本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种可以通过添加可膨胀微球改善塑料收缩率的方法。
背景技术：
塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物，塑料制件本身比强度高、绝缘性能好、化学稳定性好、减震和隔音性能也很好。但在塑料成型过程中由于受剪切力和拉伸力的作用发生取向作用使塑件出现各向异性导致塑件收缩的问题。
可膨胀微球是一种由气密热塑性外壳和密封在内的发泡剂组成的具有核壳结构的微球体，微球被加热时膨胀进而生成发泡微球。在专利us3615972、ep486080、ep566367、cn201510483687.3、cn201610792097.3、cn201811543174等中公开了微球合成与发泡技术。可膨胀微球由于制备工艺的不同，根据膨胀温度范围可分为低温微球、高温微球以及超高温微球。可膨胀微球的形式有干粉和母粒的各种不同膨胀温度的微球发泡剂，其中包括膨胀温度280℃的微球发泡剂。不同膨胀温度的微球可添加到不同熔融温度的塑料中。当微球受热膨胀后，体积可膨胀80-100倍，粒径可达40-120μm，密度可从1100kg·m-3下降到约20-30kg·m-3。
专利cn2018109227042公开了一种低翘曲玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法，目的是提供一种低翘曲玻纤增强聚丙烯复合材料的配方及制备方法。具体就是在玻纤增强聚丙烯改性颗粒注塑时添加少量受热膨胀微球，然后通过常规注塑工艺及设备就可以得到翘曲明显改善的低翘曲注塑件。上述专利中，可膨胀微球加入在玻纤增强聚丙烯中从而得到低翘曲注塑件。但该技术方案不能改善塑料收缩。
塑料成型过程中由于受剪切力和拉伸力的作用发生取向作用使塑件出现各向异性导致塑件收缩的问题。塑料制件从模具中取出冷却后，一般都会出现尺寸缩小的现象，这种塑料成型冷却后发生的体积收缩的特性称为塑料的成型收缩性。塑料收缩率是指塑料制件在成型温度下尺寸与从模具中取出冷却至室温后尺寸之差的百分比。它反映的是塑料制件从模具中取出冷却后尺寸缩减的程度。收缩包括均匀收缩和不均匀收缩。影响塑料收缩率的因素有：塑料品种、成型条件、模具结构等。不同的高分子材料的收缩率各不相同。其次塑料的收缩率还与塑件的形状、内部结构的复杂程度、是否有嵌件等有很大的关系。
翘曲是塑件未按照设计的形状成形，却发生表面的扭曲，塑件翘曲导因于成形塑件的不均匀收缩。
假如整个塑件有均匀的收缩率，塑件变形就不会翘曲，而仅仅会缩小尺寸；然而，由于分子链/纤维配向性、模具冷却、塑件设计、模具设计及成形条件等诸多因素的交互影响，要能达到低收缩或均匀收缩是一件非常复杂的工作。塑件收缩不仅仅是导致尺寸改变，更会影响塑件的精度、美观程度及使用性能。
可膨胀微球是一种具有核壳结构的微球体，将可膨胀微球添加到塑料中后，微球与熔融的塑料相容，紧密结合，并受热充分膨胀，然后注塑成型。可膨胀微球膨胀后，外壳不会破裂，体积可膨胀80-100倍，粒径可达40-120μm，完整的球体均匀分散在塑料内部，影响了聚合物分子链/纤维配向性，降低由于受剪切力和拉伸力的作用而发生的取向作用带来的影响，从而改善塑件收缩情况，降低了收缩率。
专利cn201711306034提供了一种高光耐热低收缩聚丙烯用的复合添加剂。通过向聚丙烯添加专利所述复合添加剂，使聚丙烯制品的收缩率下降。但这种复合添加剂成分复杂，仅能够降低聚丙烯制品的收缩率。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：在塑料成型过程中由于受剪切力和拉伸力的作用发生取向作用使塑件出现各向异性导致塑件收缩的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：一种改善塑料收缩率的方法，其特征在于，在塑料粒子中添加可膨胀微球并均匀混合；然后将混合物注入注塑机，加热熔融后进行注塑；所述可膨胀微球呈壳-核结构，其中壳材料为热塑性聚合物，核材料为沸点不高于壳材料沸点的发泡剂。
优选地，所述塑料粒子包括通用塑料、工程塑料、热塑性弹性体、改性塑料和塑料合金中的至少一种。
更优选地，所述通用塑料为聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、乙烯-丙烯酸乙酯(eea)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)和聚氯乙烯(pvc)中的至少一种；工程塑料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)、聚甲基丙烯酸酯(pmma)、聚酰胺(pa)、聚甲醛(pom)、聚碳酸酯(pc)、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)和聚对苯二甲酸丁二酯(pbt)中的至少一种；热塑性弹性体为tpe橡胶、tpr橡胶、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)和聚对苯二甲酸丁二酯(pbt)中的至少一种；改性塑料为经过共混改性、化学改性、表面改性、填充或纤维增强改性的材料。
优选地，所述可膨胀微球为高温微球或超高温微球。
优选地，所述可膨胀微球的添加量为塑料粒子质量的0.05～10％。
优选地，所述塑料粒子中还添加增塑剂。
更优选地，所述增塑剂为白油和邻苯二甲酸酯类化合物中的至少一种。
更优选地，所述增塑剂的添加量为塑料粒子质量的1～10％。
优选地，所述注塑的温度为150～280℃。
本发明提供了一种通过添加可膨胀微球改善塑料收缩率的方法。可膨胀微球添加到塑料中，注塑时受热充分膨胀与塑料相容，改善塑件收缩率并能产生降低塑件密度的效果，塑件更美观，尺寸更精确，并且大部分微球膨胀发生在注射之后在模腔内充分发泡，对工艺、设备的要求低，不需要对现有设备进行改进。通过使用本发明的方法，塑料中添加可膨胀微球，解决在塑料成型过程中由于受剪切力和拉伸力的作用发生取向作用使塑件将会出现各向异性导致塑件收缩的问题，同时还有降低塑件密度、更加美观的效果。
本发明首次利用可膨胀微球的核壳结构和膨胀温度将可膨胀微球添加到塑料中，改善了塑料收缩率，同时达到降低塑件密度、使塑件表面更平整更美观的效果。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。
实施例1-8中所采用的可膨胀微球为快思瑞科技(上海)有限公司的du260。
实施例1
将500质量份的高密度聚乙烯(hdpe)与可膨胀微球熔融，其中微球添加量为塑料粒子质量的2％，添加塑料粒子质量1％的dop(邻苯二甲酸二辛酯)作为增塑剂。通过单螺杆注塑机注塑得到哑铃状样条。注塑机温度设定在180-230℃温度范围内。
对比例1
将高密度聚乙烯(hdpe)直接在180-230℃温度范围内注塑得到哑铃状样条。
实施例2
将500质量份的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)与可膨胀微球熔融，其中微球添加量为塑料粒子质量的4％。通过单螺杆注塑机注塑得到哑铃状样条。注塑机温度设定在160-240℃温度范围内。
对比例2
将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)直接在160-240℃温度范围内注塑得到哑铃状样条。
实施例3
将500质量份的改性聚丙烯(gf-pp)与可膨胀微球熔融，其中微球添加量为塑料粒子质量份数的3％，添加塑料粒子质量份数的1％白油作为增塑剂。通过单螺杆注塑机注塑得到哑铃状样条。注塑机温度设定在210-250℃温度范围内。
对比例3
将改性聚丙烯(gf-pp)直接在210-250℃温度范围内注塑得到哑铃状样条。
实施例4
将500质量份的尼龙(pa6)与可膨胀微球熔融，其中微球添加量为塑料粒子质量的2％，添加塑料粒子质量1％的dop(邻苯二甲酸二辛酯)作为增塑剂。通过单螺杆注塑机注塑得到哑铃状样条。注塑机温度设定在240-280℃温度范围内。
对比例4
将尼龙(pa6)直接在240-280℃温度范围内注塑得到哑铃状样条。
实施例5
将500质量份的tpe与可膨胀微球熔融，其中微球添加量为塑料粒子质量的6％，不添加增塑剂。通过单螺杆注塑机注塑得到哑铃状样条。注塑机温度设定在150-230℃温度范围内。
对比例5
将tpe直接在150-230℃温度范围内注塑得到哑铃状样条。
实施例6
将500质量份的tpr与可膨胀微球熔融，其中微球添加量为塑料粒子质量的4％，添加塑料粒子质量份数的1％的dop(邻苯二甲酸二辛酯)作为增塑剂。通过单螺杆注塑机注塑得到哑铃状样条。注塑机温度设定在160-190℃温度范围内。
对比例6
将tpr直接在160-190℃温度范围内注塑得到哑铃状样条。
实施例7
将500质量份的聚对苯二甲酸乙二酯(pet)与可膨胀微球熔融，其中微球添加量为塑料粒子质量的2％，添加塑料粒子质量1％的dop(邻苯二甲酸二辛酯)作为增塑剂。通过单螺杆注塑机注塑得到哑铃状样条。注塑机温度设定在250-270℃温度范围内。
对比例7
将聚对苯二甲酸乙二酯(pet)直接在250-270℃温度范围内注塑得到哑铃状样条。
实施例8
将500质量份的聚对苯二甲酸丁二酯(pbt)与可膨胀微球熔融，其中微球添加量为塑料粒子质量的2％，添加塑料粒子质量1％的dop(邻苯二甲酸二辛酯)作为增塑剂。通过单螺杆注塑机注塑得到哑铃状样条。注塑机温度设定在250-270℃温度范围内。
对比例8
将聚对苯二甲酸丁二酯(pbt)直接在250-270℃温度范围内注塑得到哑铃状样条。
性能检测：
1、塑件密度用电子密度仪测定。
2、塑件收缩率利用数显千分尺，参考astmd955-08标准，测量样条注塑成型后48h的收缩率。
参考astmd955-08标准，测量样条注塑成型后48h的收缩率。按照熔体流动方向，在哑铃状样条中心线上依次均匀地取5个点，标记为1#、2#、3#、4#、5#，用数显千分尺测量各个点垂直于流动方向的厚度，分别记为wi，按照下式计算其厚度方向的收缩率，计算5个点的平均值，作为该样条的平均收缩率，其中w模为5mm：
测试结果如表1所示。
表1
由表1可见，通过将可膨胀微球添加到塑料中，改善了塑料收缩率，同时达到降低塑件密度的效果。
1.一种改善塑料收缩率的方法，其特征在于，在塑料粒子中添加可膨胀微球并均匀混合；然后将混合物注入注塑机，加热熔融后进行注塑；所述可膨胀微球呈壳-核结构，其中壳材料为热塑性聚合物，核材料为沸点不高于壳材料沸点的发泡剂。
2.如权利要求1所述的改善塑料收缩率的方法，其特征在于，所述塑料粒子包括通用塑料、工程塑料、热塑性弹性体、改性塑料和塑料合金中的至少一种。
3.如权利要求2所述的改善塑料收缩率的方法，其特征在于，所述通用塑料为聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯酸乙酯(eea)、乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚氯乙烯中的至少一种；工程塑料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸酯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯和聚对苯二甲酸丁二酯中的至少一种；热塑性弹性体为tpe橡胶、tpr橡胶、聚对苯二甲酸乙二酯和聚对苯二甲酸丁二酯中的至少一种；改性塑料为经过共混改性、化学改性、表面改性、填充或纤维增强改性的材料。
4.如权利要求1所述的改善塑料收缩率的方法，其特征在于，所述可膨胀微球为高温微球或超高温微球。
5.如权利要求1所述的改善塑料收缩率的方法，其特征在于，所述可膨胀微球的添加量为塑料粒子质量的0.05～10％。
6.如权利要求1所述的改善塑料收缩率的方法，其特征在于，所述塑料粒子中还添加增塑剂。
7.如权利要求6所述的改善塑料收缩率的方法，其特征在于，所述增塑剂为白油和邻苯二甲酸酯类化合物中的至少一种。
8.如权利要求6所述的改善塑料收缩率的方法，其特征在于，所述增塑剂的添加量为塑料粒子质量的1～10％。
9.如权利要求1所述的改善塑料收缩率的方法，其特征在于，所述注塑的温度为150～280℃。
技术总结