一種聚醚醚酮棒材的製備方法

2023-11-01 00:51:32 3

專利名稱：：一種聚醚醚酮棒材的製備方法
技術領域：
：本發明屬於塑料製品及其型材領域，具體涉及到通過擠出成型方法製備一種聚醚醚酮樹脂棒材的方法。
背景技術：
：聚醚醚酮樹脂具有耐熱等級高、耐輻射、衝擊強度高、耐磨性和耐疲勞性好、阻燃、電性能優異等特點。自商品化以來，已經在航空航天、汽車、電子電氣、化工、機械和醫療等領域獲得了較廣泛的應用。應用於上述領域的聚醚醚酮製品一般是通過注射成型的方法製造，但有些製品由於尺寸規格較多及形狀各異，涉及到模具多和生產成本高的問題，因此採用注射成型方法加工受到限制，許多用戶需要利用聚醚醚酮棒材、型材、板材和片材等半成品通過機械加工的方法來製造所需的零部件及製品，本發明的目的就是為了滿足不同用戶的需要而採用擠出成型方法製造聚醚醚酮棒材。與本發明相關的
背景技術：
是聚醚醚酮樹脂的合成方法技術(中國專利"聚醚醚碸和聚醚醚酮三元共聚物的製備方法"，申請號200610016723.6，既可以製備聚醚醚碸又可以製備聚醚醚酮樹脂以及它們的共聚物)。進一步，利用上述專利合成的聚醚醚酮樹脂通過擠出成型的方法製造聚醚醚酮棒材。
發明內容本發明的目的是提供一種聚醚醚酮棒材的成型方法，即利用聚醚醚酮樹脂通過熔融擠出成型的方法製造聚醚醚酮棒材，棒材的直徑和長度尺寸可控，能夠為不同的用戶提供圓形型材，以通過機械加工的方法生產所需的零部件及製品，滿足不同領域的使用要求。通過擠出成型的方法成型聚醚醚酮棒材在工藝上存在較多的問題，特別是成型直徑超過D-25mm以上的棒材，因為必須要通過冷卻從所擠出的棒材中散出大量熱量，經過一段時間後才能達到足夠結晶度從而達到形狀穩定性，這樣棒材就可能會因自重出現彎曲的現象。本專利所述聚醚醚酮棒材的製造方法，包括如下步驟(1)首先將與所要擠出的PEEK棒材直徑相同的高直線度的回壓棒裝入定徑套和牽引裝置中，初始位置時回壓棒的前端面與擠出機口模末端相切，牽引裝置通過回壓棒對由口模擠出的聚醚醚酮熔體樹脂施加恆定的逆向壓力(壓力一般為0.5~2.5kg/cm2),以保證熔體高密度地充滿口模；(2)將聚醚醚酮樹脂放入擠出機餵料鬥內，在擠出機料筒內於36040(TC溫度下熔融塑化，形成聚醚醚酮樹脂熔體，經機頭和棒材口模擠出，在具有恆定逆向壓力的回壓棒的作用下，進入並充滿棒材口模，進而進入與口模連接的定徑套內；(3)定徑套由2~4段組成，在26(TO10(TC的溫度區間內，每段定徑套的溫度梯次遞減，聚醚醚酮樹脂熔體在定徑套內向前移動的同時進行梯次冷卻定型，從而形成聚醚醚酮棒材；(4)牽引裝置將聚醚醚酮棒材導入與定徑套同軸的管式退火爐中進行梯次退火處理，管式退火爐的前端溫度為220~180°C、末端溫度為120~100°C,最後得到尺寸穩定而不發生彎曲的結晶充分的聚醚醚酮棒材。牽引裝置(試製型號No.P229yyy)的結構為上部有五組上下對應的壓緊橡膠輪，回壓棒(聚醚醚酮棒材)壓於其間，通過調整固定於上壓緊輪上的絲槓對回壓棒或聚醚醚酮棒材施壓；下部為安裝有槓桿和砝碼的傳動裝置，擠出機內聚醚醚酮熔體樹脂不斷擠出而施加給回壓棒或PEEK棒材軸向推力時，帶動壓緊橡膠輪轉動，進而帶動下部傳動裝置動作，保持對由口模擠出的聚醚醚酮棒施加恆定的壓力，從而保證棒材的密度均勻。由於聚醚醚酮是半結晶性聚合物，棒材的結晶度對棒材的強度、尺寸精度及變形性影響很大，因此採取逐段梯次冷卻的方法對聚醚醚酮熔體樹脂進行冷卻定徑以提高棒材的結晶度和減少內應力。定徑套可為多組，一般情況下為2組，即可以同時進行兩根聚醚醚酮棒材的製備。每組定徑套分成多段，一般為2段，每一段定徑套的長度為200~600mm，定徑套材質為耐磨、耐高溫的鋼管，根據製備聚醚醚酮棒材的需要，內徑可為51mm等大尺寸，內孔光潔度為厶7，並塗覆PTFE(聚四氟乙烯)，每一段定徑套的外部都分別焊接有與定徑管鋼管間隙為10~15mm的夾套層，夾套層通入導熱油以用於對每段定徑套實現分別加熱，每一段定徑套分別通入溫度梯次遞減的導熱油，從而對聚醚醚酮熔體樹脂進行逐段梯次冷卻定型，多段定徑套同軸固定設置，以保證聚醚醚酮棒材不變形。每個夾套層的前端和後端各焊接一段直徑為10~15mm的鋼管絲頭，用於連接導熱油的進油管和回油管。導熱油主成分為耐高溫的二卞基甲苯，導熱油由模溫循環機泵出經安裝於其上的導熱油進油管進入定徑套的夾套層，對定徑套加熱，再經過夾套層的回油管流回模溫循環機，通過模溫循環機不斷地將恆定溫度的高溫導熱油輸送至定徑套的夾套層再返回模溫循環機，從而實現對每段定徑套的恆溫控制。當已冷卻定型的聚醚醚酮棒材通過定徑套進入牽引裝置後，回壓棒慢慢地脫離牽引裝置，此時回壓棒已不再起作用了，可以撤出。聚醚醚酮棒材由牽引裝置的壓緊橡膠輪壓緊，為繼續由擠出機擠出的進入定徑套的聚醚醚酮烙體樹脂提供與前面回壓棒一樣的逆向壓力，從而繼續保證聚醚醚酮棒材的形狀和密度均勻。當應用兩段定徑套結構時，與棒材口模連接的第一段定徑套的溫度為180~220°C，第二段定徑套的溫度為100~135°C，不斷由擠出機擠出的聚醚醚酮熔體樹脂在擠出機和回壓棒的共同作用下，緩慢依次通過第一段定徑套和第二段定徑套，在每段定徑套內，在不同溫度下進行分段冷卻定型處理，從而得到聚醚醚酮棒材。當定徑套為2組時，管式退火爐也同為2組。管式退火爐採用內徑與聚醚醚酮棒材相近的不鏽鋼管材，不鏽鋼管材外面覆有多組彼此分立的電加熱器，電加熱器一般是採用電熱絲加熱，採用雲母片絕緣，外面以不鏽鋼薄板包覆。電加熱器外面包裹保溫絕熱套，保溫絕熱套外面再包有不鏽鋼外罩。多組彼此分立的電加熱器的溫度控制採用智能溫控儀表單獨控制，進而實現退火爐由高溫到低溫的梯度控溫退火；管式退火爐裝置的長度視棒材的直徑而定，棒材直徑與管式退火爐的關係大致為D50mm對應2m，D40mm對應1.8m，D30mm對應1.6mm，D20mm對應1.2m，D10mm對應0.8m，管式退火爐的總長度一般為2~4m。兩組管式退火爐的中心距離、每組管式退火爐不鏽鋼管與多段定徑套、聚醚醚酮棒材的同軸度均可以自如、精確調整，從而充分能夠保證棒材的尺寸穩定性。採用本發明方法可以製備具有較大直徑、表面光潔和橫截面均勻的圓形聚醚醚酮棒材，所製備的聚醚醚酮棒材具有較高的結晶度、耐熱性、尺寸穩定性和強度高的特點。本發明所使用的擠出機為單螺杆擠出機，用於提供聚醚醚酮熔體。本發明可製備本色或著色的聚醚醚酮圓形棒材，可以製備不同直徑的聚醚醚酮棒材。本發明生產的聚醚醚酮棒材可用於航空航天、電子電氣、汽車、化工及機械等領域，用於加工這些領域所需的各種部件及製品。下文中所述的實施例用以更好地闡述本發明，但並非是將本發明限制於在此所公開的特徵。圖1:聚醚醚酮棒材生產線示意圖；圖2:管式退火爐結構示意圖。如圖1所示，各部件的名稱為擠出機1、機頭2、口模3、定徑套4、第一段定徑套5，第二段定徑套6、牽引裝置7、聚醚醚酮棒材8、管式退火爐9;如圖2所示，各部件的名稱為聚醚醚酮棒材8、管式退火爐9、管式退火爐的電加熱器10、加熱套的智能控溫裝置11。具體實施方式實施例1:如圖1所示的擠出生產線，將本色的聚醚醚酮樹脂在單螺杆擠出機中於40(TC熔融，通過擠出機的機頭將熔體擠入口模，然後直接進入2段式冷卻定徑套，每段定徑套的長度均為300mm，導熱油如前所述，為耐高溫的二卞基甲苯，在牽引裝置回壓棒和擠出機的共同作用下，聚醚醚酮熔體樹脂密度均勻地依次充滿口模、定徑套，在恆定速度(與擠出機螺杆的轉速相對應，棒材的擠出速度為36mm/min)向前移動的過程中，在第一段定徑套內於200。C冷卻定徑，接著進入第二段定徑套內於120'C冷卻定徑，從而得到直徑為D51土1mm的聚醚醚酮棒材。聚醚醚酮棒材經梯次冷卻結晶定徑後，經牽引裝置導入圖2所示的2組3段控溫式管式退火爐中，第一段退火爐的加熱裝置為6片電加熱器，第二、三段各為2片電加熱器，每組退火爐的長度為2m，每組管式退火爐的溫度分3段梯次遞減，由智能控溫裝置(控溫裝置自製，溫度控制儀表型號為智能型AL—508，熱電偶為K型，固態繼電器控溫)設定和控制。由前至後，第一段退火爐的溫度為20(TC，管長為1.4m,第二段溫度為15(TC,管長為0.3m，第三段的溫度為10(TC,管長為0.3m。退火爐位置的高低、二組退火爐間的中心距及退火爐的不鏽鋼管與聚醚醚酮棒材的同心度都可以自如調整，從而保證退火爐不鏽鋼管圓心與棒材圓心的一致性，也就保證棒材在退火處理時不會因退火爐的不鏽鋼管的不同心而發生變形，由此可同時得到二根本色的、準直度良好的聚醚醚酮棒材，棒材的長度可以根據需要切割成1米、2米、3米和4米等。對本實施例製備的棒材的圓度進行研究，為此，在製備得到的棒材橫截面上5個不同的點處測量棒材的直徑，得到結果如下:表1:實施例1製備聚醚醚酮棒材的直〔徑數據tableseeoriginaldocumentpage8表中的數據表明，製備的棒材的圓度較好，直徑較均勻。表2:實施例1製備糹A聚醚醚酮棒材的機械性能和熱性能數據-tableseeoriginaldocumentpage8實施例2:如實施例1，只是將本色的聚醚醚酮樹脂更換為黑色的聚醚醚酮樹脂(加入0.2。/。質量碳黑著色)，同樣的方法和工藝，也得到黑色的聚醚醚酮棒材。同實施例1的方法，對本實施例製備的棒材的圓度進行研究，為此，在棒材橫截面上5個不同的點處測量棒材的直徑，得到結果如下表3:實施例2製備聚醚醚酮棒材的直[徑數據-測量序號12345直徑(mm)50.551.550.851.851.6表中的數據表明，製備的黑色棒材的圓度較好，直徑較均勻。實施例3:如實施例1，只是將本色的聚醚醚酮樹脂更換為綠色的聚醚醚酮樹脂(加入0.2%質量鉻綠著色)，同樣的方法和工藝，也得到綠色的聚醚醚酮棒材。同實施例1的方法，對本實施例製備的棒材的圓度進行研究，為此，在棒材橫截面上5個不同的點處測量棒材的直徑，得到結果如下表4:實施例3製備聚醚醚酮棒材的直徑數據測量序號12345直徑(mm)51.550.951.850.651.6表中的數據表明，製備的綠色棒材的圓度較好，直徑較均勻,實施例4:如實施例1，只是將定徑套的溫度調整為180'C和12(TC將聚醚醚酮棒材慢慢地冷卻結晶，也得到本色的聚醚醚酮棒材。同實施例1的方法，對本實施例製備的棒材的圓度進行研究，為此，在棒材橫截面上5個不同的點處測量棒材的直徑，得到結果如下表5:實施例4製備聚醚醚酮棒材的;i〔徑數據測量序號12345直徑(mm)50.551.650.451.251.6表中的數據表明，製備的本色棒材的圓度較好，直徑較均勻。實施例5:如實施例4，只是將本色的聚醚醚酮樹脂更換為黑色的聚醚醚酮樹脂，同樣的方法和工藝，也得到黑色的聚醚醚酮棒材。同實施例1的方法，對本實施例製備的棒材的圓度進行研究，為此，在棒材橫截面上5個不同的點處測量棒材的直徑，得到結果如下表6:實施例5製備聚醚醚酮棒材的I:徑數據測量序號12345直徑(mm)50.551.450.451.250.8表中的數據表明，製備的黑色棒材的圓度較好，直徑較均勻。實施例6:如實施例4，只是將本色的聚醚醚酮樹脂更換為綠色的聚醚醚酮樹脂，同樣的方法和工藝，也得到綠色的聚醚醚酮棒材。同實施例1的方法，對本實施例製備的棒材的圓度進行研究，為此，在棒材橫截面上5個不同的點處測量棒材的直徑，得到結果如下-表7:實施例6製備聚醚醚酮棒材的直徑數據測量序號12345直徑(mm)51.551.450.650.450.8表中的數據表明，製備的綠色棒材的圓度較好，直徑較均勻'權利要求1、一種聚醚醚酮棒材的製備方法，其步驟如下(1)首先將與所要擠出的PEEK棒材直徑相同的高直線度的回壓棒裝入定徑套和牽引裝置中，初始位置時回壓棒的前端面與擠出機口模末端相切，牽引裝置通過回壓棒對由口模擠出的聚醚醚酮熔體樹脂施加恆定的逆向壓力，以保證熔體高密度地充滿口模；(2)將聚醚醚酮樹脂放入擠出機餵料鬥內，在擠出機料筒內於360～400℃溫度下熔融塑化，形成聚醚醚酮樹脂熔體，經機頭和棒材口模擠出，在具有恆定逆向壓力的回壓棒的作用下，進入並充滿棒材口模，進而進入與口模連接的定徑套內；(3)定徑套由2～4段組成，在260℃～100℃的溫度區間內，每段定徑套的溫度梯次遞減，聚醚醚酮樹脂熔體在定徑套內向前移動的同時進行梯次冷卻定型，從而形成聚醚醚酮棒材；(4)牽引裝置將聚醚醚酮棒材導入與定徑套同軸的管式退火爐中進行梯次退火處理，管式退火爐的前端溫度為220～180℃、末端溫度為120～100℃，最後得到尺寸穩定而不發生彎曲的結晶充分的聚醚醚酮棒材。2、如權利要求1所述的聚醚醚酮棒材的製備方法，其特徵在於每一段定徑套的外部都分別焊接有與定徑管鋼管間隙為10~15mm的夾套層，夾套層用於通入導熱油，每一段定徑套分別通入溫度梯次遞減的導熱油，多段定徑套同軸固定設置。3、如權利要求2所述的聚醚醚酮棒材的製備方法，其特徵在於夾套層的前端和後端各焊接一段直徑為10M5mm的鋼管絲頭，用於連接導熱油的進油管和回油管。4、如權利要求1所述的聚醚醚酮棒材的製備方法，其特徵在於定徑套為2段式結構，與棒材口模連接的第一段定徑套的溫度為180~220°C，第二段定徑套的溫度為100~135°C。5、如權利要求4所述的聚醚醚酮棒材的製備方法，其特徵在於第一段定徑套溫度為20CTC，第二段定徑套的溫度為12CTC。6、如權利要求1所述的聚醚醚酮棒材的製備方法，其特徵在於管式退火爐採用內徑與聚醚醚酮棒材相近的不鏽鋼管材，不鏽鋼管材外面覆有多組彼此分立的電加熱器，彼此分立的電加熱器的溫度控制採用智能溫控儀表單獨控制，進而實現退火爐由高溫到低溫的梯度控溫。全文摘要本發明屬於塑料製品及其型材領域，具體涉及通過擠出成型方法製備一種聚醚醚酮樹脂棒材的方法。其是將聚醚醚酮樹脂放入擠出機餵料鬥內，在擠出機料筒內於360～400℃溫度下熔融塑化，形成聚醚醚酮樹脂熔體，經機頭和棒材口模擠出，在具有恆定逆向壓力的回壓棒的作用下，進入並充滿棒材口模，進而進入與口模連接的定徑套內；在定徑套內進行逐段梯次冷卻定型，從而形成聚醚醚酮棒材；再於管式退火爐中進行梯次退火處理，最後得到尺寸穩定而不發生彎曲的結晶充分的聚醚醚酮棒材。本發明生產的聚醚醚酮棒材可用於航空航天、電子電氣、汽車、化工及機械等領域，用於加工這些領域所需的各種部件及製品。文檔編號B29C47/12GK101157268SQ20071005613公開日2008年4月9日申請日期2007年10月10日優先權日2007年10月10日發明者吳忠文,姜振華,王貴賓申請人:長春吉大特塑工程研究有限公司