CN106915030A - 一种超长棒聚三氟氯乙烯制作方法 - Google Patents

一种超长棒聚三氟氯乙烯制作方法 Download PDF

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Abstract

一种超长棒聚三氟氯乙烯制作方法，其特征在于：采用立式模压成型方法，在模压成型设备中设置一个立式模压成型模具，在立式模压成型模具设有上下滑块，通过控制上下滑块与聚三氟氯乙烯棒材模压最小高度，保证超长料的高度；再选定模压成型原料，控制成型设备的参数，同时通过控制工艺参数保证原料的流动性和抗腐蚀性，使得材料在成型时能达到所需性能要求。

Description

一种超长棒聚三氟氯乙烯制作方法
技术领域
本发明涉及到一种化工材料的制作方法及系统装置，具体涉及一种超长棒聚三氟氯乙烯制作方法及制作系统装置，主要用于制作直径在50mm左右，长度超过200mm以上的超长聚三氟氯乙烯园棒制品，属高分子材料深加工领域的可熔融氟塑料聚三氟氯乙烯（PCTFE）立式模压成型超长棒材的工艺研究技术领域。
背景技术
聚三氟氯乙烯（PCTFE）是可熔融氟塑料系列材料中，机械强度佳、抗低温性能（-200℃环境中不发脆）优的品种之一，已广泛用于液氧、液氮及其他低温状态下强腐蚀性介质的密封或应用于航空、航天等高科技尖端技术领域的特殊密封。目前，工业发达的西方国家，利用材料合成技术的优势，已突破了直径Φ15以内棒材连续挤出成型与直径Φ60*300棒材卧式模压成型技术，但成型技术对外十分保密，而我国材料合成技术处于提质阶段，原料依赖进口。因此，开展成型工艺研究具有十分重要意义。
通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：
1、专利号为CN201510297605.6，名称为“ 改性聚三氟氯乙烯及其模压工艺” 的发明专利，该专利公开了一种改性聚三氟氯乙烯及其模压工艺，一种改性聚三氟氯乙烯，改性聚三氟氯乙烯由聚三氟氯乙烯和改性剂制成，改性剂为对位聚苯、石墨、碳纤维、玻璃纤维、陶瓷粉、聚苯酯、着色粉、二硫化钼或铝粉任意比例的几种混合；一种改性聚三氟氯乙烯材料的模压工艺，将聚三氟氯乙烯和改性剂经过干燥、混合、模压和冷却这四步完成模压工艺过程。
2、专利号为CN201510248717.2，名称为“一种聚三氟氯乙烯制品模压成型工艺”的发明专利，该专利公开了三氟氯乙烯制品模压成型工艺。本发明一种聚三氟氯乙烯制品模压成型工艺，包括以下步骤：(1)将聚三氟氯乙烯原料放入模具型腔；(2)加热至240℃～280℃，按产品厚度保持该温度下6～14min/mm；(3)成型，保持单位成型压力在30～36MPa/cm2；(4)将温度降至60℃～80℃，脱模。本发明的方法能有效地解决现有聚三氟氯乙烯制品模压成型工艺中产品容易开裂的问题。
上述这些专利虽然都涉及到聚三氟氯乙烯及其制备方法，并提出了一些具体的改进技术方案，但是都没有提出如何进行超长棒料的制作加工问题，因此前面所述的问题依然存在，仍有待进一步加以改进。
发明内容
本发明的目的在于针对现有聚三氟氯乙烯超长棒料制作所存在的问题，提出一种超长棒聚三氟氯乙烯制作方法及系统装置，该超长棒聚三氟氯乙烯制作方法及系统装置可以实现超长聚三氟氯乙烯棒料生产，且保证制作质量。
为了达到这一目的，本发明提供了一种超长棒聚三氟氯乙烯制作方法，采用立式模压成型方法，在模压成型设备中设置一个立式模压成型模具，在立式模压成型模具设有上下滑块，通过控制上下滑块与聚三氟氯乙烯棒材模压最小高度，保证超长料的高度；再选定模压成型原料，控制成型设备的参数，同时通过控制工艺参数保证原料的流动性和抗腐蚀性，使得材料在成型时能达到所需性能要求。
进一步地，所述的通过控制上下滑块与聚三氟氯乙烯棒材模压最小高度是在上下滑块厚度为50时，聚三氟氯乙烯棒材模压最小高度H为：
H=2倍滑块厚度+（制品端面积×制品高度×产品密度）/（制品端面积×材料表面密度）
聚三氟氯乙烯棒材模压最小高度H限定在1200-1300。
进一步地，所述的选定模压成型原料是采用表观密度为0.6-1.10的粒状粉末料。
进一步地，所述的控制成型设备的参数是控制液压成型设备上下模板闭合时高度≦模具高度；控制液压成型设备上下模板开启时最低开距应≧3倍产品高度；控制液压成型设备的液压吨位最小应≧3倍产品成型压力。
进一步地，所述的通过控制工艺参数保证原料的流动性和抗腐蚀性是控制成型塑化温度区间应高于熔点212℃，低于分解温度340℃；在塑化压力恒定的情况下，其塑化速度为6-10分钟/毫米。
进一步地，所述的通过控制工艺参数保证原料的流动性和抗腐蚀性是成型压力为350-360kg/cm3。
进一步地，所述的通过控制工艺参数保证原料的流动性和抗腐蚀性是为防止制品脱模困难，在模具内腔表面必须进行防腐防粘处理。
本发明的优点在于：
本发明通过采用立式成型的方式，选用一套超长的立式模压成型模具，通过对模具成型结构的控制，选用合适的原料，改进成型的工艺参数，实现分段控温、保温、保压、冷却等成型工艺，使得所制出的产品长度可以达到500mm以上。超长棒材模压成型技术系行业领先，产品规格填补国内空白，其棒材物理机械性能经检测达到同类材质进口Φ50*200短棒制品质量的国际先进水平。
附图说明
图1是本发明一个实施例的模压成型装置核心部分结构示意图。
图中：1上下加压杆、2上下料腔、3上下滑块、4塑腔、5锁紧螺栓、6加热器、7上下压环。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。
实施例一
附图给出了本发明的一个实施例，通过附图可以看出，本发明涉及一种超长棒聚三氟氯乙烯制作方法，采用立式模压成型方法，在模压成型设备中设置一个立式模压成型模具，立式模压成型模具的核心部分如附图1所示，磨具的核心部分包括上下加压杆1、上下料腔2、上下滑块3、塑腔4、锁紧螺栓5、加热器6、上下压环7；在立式模压成型模具中心设有上下滑块3，通过控制上下滑块3与聚三氟氯乙烯棒材模压最小高度，保证超长料的高度；再选定模压成型原料，控制成型设备的参数，同时通过控制工艺参数保证原料的流动性和抗腐蚀性，使得材料在成型时能达到所需性能要求。
所述的通过控制上下滑块与聚三氟氯乙烯棒材模压最小高度是在上下滑块厚度为50时，聚三氟氯乙烯棒材模压最小高度H为：
H=2倍滑块厚度+（制品端面积×制品高度×产品密度）/（制品端面积×材料表面密度）
聚三氟氯乙烯棒材模压最小高度H限定在1200-1300。
所述的选定模压成型原料是采用表观密度为0.6-1.10的粒状粉末料。
所述的控制成型设备的参数是控制液压成型设备上下模板闭合时高度≦模具高度；控制液压成型设备上下模板开启时最低开距应≧3倍产品高度；控制液压成型设备的液压吨位最小应≧3倍产品成型压力。
所述的通过控制工艺参数保证原料的流动性和抗腐蚀性是控制成型塑化温度区间应高于熔点212℃，低于分解温度340℃；在塑化压力恒定的情况下，其塑化速度为6-10分钟/毫米。
所述的通过控制工艺参数保证原料的流动性和抗腐蚀性是成型压力为350-360kg/cm3。
所述的通过控制工艺参数保证原料的流动性和抗腐蚀性是为防止制品脱模困难，在模具内腔表面必须进行防腐防粘处理。
超长棒材立式模压成型操作步骤：
1、模具清理与型腔表面处理；
2、按图<1>顺序组装模具；
3、按产品规格要求称取料量；
4、将模具立起放入下滑块，填料后加盖上滑块；
5、插入上下压杆，移入液压设备中，按通加热器电源，转入工艺控制与操作程序。
工艺控制与操作程序
工艺控制与操作程序见表<1>
实施例二
实施例二的基本原理与实施例一一样，只是所采用的原料和工艺参数稍微所不同；
原料采用大金材料，选用M-300H、M-300P或M-300粉料；M-300为粉末状，表观密度为0.6；M-300H为粒状粉末，表观密度为0.95；M-300P为颗粒，表观密度为1.10。经反复试验，适用于立式模压成型的最佳型号排序是：M-300H优于M-300P优于M-300。
塑化工艺温度的确定：
根据聚三氟氯乙烯材料特性，其熔点为210-212℃，通过实验，当温度达到340℃，材料分解。因此，成型塑化温度区间应高于熔点212℃，低于分解温度340℃。
塑化时间的确定：
根据聚三氟氯乙烯材料特性，其热导力（℃/CM）为4.7-5.3*10-4，通过采用辐射加热法与传导加热法的试验，模腔内材料塑化速度与材料密度即塑化压力密度相关。在塑化压力恒定的情况下，其塑化速度为6-10分钟/毫米。
成型压力的确定：
根据聚三氟氯乙烯材料的物理特性，产品标准比重(kg/cm3)为2.10-2.18。实践证明，制品密度与成型压力密切相关，因此，成型压力是成型工艺要素的重要因素，是影响产品密度的关键。通过对不同压力下成型制品进行物理性能检测，350kg/cm3优于300kg/cm3。成型压力高于380kg/cm3时，部分性能下降。因此，最佳成型压力为350-360kg/cm3。
本发明的优点在于：
本发明通过采用立式成型的方式，选用一套超长的立式模压成型模具，通过对模具成型结构的控制，选用合适的原料，改进成型的工艺参数，实现分段控温、保温、保压、冷却等成型工艺，使得所制出的产品长度可以达到500mm以上。超长棒材模压成型技术系行业领先，产品规格填补国内空白，其棒材物理机械性能经检测达到同类材质进口Φ50*200短棒制品质量的国际先进水平。具有以下一些特点：
1、流动性：在成型工艺研究过程中，选用了不同的塑化温度与不同的塑化压力，分析熔体的流动效果，其结果是，降低塑化压力，提高塑化温度，产品发黄易产生气泡。当提高塑化压力，适当降低塑化温度，产品密度较好，制品色泽光亮。因此，适当提高塑化压力，有利于提高塑化溶体的流动性。
2、腐蚀性：聚三氟氯乙烯的分子结构中，含有氟原子，塑化熔体对模具表面腐蚀极强，同时，熔体与模具型面也有较强的粘着力，造成制品脱模困难。因此，模具表面必须进行防腐防粘处理。
3、有毒有害性：聚三氟氯乙烯主要是碳氟结构，原料塑化时，应严格控制塑化温度，防止低分子化合物分解后与空气中水份子结合生成HF有毒有害气体，污染环境与侵害操作人员身体。
4、产品内应力的生成：聚三氟氯乙烯是一类机械性能好、硬度高的材料，分子链刚性强，成型过程中往往由于保压不当，造成分子取向而产生结晶应力或冷却速度不同步、温差大而产生热应力。

Claims (7)

1.一种超长棒聚三氟氯乙烯制作方法，其特征在于：采用立式模压成型方法，在模压成型设备中设置一个立式模压成型模具，在立式模压成型模具设有上下滑块，通过控制上下滑块与聚三氟氯乙烯棒材模压最小高度，保证超长料的高度；再选定模压成型原料，控制成型设备的参数，同时通过控制工艺参数保证原料的流动性和抗腐蚀性，使得材料在成型时能达到所需性能要求。
2.如权利要求1所述的超长棒聚三氟氯乙烯制作方法，其特征在于： 所述的通过控制上下滑块与聚三氟氯乙烯棒材模压最小高度是在上下滑块厚度为50时，聚三氟氯乙烯棒材模压最小高度H为：
H=2倍滑块厚度+（制品端面积×制品高度×产品密度）/（制品端面积×材料表面密度）
聚三氟氯乙烯棒材模压最小高度H限定在1200-1300。
3.如权利要求1所述的超长棒聚三氟氯乙烯制作方法，其特征在于：所述的选定模压成型原料是采用表观密度为0.6-1.10的粒状粉末料。
4.如权利要求1所述的超长棒聚三氟氯乙烯制作方法，其特征在于：所述的控制成型设备的参数是控制液压成型设备上下模板闭合时高度≦模具高度；控制液压成型设备上下模板开启时最低开距应≧3倍产品高度；控制液压成型设备的液压吨位最小应≧3倍产品成型压力。
5.如权利要求1所述的超长棒聚三氟氯乙烯制作方法，其特征在于：所述的通过控制工艺参数保证原料的流动性和抗腐蚀性是控制成型塑化温度区间应高于熔点212℃，低于分解温度340℃；在塑化压力恒定的情况下，其塑化速度为6-10分钟/毫米。
6.如权利要求1所述的超长棒聚三氟氯乙烯制作方法，其特征在于：所述的通过控制工艺参数保证原料的流动性和抗腐蚀性是成型压力为350-360kg/cm3。
7.如权利要求1所述的超长棒聚三氟氯乙烯制作方法，其特征在于：所述的通过控制工艺参数保证原料的流动性和抗腐蚀性是为防止制品脱模困难，在模具内腔表面必须进行防腐防粘处理。
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CN114851502A (zh) * 2022-05-26 2022-08-05 株洲宏大高分子材料有限公司 一种聚三氟氯乙烯棒材挤出成型制备方法

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