反應注射成型工藝過程就是單體或預聚物以液體狀態經計量泵按一定的配比輸送人混合頭均勻混合,混合物注入模具內進行快速聚合、交聯固化后,脫模成為塑料制品。工藝流程如圖8-4所示。
(1)兩組分物料的儲存加熱 為了防止儲存時物料發生化學變化,兩組分原料應分別儲存在獨立的封閉的儲槽內,并用氮氣保護。同時用換熱器和低壓泵使物料保持恒溫及在儲槽、換熱器和混合頭中不斷循環,以保證原料中各組分的均勻分布,一般溫度維持在20—40℃,在0.2—0.3MPa的低壓下進行循環。原料噴出時則經置換裝置由低壓轉換為設定的高壓噴出。
(2)計量 由于化學計量對制品性能的影響極為重要,因此在整個注射階段,對各組分物料必須精確計量。原料經液壓定量泵計量輸出,一般選用軸向柱塞高壓泵來精確計量和高壓輸送,其流量為2.3—2.9kg/min。為嚴格控制注入混合頭各反應組分的準確配比,要求計量精度達到±1.5%。
(3)撞擊混合 反應注射成型制品的質量直接取決于混合質量。由于反應速度快而分子擴散又較慢,因此必須獲得高效的混合,同時混合停留時間要短。反應注射成型的最大特點是撞擊混合,即高速高壓混合。由于采用的原料是低黏度的液體,因此有條件發生撞擊混合。
反應注射成型的混合是通過高壓將兩種原料同時注入混合頭,在混合頭內原料液的壓力能轉換為內能,各組分單元就具有很高的速度并相互撞擊,由此實現強烈的混合。為了保證混合頭內物料撞擊混合的效果,高壓計量泵的出口壓力將達到12—24MPa。混合質量一般與原料液的黏度、體積流率、流型以及兩物料的比例等因素有關。
(4)充模 反應注射成型的充模特點是料流的速度很高,因此要求原料液有適當的黏度。過高黏度的物料難以高速流動;而黏度過低,充模時會產生如下問題:①混合料沿模具分型面泄漏和進入排氣槽,造成模腔排氣困難;②物料易夾帶空氣進入模腔,造成充模不穩定;③在生產增強的反應注射成型制品時,反應原料不易和增強物質均勻混合,甚至會造成這些增強物質在流動中沉析,不利于制品質量均勻一致。充模時一般規定反應物的黏度不小于0.10Pa·s。
(5)固化定型 制品的固化是通過化學交聯反應或相分離及結晶等物理變化完成的。對于化學交聯反應固化,反應溫度必須超過達到完全轉換成聚合物網絡結構的玻璃化溫度Tg。適當提高模具加熱溫度不僅能縮短固化時間,而且可使制品內外有更均一的固化度。