成核剂对聚丙烯注塑成型周期影响的研究

林勇强

(广东美的制冷设备有限公司 广东佛山 528311)

成核剂对聚丙烯注塑成型周期影响的研究

林勇强

(广东美的制冷设备有限公司 广东佛山 528311)

洗衣机制件大量使用结晶型的聚丙烯材料注塑成型，制件尺寸大，成型周期长，通过添加适量的成核剂后可以提高聚丙烯的结晶温度，从而使得成型冷却过程中更快完成结晶过程，缩短成型周期。并且添加成核剂后PP材料的力学性能有所提升。

聚丙烯；结晶；成核；成型周期

1、前言

聚丙烯(polypropylene，PP)是一种结晶性的聚合物，具有机械性能好、无毒、耐热、耐化学药品、相对密度低以及容易加工成型等优良特性。其结晶度、晶型以及晶体的结构形态对其性能起关键作用。另外其结晶速度的快慢也直接影响PP的加工成型周期。

成核剂是用来改变不完全结晶聚合物树脂的结晶度，加快其结晶速度的加工改性助剂。它通过提供晶核促进树脂结晶，提高结晶速率，从而缩短制品的成型周期。另外成核剂的加入使得晶粒的结构细微化，从而提高制品的刚性、热变形温度、尺寸稳定性、透明度和表面光泽度等。成核剂的用量一般为PP基料的0.1%～0.3%。

美的洗衣机事业部每月使用聚丙烯（PP）2200吨左右，用于注塑洗衣机筒体等大型制件，成型周期较长，达100多秒。如果能够通过添加适量的成核剂达到缩减成型周期的效果，则可以大大提高注塑的生产效率，降低注塑成本。

2、技术分析

2.1 注塑成型周期组成分析

注塑制品的成型是将塑料原料在注射机料筒内经加热塑化至熔融态后，以较高的温度、压力和速度，注入模具型腔，经保压、冷却定型与脱模制得。整个注塑成型的周期由下面几项组成：

图1 注塑成型周期组成

其中熔胶过程从保压之后开始，在冷却周期内完成，因此对整个注塑成型的周期没有影响。表1以美的全自动洗衣机401G外桶为例，使用材料为PP(AP03B)，模温35℃，详细说明注塑成型周期各组成部分的影响因素及时间占比。

表1 注塑成型周期组成部分的影响因素及时间占比

2.2 成核剂对聚丙烯结晶温度及力学性能的影响

为了便于使用，将成核剂做成母粒形式，以PP为载体树脂，成核剂浓度为4%。将成核母粒按不同比例与PP（埃克森美孚AP03B）熔融混合后进行DSC测试。

结晶温度越高，表明PP从熔融状态下冷却时在更高的温度下就开始结晶，结晶过程得以更快完成，制品可以更快定型。成核母粒的加入明显提高了PP的结晶温度，因此可以预测注塑成型时PP的冷却时间可以明显缩短。

添加不同比例成核母粒后PP的力学性能见表3。

2.3 成核母粒对成型周期影响验证试验过程

试料机台：JSW J1800E（1800吨）

试料产品：全自动洗衣机外筒（编号410G）

试料配方：①PP(AP03B) /成核母粒＝100/2.5；②PP(AP03B)/成核母粒＝100/5，各配500KG试料

试料工艺：温度、压力不变，在原来生产材料（PP AP03B）正常生产情况下切换到试料配方，在保证制品合格（出模不顶白）前提下调节冷却时间。

试验结果：

图2 PP及添加不同比例成核母粒后的DSC降温曲线

从上表可以看出，成核母粒（成核填充母粒）的加入，大大缩减了冷却时间，总成型周期缩减了18s，则生产效率提升了（115-97）/97*100%=18.5%。两个试验方案产品均通过各项性能检测。

表3 添加不同比例成核母粒后PP的力学性能

表2 添加不同比例成核母粒后的PP结晶峰温

3、结论

在PP中加入适量的成核剂能够提高结晶峰温，因此在成型冷却过程中可以更快完成结晶过程，制品可以更快定型，从而可以缩短注塑的成型周期，提高生产效率，同时还可以提高PP的力学性能。成核剂在洗衣机的PP制件成型中将会有广泛的应用前景。

[1]洪定一.聚丙烯-原理,工艺与技术[M].北京:中国石化出版社,2007.

[2]朱胜杰,陈占勋.成核剂对聚丙烯力学性能的影响[J].现代塑料加工应用,2007,17(1):55-57.

[3]李娟,张敏敏等.复合成核剂对聚丙烯性能的影响[J].塑料,2014,43(2):47-50.

Research on Influence of Nucleating Agent on Injection Molding cycle of Polypropylene

LIN Yongqiang
(Guangdong Midea Air-Conditioning Equipment Co.,Ltd. Guangdong Foshan 528311)

Washing machine parts using polypropylene material injection molding. The parts are large size, and need long processing cycle. By adding proper amount of nucleating agent, the crystallization temperature of PP can be increased, which can make the crystallization process faster and shorten the molding cycle. And after adding nucleating agent, the mechanical properties of PP material have been improved.

polypropylene; crystallization; nucleation; molding cycle