将喷嘴部分的加热关闭；混合物料在注射机料筒中经历的总时间保持在20秒～300秒之间；保压压力控制在5～15MPa之间；保压时间控制在0.5～1.5秒之间。另外，注射压力设定在50～180MPa之间，注射时间设定在0.5～5秒之间(注射行程完成后，注射动作即自动转为保压)，模具温度保持于30～80摄氏度之间。
作为优选，所述步骤(7)中混合物料在注射机料筒中经历的总时间保持在20秒～300秒之间，该时间范围可以满足大多数注射制品的成型周期的要求，特别是因发泡过程中的气体保压会降低成型周期。同时，该时间过长会增加因水分解所致熔料在料筒内的控制难度，而时间过短，水受热及分解不足，得不到相应的发泡制品。通常，混合物料在注射机料筒中经历的总时间也和水的含量有关，水的含量稍高，该时间可适当延长。
作为优选，在所述步骤(7)中保压压力控制在5～15MPa之间，保压时间控制在0.5～1.5秒之间。该保压压力和保压时间和常规注射成型相比，明显程度均较低(少)。该压力可以保证物料在完全充满模具型腔之后又继续施加压力而达到少量补缩的效果，同时，由于注入到模具的物料因微发泡的作用，其泡孔在模具型腔内长大并继续压实物料，从而形成较均匀的泡孔结构。如果保压压力过大或保压时间过长，较多的物料被补入模具内，则泡孔无法长大难以形成微孔结构，从而得到和常规注射制品类似的产品；同时，如果保压压力过小或保压时间过短，高温的熔料在模具内得不到后续补充，则会形成因尺寸极不均匀且整体尺寸较大的泡孔结构，从而和较多的结构发泡材料类似，其力学性能较差。
作为优选，在所述步骤(7)中的注射压力设定在50～180MPa之间，注射时间设定在0.5～5秒之间，同时，在机器的设置中，当注射行程完成后，注射动作即转为保压。注射压力与注射时间的设定以保证物料能够快速充满模具型腔为宜，过于慢速的充填会使泡孔在流动过程中发生长大并随之受压破裂。
作为优选，在所述步骤(7)中的模具温度保持于30～80摄氏度之间，对于常用的热塑性材料来说，模具温度过高会导致物料在模具内冷却不足，从而导致制品取出后不能完全定形并继续发泡，而过低的模具温度也不利于物料充满型腔。
有益效果：与现有技术相比，本发明的利用高吸水树脂作为载体的水发泡注射方法，具有以下优点：
(1)高吸水树脂的载水能力很强，很容易控制相应的含水量，并进而控制制品的发泡程度；
(2)本发明使载体母粒中的高吸水树脂裸露，其吸水过程简单且迅速，可人工操作，无需使用专用设备及装置；
(3)在普通注射成型机中可实现生产，工艺简单，操作方便，无需任何设备装置的改动；
(4)高吸水树脂和所加工的材料同属高分子材料，具有一定的相容性，同时，因高吸水树脂用量极少，因而它们之间的微弱相分离对最终制品性能的影响较低；
(5)该方法采用了较低的保压压力及较短的保压时间，导致锁模力和设备能耗均明显降低，从而降低设备运作成本，同时，大幅提高了生产效率，尤其对于厚壁制品；
(6)较低的保压压力和泡孔长大两方面共同作用实现物料的补缩，减小了常规注射过程中因较高保压压力而引起的制品内应力，消除或减少了因此而带来的制品翘曲变形，最终改善制品的尺寸精度；
(7)因内部泡孔的存在，导致制品密度降低，重量减轻，节省了相应原料，同时提高了制品隔音、隔热、防震等方面的性能。
附图说明
图1为本发明水发泡注射方法的工艺流程图；
图2为本发明实施例1中PP发泡制品泡孔结构的扫描电镜图。
具体实施方式
本发明主要包括原料准备和成型加工条件等两部分关键技术细节，本工艺流程如图1所示。设备方面，需要一台普通的注射机和挤出机，注射机可以是液压传动、全电动或电液联合，该注射机无需加装自锁式喷嘴，使用的模具为标准拉伸样条模具，用于原料混合的挤出机是单螺杆式或双螺杆式的。原料方面，使用高吸水树脂为普通市售的丙烯酸-丙烯酸钠共聚合成物，其外观平均粒径为150μm，其吸水倍率可达400倍，水为蒸馏水。
实施例1
将PP(聚丙烯)作为欲加工物料，LDPE为基体材料。其中，使用的PP为国产市售T30S，其熔体流动指数为3.2g/10min(230℃，21.6N)，使用的LDPE为国产市售951-000，其熔体流动指数为2.18g/10min。
首先，制造载体母粒。将高吸水树脂在50℃的干燥箱内干燥半小时，去除水份，然后按照下面的重量称取原料：高吸水树脂：0.1kg，LDPE：0.9kg，两者质量之比为1：9。将高吸水树脂和LDPE原料混合后在潮湿的环境中放置24小时后，称其重量为1002g。然后将混合后的材料通过普通塑料挤出机制得载体母粒，在挤出过程中控制熔体温度为160℃；将制得的载体母粒再次放到在干燥箱内干燥1小时，干燥温度为70℃。
其次，将250克的蒸馏水喷洒到干燥后的载体母粒中，简单搅拌，2分钟内水便吸入载体母粒之中，从而形成载水母粒。
接着，将上述载水母粒和11.25kg的PP原料混合均匀形成第二混合物料，其中载水母粒与PP原料的质量之比为1：9；第二混合物料中的水的质量百分比为2wt％。
之后，将上述分好份量的物料加入普通卧式注射成型机中生产制品，在注射过程中将熔体温度设定为200℃，并关闭喷嘴的加热，控制每个注射循环的时间为27秒，在成型过程中，保压压力控制为5MPa，保压时间设定为1.5秒，由于水的分解产生气体制备得到PP发泡制品。
最后，对所制得的PP发泡制品进行拉伸性能测试，测试结果见表1。为了对本发明的效果进行说明，另外列举了对比例1-3，本实施例与对比例的比较结果列于表1，其中，对比例1为PP材料常规注射成型，在该成型过程中的保压压力设定为50MPa，而保压时间为5秒，其它参数为在保证该制品无明显缺陷情况下的优化结果；而对比例2为PP材料通过化学发泡剂AC发泡所得制品，其注射工艺条件也按照本发明中的优选进行类似的设定；对比例3为PP材料通过本方法发泡所得制品，其注射工艺条件也按照本发明中的优选进行设定，但其保压压力为0MPa，保压时间也为0秒，其所得性能测试结果明显较低。通过表1的数据可以看出，本发明可以很方便的在普通注射机中生产PP发泡制品，同时，本实施例得到的PP发泡制品和对比例2中利用AC发泡的制品相比，其质量减轻较多，强度和断裂伸长率也均相对较高，因而，利用本方法制得的制品具有密度低、力学性能优异等特点，从而明显具有优异的应用前景。
另外，采用扫描电镜对该制品的内部泡孔结构进行表征，如图2所示，证实本实施例制备的发泡制品确实存在较多的泡孔，同时，高吸水树脂与基材之间的结合较好，相分离并不明显，预示高吸水树脂的残留对制品的影响不大。
实施例2
将PP作为欲加工物料，LDPE为基体材料。其中，使用的PP为国产市售T30S，其熔体流动指数为3.2g/10min(230℃，21.6N)，使用的LDPE为国产市售951-000，其熔体流动指数为2.18g/10min。
首先，制造载体母粒。将高吸水树脂在50℃的干燥箱内干燥半小时，去除掉可能的水份，然后按照下面的重量称取原料：高吸水树脂：0.05kg，LDPE：0.95kg，两者质量之比为1：19。将高吸水树脂和LDPE原料混合后在潮湿的环境中放置48小时后，称其重量为1001.3g。然后将混合后的材料通过普通塑料挤出机制得载体母粒，在挤出过程中控制熔体温度为160℃；将制得的载体母粒再次放到在干燥箱内干燥2小时，干燥温度为70℃。
其次，将750克的蒸馏水喷洒到载体母粒中，简单搅拌，5分钟内水便吸入载体母粒之中，从而形成载水母粒。
接着，将上述载水母粒和48.25kg的PP原料混合均匀形成第二混合物料，其中载水母粒与PP原料的质量之比为1：27.57；第二混合物料中的水的质量百分比为1.5wt％。
之后，将上述分好份量的物料加入普通卧式注射成型机中生产制品，在注射过程中将熔体温度设定为195℃，并关闭喷嘴的加热，控制每个注射循环的时间为40秒，在成型过程中，保压压力控制为10MPa，保压时间设定为1秒，由于水的分解产生气体制备得到PP发泡制品。
最后，对所制得的PP发泡制品进行拉伸性能测试，测试结果也列于表1。通过表1的数据进一步证实本发明可以很方便的在普通注射机中生产PP发泡制品，同时，本实施例中制得的PP发泡制品和对比例2中利用AC发泡的制品相比，其质量减轻较多，强度和断裂伸长率也均相对较高，因而，利用本方法制得的制品具有密度低、力学性能优异等特点，从而明显具有优异的应用前景。
实施例3
将PP作为欲加工物料，LDPE为基体材料。其中，使用的PP为国产市售T30S，其熔体流动指数为3.2g/10min(230℃，21.6N)，使用的LDPE为国产市售951-000，其熔体流动指数为2.18g/10min。
首先，制造载体母粒。将高吸水树脂在50℃的干燥箱内干燥半小时，去除掉可能的水份，然后按照下面的重量称取原料：高吸水树脂：0.05kg，LDPE：0.95kg，两者质量之比为1：19。将高吸水树脂和LDPE原料混合后在潮湿的环境中放置24小时后，称其重量为1001g。然后将混合后的材料通过普通塑料挤出机制得载体母粒，在挤出过程中控制熔体温度为160℃；将制得的载体母粒再次放到在干燥箱内干燥1小时，干燥温度为70℃。
其次，将500克的蒸馏水喷洒到载体母粒中，简单搅拌，3分钟内水便吸入载体母粒之中，从而形成载水母粒。
接着，将上述载水母粒和61kg的PP原料混合均匀形成第二混合物料，其中载水母粒与PP原料的质量之比为1：40.67；第二混合物料中的水的质量百分比为0.8wt％。
之后，将上述分好份量的物料加入普通卧式注射成型机中生产制品，在注射过程中将熔体温度设定为190℃，并关闭喷嘴的加热，控制每个注射循环的时间为70秒，在成型过程中，保压压力控制为15MPa，保压时间设定为0.5秒，由于水的分解产生气体制备得到PP发泡制品。
最后，对所制得的PP发泡制品进行拉伸性能测试，测试结果也列于表1。通过表1的数据进一步证实本发明可以很方便的在普通注射机中生产PP发泡制品，同时，本实施例制备得到的PP发泡制品和对比例2中利用AC发泡的制品相比，其发泡效果和力学性能接近，因而，利用本方法制得的制品具有密度低、力学性能优异等特点，从而明显具有优异的应用前景。
表1几种PP制品的性能比较
实施例4
将LDPE作为欲加工物料，它同时也为基体材料，LDPE为国产市售951-000，其熔体流动指数为2.18g/10min。
首先，制造载体母粒。将高吸水树脂在50℃的干燥箱内干燥半小时，去除掉可能的水份，然后按照下面的重量称取原料：高吸水树脂：0.1kg，LDPE：0.9kg，两者质量之比为1：9。将高吸水树脂和LDPE原料混合后在潮湿的环境中放置24小时后，称其重量为1002g。然后将混合后的材料通过普通塑料挤出机制得载体母粒，在挤出过程中控制熔体温度为160℃；将制得的载体母粒再次放到在干燥箱内干燥1小时，干燥温度为70℃。
其次，将300克的蒸馏水喷洒到载体母粒中，简单搅拌，2分钟内水便吸入载体母粒之中，从而形成载水母粒。
接着，将上述载水母粒和18.7kg的LDPE原料混合均匀形成第二混合物料，其中载水母粒与LDPE原料的质量之比为1：14.38；第二混合物料中的水的质量百分比为1.5wt％。
之后，将上述分好份量的物料加入普通卧式注射成型机中生产制品，在注射过程中将熔体温度设定为180℃，并关闭喷嘴的加热，控制每个注射循环的时间为40秒，在成型过程中，保压压力控制为5MPa，保压时间设定为1.5秒，由于水的分解产生气体制备得到LDPE发泡制品。
最后，对所制得的LDPE发泡制品进行拉伸性能测试，测试结果见表2。为了对本发明的效果进行说明，另外列举了对比例4-5，比较结果也列于表2，其中，对比例4为LDPE材料常规注射成型，在该成型过程中的保压压力设定为50MPa，而保压时间为5秒，其它参数为在保证该制品无明显缺陷情况下的优化结果；而对比例5为LDPE材料通过化学发泡剂AC发泡所得制品，其注射工艺条件也按照本发明中的优选进行类似的设定。通过表2的数据可以看出，本发明可以很方便的在普通注射机中生产LDPE发泡制品，同时，本实施例制备得到的LDPE发泡制品和对比例5中利用AC发泡的制品相比，其强度和拉伸模量均相对较高，因而，利用本方法制得的制品具有密度低、力学性能优异等特点，从而明显具有优异的应用前景。
表2几种LDPE制品的性能比较
实施例5
将HDPE作为欲加工物料，LDPE为基体材料。其中，使用的HDPE为国产市售8008，其熔体流动指数为7.3g/10min(190℃，21.6N)，使用的LDPE为国产市售951-000，其熔体流动指数为2.18g/10min。
首先，制造载体母粒。将高吸水树脂在50℃的干燥箱内干燥半小时，去除掉可能的水份，然后按照下面的重量称取原料：高吸水树脂：0.1kg，LDPE：0.9kg，两者质量之比为1：9。将高吸水树脂和LDPE原料混合后在潮湿的环境中放置24小时后，称其重量为1002g。然后将混合后的材料通过普通塑料挤出机制得载体母粒，在挤出过程中控制熔体温度为160℃；将制得的载体母粒再次放到在干燥箱内干燥1小时，干燥温度为70℃。
其次，将300克重量的蒸馏水喷洒到载体母粒中，简单搅拌，2分钟内水便吸入载体母粒之中，从而形成载水母粒。
接着，将上述载水母粒和18.7kg的HDPE原料混合均匀形成第二混合物料，其中载水母粒与HDPE原料的质量之比为1：14.38；第二混合物料中的水的质量百分比为1.5wt％。
之后，将上述分好份量的物料加入普通卧式注射成型机中生产制品，在注射过程中将熔体温度设定为180℃，并关闭喷嘴的加热，控制每个注射循环的时间为40秒，在成型过程中，保压压力控制为5MPa，保压时间设定为1.5秒，由于水的分解产生气体制备得到HDPE发泡制品。
最后，对所制得的HDPE发泡制品进行拉伸性能测试，测试结果见表3。为了对本发明的效果进行说明，另外列举了对比例6-7，比较结果也列于表3，其中，对比例6为HDPE材料常规注射成型，在该成型过程中的保压压力设定为50MPa，而保压时间为5秒，其它参数为在保证该制品无明显缺陷情况下的优化结果；而对比例7为HDPE材料通过化学发泡剂AC发泡所得制品，其注射工艺条件也按照本发明中的优选进行类似的设定。通过表3的数据可以看出，本发明可以很方便的在普通注射机中生产HDPE发泡制品，同时，本实施例得到的HDPE发泡制品和对比例7中利用AC发泡的制品相比，其强度和拉伸模量均相对较高，因而，利用本方法制得的制品具有密度低、力学性能优异等特点，从而明显具有优异的应用前景。
表3几种HDPE制品的性能比较
实施例6
将PP作为欲加工物料，同时加入高岭土作为成核剂，LDPE为基体材料。其中，使用的PP为国产市售T30S，其熔体流动指数为3.2g/10min(230℃，21.6N)，使用的LDPE为国产市售951-000，其熔体流动指数为2.18g/10min，使用的高岭土为普通市售，其平均粒径为20μm。
首先，制造载体母粒。将高吸水树脂在50℃的干燥箱内干燥半小时，去除掉可能的水份，然后按照下面的重量称取原料：高吸水树脂：0.05kg，LDPE：0.95kg，两者质量之比为1：19。将高吸水树脂和LDPE原料混合后在潮湿的环境中放置24小时后，称其重量为1001g。然后将混合后的材料通过普通塑料挤出机制得载体母粒，在挤出过程中控制熔体温度为160℃；将制得的载体母粒再次放到在干燥箱内干燥1小时，干燥温度为70℃。
其次，将200g的蒸馏水喷洒到载体母粒中，简单搅拌，2分钟内水便吸入载体母粒之中，从而形成载水母粒。
接着，将56.4g的高岭土以及18743.6g的PP原料混合均匀形成PP/高岭土第二混合物料，其中，高岭土的质量百分比占0.3wt％；然后再将上述载水母粒与PP/高岭土混合物料形成混合物料，其中载水母粒与PP/高岭土混合物料的质量之比为1:15.67；最终的第二混合物料中水的质量百分比为1.0wt％。
之后，将上述分好份量的物料加入普通卧式注射成型机中生产制品，在注射过程中将熔体温度设定为240℃，并关闭喷嘴的加热，控制每个注射循环的时间为50秒，在成型过程中，保压压力控制为15MPa，保压时间设定为0.5秒，由于水的分解产生气体产生PP发泡制品。
最后，对所制得的以高岭土为成核剂的PP发泡制品进行拉伸性能测试，测试结果列于表4。为了对本发明的效果进行说明，另外列举了对比例8-9，比较结果也列于表4，其中，对比例8为PP/高岭土材料常规注射成型，在该成型过程中的保压压力设定为50MPa，而保压时间为5秒，其它参数为在保证该制品无明显缺陷情况下的优化结果；而对比例9为PP/高岭土材料通过化学发泡剂AC发泡所得制品，其注射工艺条件也按照本发明中的优选进行类似的设定。通过表4的数据进一步证实本发明可以很方便的在普通注射机中生产PP发泡制品，同时，本实施例中加入成核剂的PP发泡制品的发泡效果和力学性能和对比例9中利用AC发泡的制品较接近，从而表明该方法的可行性及其优异的应用前景。
表4几种PP/高岭土制品的性能比较
通过以上实施例1～6的示例说明，本发明的利用高吸水树脂作为载体的水发泡注射方法可行性强、效果明显，可适用于较多的原材料，其应用前景可观。
以上实施例只是对本发明的技术构思起到说明示例作用，并不能以此限制本发明的保护范围，本领域技术人员在不脱离本发明技术方案的精神和范围内，进行修改和等同替换，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种利用高吸水树脂作为载体的水发泡注射方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将高吸水树脂干燥处理；
(2)选择热塑性塑料作为基体材料，所述基体材料与步骤(1)干燥后的高吸水树脂混合后，加入微量水份，得到第一混合物料；
(3)将步骤(2)的第一混合物料通过塑料挤出机熔融、挤出、切粒后制得均匀的载体母粒；
(4)将步骤(3)得到的载体母粒再次干燥处理；
(5)将蒸馏水喷洒到步骤(4)干燥后的载体母粒中，形成载水母粒；
(6)将步骤(5)的载水母粒加入欲加工的聚合物原料后，混合均匀制备成第二混合物料；
(7)将步骤(6)的第二混合物料加入到塑料注射机中生产发泡注射制品；
所述步骤(2)中水在基体材料与高吸水树脂的混合物的质量占比为0.05～0.2wt％；
所述步骤(6)中水在第二混合物料中的质量百分比为0.8～2.0wt％。
2.根据权利要求1所述的利用高吸水树脂作为载体的水发泡注射方法，其特征在于，所述步骤(1)中高吸水树脂的吸水能力为10～800倍。
3.根据权利要求1所述的利用高吸水树脂作为载体的水发泡注射方法，其特征在于，所述步骤(2)中基体材料是欲加工的聚合物原料自身或是和欲加工的聚合物原料之间不产生负面效应的其它热塑性塑料。
4.根据权利要求1所述的利用高吸水树脂作为载体的水发泡注射方法，其特征在于，所述步骤(2)中高吸水树脂与基体材料质量之比为1：9～19。
5.根据权利要求1所述的利用高吸水树脂作为载体的水发泡注射方法，其特征在于，所述步骤(3)中塑料挤出机的熔体温度为130～170℃。
6.根据权利要求1所述的利用高吸水树脂作为载体的水发泡注射方法，其特征在于：所述步骤(6)中的聚合物原料是单一的聚合物、聚合物复合物或聚合物混合物中的一种。
7.根据权利要求1所述的利用高吸水树脂作为载体的水发泡注射方法，其特征在于，所述步骤(6)中欲加工的聚合物原料中加入无机物作为成核剂，所述成核剂为高岭土、蒙脱土或滑石粉中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的利用高吸水树脂作为载体的水发泡注射方法，其特征在于，所述步骤(7)中塑料注射机的注射工艺设置条件为：熔体温度设定在170～280摄氏度，同时，关闭喷嘴部分的加热，混合物料在注射机料筒中经历的总时间保持在20秒～300秒，保压压力控制在5～15MPa，保压时间控制在0.5～1.5秒，注射压力设定在50～180MPa，注射时间设定在0.5～5秒，模具温度保持于30～80摄氏度。
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