CN109094065A - 一种在线共挤硬化聚碳酸酯板材工艺 - Google Patents

一种在线共挤硬化聚碳酸酯板材工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在线共挤硬化聚碳酸酯板材工艺，包括以下步骤：S1：将聚碳酸酯坯料预热随后进行分级均匀化处理；S2：将挤压筒和挤压模具加热；S3：将处理过的聚碳酸酯坯料送入挤压机内进行挤压，制得聚碳酸酯板材，所述挤压机的挤压杆的推杆速率为0.09m/s～0.15m/s,挤压比为55～60；S4：对挤压成型的聚碳酸酯板材作分级均匀化处理。本发明得到的聚碳酸酯板材屈服强度最高可达380MPa、抗拉强度最高可达400MPa,其较高的力学性能广泛应用于机械、电子、汽车、建筑、生活用品等领域。

Description

一种在线共挤硬化聚碳酸酯板材工艺
技术领域
本发明涉及板材制成工艺技术领域，尤其涉及一种在线共挤硬化聚碳酸酯板材工艺。
背景技术
聚碳酸酯(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，具有良好的电气绝缘性、耐候性、半透明性、生理惰性、使用温度范围广，广泛应用于机械，电子，汽车，建筑，生活用品等领域，而且正迅速扩展到航空，航天，电子计算机，光盘，光纤等许多高新技术领域。
现有的聚碳酸酯板挤压成型技术还不成熟，制备得到的聚碳酸酯板材力学性能及耐磨损性能都比较差。因而，开发一种高性能的聚碳酸酯成型工艺具有重要的意义。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种在线共挤硬化聚碳酸酯板材工艺。
本发明提出的一种在线共挤硬化聚碳酸酯板材工艺，包括以下步骤：
S1：将聚碳酸酯坯料预热随后进行分级均匀化处理；
S2：将挤压筒和挤压模具加热；
S3：将处理过的聚碳酸酯坯料送入挤压机内进行挤压，制得聚碳酸酯板材，所述挤压机的挤压杆的推杆速率为0.09m/s～0.15m/s,挤压比为55～60；
S4：对挤压成型的聚碳酸酯板材作分级均匀化处理，所述分级均匀化处理包括:首先将挤压成型的聚碳酸酯板材加热至80℃～100℃并保温6～8小时，随后加热至130℃～150℃并保温4～6小时，最后加热至160℃～180℃并保温1～2小时；
S5：对挤压成型的聚碳酸酯板材表面进行电弧喷涂，通过电弧加热铝粉末至熔化形成熔滴,随后高速喷向挤压成型的聚碳酸酯板材表面形成Mg17Al12过渡层，操作参数设置如下：喷射时间：2～3min、熔化温度：650～700℃；
S6：对挤压成型的聚碳酸酯板材表面进行化学气相沉积制备碳化硅层，具体为：以石墨和石英砂共同为阴电极，通入乙炔气体，以在β2Mg17Al12过渡层表面利用等离子体化学气相沉积法沉积碳化硅层，操作参数设置如下：真空度在6～8小时内降低至9×10-4Pa～12×10-4Pa，温度：在5～7小时内由室温升至420℃；乙炔气体流量：11～16sccm。
优选地，所述S1中，分级均匀化处理包括:首先将聚碳酸酯坯料加热至395℃～415℃并保14～18小时，随后加热至435℃～460℃并保温2～4小时。
优选地，所述S1中，分级均匀化处理还包括：聚碳酸酯坯料成分的质量百分比为：双酚A3.1wt.％～3.6wt.％、碳酸二苯酯1.1wt.％～1.5wt.％、聚碳酸酯辅料0.23wt.％～0.28wt.％，余量为聚碳酸酯及不可去除杂质。
优选地，所述S2中，挤压筒加热温度为385～430℃，挤压模具温度为390～450℃，将加热好的挤压模具送入挤压筒内。
优选地，所述S3中，在进行聚碳酸酯坯料挤压时加入润滑剂。
本发明的有益效果：首先，在本发明的挤压成型工艺过程中进行了两次分级均匀化处理，包括：聚碳酸酯坯料分级均匀化处理及挤压成型的聚碳酸酯板材分级均匀化处理，这样能够使得聚碳酸酯铸态组织更加均匀,晶粒更加细小，可以更加有效地吸收位错和协调变形,使得细化后的挤压组织更加均匀，从而提高聚碳酸酯的力学性能；
同时，本发明采用电弧喷涂与化学气相沉积相结合的方法在聚碳酸酯型材表面制备复合涂层,首先采用电弧喷涂形成Mg17Al12过渡层,消除了基体与喷涂层间的孔隙，由此可以弥补聚碳酸酯型材在挤压过程中晶格缺陷，显著提高聚碳酸酯型材表面的耐磨性能以及耐腐蚀性能。
最终，本发明得到的聚碳酸酯板材屈服强度最高可达380MPa、抗拉强度最高可达400MPa,其较高的力学性能和耐磨性能广泛应用于机械、电子、汽车、建筑、生活用品等领域。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
一种在线共挤硬化聚碳酸酯板材工艺，包括以下步骤：
S1：将聚碳酸酯坯料预热随后进行分级均匀化处理：首先将聚碳酸酯坯料加热至395℃并保14小时，随后加热至435℃并保温2小时，聚碳酸酯坯料成分的质量百分比为：双酚A3.1wt.％、碳酸二苯酯1.1wt.％、聚碳酸酯辅料0.23wt.％，余量为聚碳酸酯及不可去除杂质。
S2：将挤压筒和挤压模具加热：挤压筒加热温度为385，挤压模具温度为390，将加热好的挤压模具送入挤压筒内。
S3：将处理过的聚碳酸酯坯料送入挤压机内进行挤压，制得聚碳酸酯板材，所述挤压机的挤压杆的推杆速率为0.09m/s,挤压比为55；
S4：对挤压成型的聚碳酸酯板材作分级均匀化处理，所述分级均匀化处理包括:首先将挤压成型的聚碳酸酯板材加热至80℃并保温6小时，随后加热至130℃并保温4小时，最后加热至160℃并保温1小时；
S5：对挤压成型的聚碳酸酯板材表面进行电弧喷涂，通过电弧加热铝粉末至熔化形成熔滴,随后高速喷向挤压成型的聚碳酸酯板材表面形成Mg17Al12过渡层，操作参数设置如下：喷射时间：2min、熔化温度：650℃；
S6：对挤压成型的聚碳酸酯板材表面进行化学气相沉积制备碳化硅层，具体为：以石墨和石英砂共同为阴电极，通入乙炔气体，以在β2Mg17Al12过渡层表面利用等离子体化学气相沉积法沉积碳化硅层，操作参数设置如下：真空度在6小时内降低至9×10-4Pa，温度：在5小时内由室温升至420℃；乙炔气体流量：11sccm。
实施例二
一种在线共挤硬化聚碳酸酯板材工艺，包括以下步骤：
S1：将聚碳酸酯坯料预热随后进行分级均匀化处理：首先将聚碳酸酯坯料加热至415℃并保18小时，随后加热至460℃并保温4小时，聚碳酸酯坯料成分的质量百分比为：双酚A3.6wt.％、碳酸二苯酯1.5wt.％、聚碳酸酯辅料0.28wt.％，余量为聚碳酸酯及不可去除杂质。
S2：将挤压筒和挤压模具加热：挤压筒加热温度为430℃，挤压模具温度为450℃，将加热好的挤压模具送入挤压筒内。
S3：将处理过的聚碳酸酯坯料送入挤压机内进行挤压，制得聚碳酸酯板材，所述挤压机的挤压杆的推杆速率为0.15m/s,挤压比为60；
S4：对挤压成型的聚碳酸酯板材作分级均匀化处理，所述分级均匀化处理包括:首先将挤压成型的聚碳酸酯板材加热至100℃并保温8小时，随后加热至145℃并保温6小时，最后加热至180℃并保温2小时；
S5：对挤压成型的聚碳酸酯板材表面进行电弧喷涂，通过电弧加热铝粉末至熔化形成熔滴,随后高速喷向挤压成型的聚碳酸酯板材表面形成Mg17Al12过渡层，操作参数设置如下：喷射时间：3min、熔化温度：700℃；
S6：对挤压成型的聚碳酸酯板材表面进行化学气相沉积制备碳化硅层，具体为：以石墨和石英砂共同为阴电极，通入乙炔气体，以在β2Mg17Al12过渡层表面利用等离子体化学气相沉积法沉积碳化硅层，操作参数设置如下：真空度在8小时内降低至12×10-4Pa，温度：在7小时内由室温升至420℃；乙炔气体流量：16sccm。
实施例三
一种在线共挤硬化聚碳酸酯板材工艺，包括以下步骤：
S1：将聚碳酸酯坯料预热随后进行分级均匀化处理：首先将聚碳酸酯坯料加热至400℃并保15小时，随后加热至440℃并保温2.5小时，聚碳酸酯坯料成分的质量百分比为：双酚A3.3wt.％、碳酸二苯酯1.2wt.％、聚碳酸酯辅料0.24wt.％，余量为聚碳酸酯及不可去除杂质。
S2：将挤压筒和挤压模具加热：挤压筒加热温度为425℃，挤压模具温度为395℃，将加热好的挤压模具送入挤压筒内。
S3：将处理过的聚碳酸酯坯料送入挤压机内进行挤压，制得聚碳酸酯板材，所述挤压机的挤压杆的推杆速率为1m/s,挤压比为57；
S4：对挤压成型的聚碳酸酯板材作分级均匀化处理，所述分级均匀化处理包括:首先将挤压成型的聚碳酸酯板材加热至90℃并保温6.5小时，随后加热至135℃并保温4.5小时，最后加热至165℃并保温1.5小时；
S5：对挤压成型的聚碳酸酯板材表面进行电弧喷涂，通过电弧加热铝粉末至熔化形成熔滴,随后高速喷向挤压成型的聚碳酸酯板材表面形成Mg17Al12过渡层，操作参数设置如下：喷射时间：2.5min、熔化温度：660℃；
S6：对挤压成型的聚碳酸酯板材表面进行化学气相沉积制备碳化硅层，具体为：以石墨和石英砂共同为阴电极，通入乙炔气体，以在β2Mg17Al12过渡层表面利用等离子体化学气相沉积法沉积碳化硅层，操作参数设置如下：真空度在6.5小时内降低至10×10-4Pa，温度：在5.5小时内由室温升至420℃；乙炔气体流量：13sccm。
实施例四
一种在线共挤硬化聚碳酸酯板材工艺，包括以下步骤：
S1：将聚碳酸酯坯料预热随后进行分级均匀化处理：首先将聚碳酸酯坯料加热至410℃并保14～18小时，随后加热至455℃并保温3.5小时，聚碳酸酯坯料成分的质量百分比为：双酚A3.5wt.％、碳酸二苯酯1.4wt.％、聚碳酸酯辅料0.25wt.％，余量为聚碳酸酯及不可去除杂质。
S2：将挤压筒和挤压模具加热：挤压筒加热温度为420℃，挤压模具温度为445℃，将加热好的挤压模具送入挤压筒内。
S3：将处理过的聚碳酸酯坯料送入挤压机内进行挤压，制得聚碳酸酯板材，所述挤压机的挤压杆的推杆速率为0.13m/s,挤压比为58；
S4：对挤压成型的聚碳酸酯板材作分级均匀化处理，所述分级均匀化处理包括:首先将挤压成型的聚碳酸酯板材加热至95℃并保温7.5小时，随后加热至145℃并保温5.5小时，最后加热至175℃并保温1.8小时；
S5：对挤压成型的聚碳酸酯板材表面进行电弧喷涂，通过电弧加热铝粉末至熔化形成熔滴,随后高速喷向挤压成型的聚碳酸酯板材表面形成Mg17Al12过渡层，操作参数设置如下：喷射时间：2.5min、熔化温度：695℃；
S6：对挤压成型的聚碳酸酯板材表面进行化学气相沉积制备碳化硅层，具体为：以石墨和石英砂共同为阴电极，通入乙炔气体，以在β2Mg17Al12过渡层表面利用等离子体化学气相沉积法沉积碳化硅层，操作参数设置如下：真空度在7.5小时内降低至11×10-4Pa，温度：在6.5小时内由室温升至420℃；乙炔气体流量：15sccm。
对比常规方法制成的聚碳酸酯板材与实施例一至四制成的聚碳酸酯板材的抗拉强度以及耐磨性能提高百分比，实施例一至四制成的聚碳酸酯板材的抗拉强度和耐磨性能比较常规的聚碳酸酯板材的抗拉强度和耐磨性能提高百分比如下表：
由上述表格可知，本发明提出的聚碳酸酯板材比较常规的聚碳酸酯板材，在抗拉强度和耐磨性能上具有明显提高，实施例二为最佳实施例。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种在线共挤硬化聚碳酸酯板材工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将聚碳酸酯坯料预热随后进行分级均匀化处理；
S2：将挤压筒和挤压模具加热；
S3：将处理过的聚碳酸酯坯料送入挤压机内进行挤压，制得聚碳酸酯板材，所述挤压机的挤压杆的推杆速率为0.09m/s～0.15m/s,挤压比为55～60；
S4：对挤压成型的聚碳酸酯板材作分级均匀化处理，所述分级均匀化处理包括:首先将挤压成型的聚碳酸酯板材加热至80℃～100℃并保温6～8小时，随后加热至130℃～150℃并保温4～6小时，最后加热至160℃～180℃并保温1～2小时；
S5：对挤压成型的聚碳酸酯板材表面进行电弧喷涂，通过电弧加热铝粉末至熔化形成熔滴,随后高速喷向挤压成型的聚碳酸酯板材表面形成Mg17Al12过渡层，操作参数设置如下：喷射时间：2～3min、熔化温度：650～700℃；
S6：对挤压成型的聚碳酸酯板材表面进行化学气相沉积制备碳化硅层，具体为：以石墨和石英砂共同为阴电极，通入乙炔气体，以在β2Mg17Al12过渡层表面利用等离子体化学气相沉积法沉积碳化硅层，操作参数设置如下：真空度在6～8小时内降低至9×10-4Pa～12×10-4Pa，温度：在5～7小时内由室温升至420℃；乙炔气体流量：11～16sccm。
2.根据权利要求1所述的一种在线共挤硬化聚碳酸酯板材工艺，其特征在于，所述S1中，分级均匀化处理包括:首先将聚碳酸酯坯料加热至395℃～415℃并保14～18小时，随后加热至435℃～460℃并保温2～4小时。
3.根据权利要求1所述的一种在线共挤硬化聚碳酸酯板材工艺，其特征在于，所述S1中，分级均匀化处理还包括：聚碳酸酯坯料成分的质量百分比为：双酚A3.1wt.％～3.6wt.％、碳酸二苯酯1.1wt.％～1.5wt.％、聚碳酸酯辅料0.23wt.％～0.28wt.％，余量为聚碳酸酯及不可去除杂质。
4.根据权利要求1所述的一种在线共挤硬化聚碳酸酯板材工艺，其特征在于，所述S2中，挤压筒加热温度为385～430℃，挤压模具温度为390～450℃，将加热好的挤压模具送入挤压筒内。
5.根据权利要求1所述的一种在线共挤硬化聚碳酸酯板材工艺，其特征在于，所述S3中，在进行聚碳酸酯坯料挤压时加入润滑剂。
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