CN103128904B - 一种二次注射成型的复合材料洁具及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二次注射成型的复合材料洁具及其制备方法，该方法包含：步骤1，一次注射制备第一复合材料层：将热塑性的第一复合材料熔融，高压注射于第一模具中，得到第一复合材料层；步骤2，将上述第一复合材料层置入第二模具中；步骤3，二次注射制备复合材料洁具：将热塑性的第二复合材料熔融，高压注射到被置于第二模具中的第一复合材料层上，形成第二复合材料层，该第二复合材料层与第一复合材料层组合成一体，得到完整的复合材料洁具；其中，第一复合材料与第二复合材料的热胀系数相当。本发明采用二种不同性能的热塑性复合材料通过二次注射复合而成的洁具，耐腐蚀，高光泽度，耐污性好，抗划伤，表面硬度高，抗老化；产品制备过程无需高能耗长时间烧制，低碳、环保、无辐射、无重金属，自动化程度高，成品率高，完全适合工业规模化生产。

Description

一种二次注射成型的复合材料洁具及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合材料洁具，具体地，涉及一种采用两种不同性能的热塑性复合材料通过二次注射复合而成的洁具、洁具五金件、户外产品、外墙装饰保温板等产品。

背景技术

科学和工程应用的材料不可能具有十全十美的性能，可能某些性能存在令人瞩目的优越点，但有些性能又存在难以逾越的缺陷。为获得性能更加完美的材料，多种原材料的复合是一个传统方式，复合材料往往能通过材料性能的互补或一定程度的协同作用获得材料设计的某方面特点。近年越来越多的各类材料组合，则能充分发挥各组成材料最优良的应用性能和应用领域，更加吸引人们的注意。二次注塑是实现材料组合的有效工艺之一，它甚至能够适应性能完全不同的金属材料、陶瓷材料、高分子材料间的组合，把材料设计推向一个新的高度。

这种将不同性能的复合材料，经二次注射组合成一体制备卫生洁具产品的技术方案，未见任何国内外报道。

发明内容

为达到上述目的，本发明提供了一种二次注射成型的复合材料洁具的制备方法，该方法包含以下具体步骤：

步骤1，一次注射制备第一复合材料层：将热塑性的第一复合材料熔融，高压注射于第一模具中，得到第一复合材料层；

步骤2，将上述第一复合材料层置入第二模具中；

步骤3，二次注射制备复合材料洁具：将热塑性的第二复合材料熔融，高压注射到被置于第二模具中的第一复合材料层上，形成第二复合材料层，该第二复合材料层与第一复合材料层组合成一体，得到完整的复合材料洁具；

其中，所述的第一复合材料与第二复合材料的热胀系数相当。

上述的二次注射成型的复合材料洁具的制备方法，其中，所述第一复合材料层的厚度为1-3mm。

上述的二次注射成型的复合材料洁具的制备方法，其中，所述的第一复合材料选择聚苯硫醚、改性的聚苯硫醚、聚碳酸酯、尼龙，及，经非金属材料改性的热塑性树脂复合材料中的任意一种以上。

上述的二次注射成型的复合材料洁具的制备方法，其中，所述的第二复合材料为经非金属材料改性的热塑性树脂复合材料。

上述的二次注射成型的复合材料洁具的制备方法，其中，所述的经非金属材料改性的热塑性树脂复合材料为经碳酸钙、硅灰石或碳酸钙和硅灰石的混合物改性的聚丙烯。

上述的二次注射成型的复合材料洁具的制备方法，其中，所述的经非金属材料改性的热塑性树脂复合材料包含：

填料50%~70%；

聚丙烯25%~40%；

马来酸酐改性聚丙烯3%~8%；

抗氧剂1%~2%；

所述的填料是指碳酸钙、硅灰石或碳酸钙和硅灰石的混合物。

上述的二次注射成型的复合材料洁具的制备方法，其中，所述的改性的聚苯硫醚包含：按重量百分数计10-30%的无机填料，及，70-90%的聚苯硫醚，其中，所述的无机填料选择玻纤、硅灰石、碳酸钙及二氧化硅中的任意一种以上。

上述的二次注射成型的复合材料洁具的制备方法，其中，所述的步骤1中，第一复合材料经造粒，熔融，熔融温度为200-400℃，优选为350℃；再高压注射到第一模具中，通过第一模具中的流道冷却成型。

上述的二次注射成型的复合材料洁具的制备方法，其中，所述的步骤3中，第二复合材料经造粒，熔融，熔融温度为200-260℃，优选为230℃；高压下二次注射到第二模具中的第一复合材料层上，组合成型，成型的复合材料洁具产品经第二模具的流道冷却成型。

本发明还提供了一种根据上述的方法制备的复合材料洁具，其中，该洁具包含：第一复合材料经熔融注射成型的第一复合材料层，及，第二复合材料经熔融注射成型的第二复合材料层；所述第二复合材料层注射成型在第一复合材料层上，与第一复合材料层组合成一体；

所述的第一复合材料与第二复合材料的热胀系数相当。

本发明的制备方法通过二次注射成型，利用二种不同性能的热塑性材料，把高强度、硬度、高光泽度、高耐污性的材料作为产品的面层，把硅灰石、碳酸钙含量高的材料作为产品的基层，增强厚实度和石材感。达到目前，任何材料生产的洁具所不能达到的高质量高性能指标。此种生产工艺还可利用二种不同的材料和二次注射成型制成面层和基层不同颜色的彩色洁具，以达到丰富多彩的效果。

具体实施方式

本发明的具体技术方案包括：

步骤1，一次注射制备第一复合材料层：第一复合材料制粒，将第一复合材料粒子通过中央供料系统加入到注射机的料筒中，加温至300-400℃（优选350℃）使得复合材料粒子熔融，然后高压注射到产品的金属模具（第一模具）中，待产品在模具中冷却成型后，打开模具，用机械手取出产品，即第一复合材料层；

步骤2，将上述第一复合材料层正面采用保护膜贴好以防损伤，然后放入另一金属模具（第二模具）的定模内，合上模具；

步骤3，二次注射制备复合材料洁具：第二复合材料制粒，将第二复合材料粒子熔融，熔融温度为200-260℃（优选为230℃），该第二复合材料粒子在第二模具中高压注射到第一复合材料层上，形成第二复合材料层，该第二复合材料层与第一复合材料层组合成一体，得到完整的复合材料洁具，然后冷却产品，出模，用机械手取出复合材料洁具产品。

以下结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步地说明。

实施例中的经非金属材料改性的热塑性树脂复合材料的制备方法如下：称取原料：

填料50%~70%；

聚丙烯25%~40%；

马来酸酐改性聚丙烯3%~8%；

抗氧剂1%~2%；

所述的填料是指碳酸钙、硅灰石或碳酸钙和硅灰石的混合物。

按照上述配方量将各原料在搅拌机中充分混合搅拌均匀，将混合后的原料由加料口和旁路加料口定量加入到双螺杆挤出机的料斗中，加热成型；然后通过挤出机模口挤出加热成型后的条状复合材料，并将所述的条状复合材料置于水槽中降至室温；把降温后的条状复合材料放入制粒机中加工成颗粒状的复合材料粒子；把所述的复合材料粒子放入100℃～120℃的烘箱中加热烘干，除去水分；得到经非金属材料改性的热塑性树脂复合材料。

进一步地，为了使得该作为第二复合材料的经非金属材料改性的热塑性树脂复合材料的热胀系数与第一复合材料的热胀系数相当，可以通过调节上述配方量以及其中无机填料的颗粒度实现第二复合材料的热胀系数与第一复合材料一致，以避免二次注射组合时出现容易龟裂，不美观等问题。

更进一步地，可通过向上述配方中加入适量的钛白粉、色浆等实现组合制品的颜色多样性。

实施例1

采用卫生级PC（聚碳酸酯）以高压注射的方式注塑1-1.5毫米厚的卫浴用水龙头内层，然后高压二次注射经非金属材料改性的热塑性树脂复合材料（源自青海西旺高新材料有限公司）注塑形成水龙头外层，得到具有两种高性能材料组合的水龙头新产品。该产品内表面符合饮水卫生要求，可应用于净水体系；而该产品外表面划伤硬度达到5-6H，耐污染，有良好的染色型，且能镀金属。

实施例2

采用特种塑料PPS（聚苯硫醚）以高压注射的方式注塑1-1.5毫米厚的卫浴用台盆外层，然后高压二次注射经非金属材料改性的热塑性树脂复合材料（源自青海西旺高新材料有限公司）注塑台盆内层，得到具有两种高性能材料组合的台盆新产品。该产品内层结构总体实现了产品的刚性和尺寸稳定性，而台盆的表面则完全显示出接近陶瓷的性能，包括120的洛氏硬度，耐高温，耐磨损和耐热氧老化，至于耐污染性甚至远高于陶瓷。

所述特种塑料PPS（聚苯硫醚）购自东丽公司。

实施例3

采用纤维和颗粒改性的特种塑料PPS（聚苯硫醚）注塑1-1.5毫米厚的卫浴用台盆外层，然后高压二次注射经非金属材料改性的热塑性树脂复合材料（源自青海西旺高新材料有限公司）注塑台盆内层，得到两种高性能材料组合的新产品。这类产品性能虽然略逊于实施例2，但仍几乎也都实现了实施例2产品的功能，而制造成本则低于前者。

所述特种塑料PPS（聚苯硫醚）购自东丽公司。所述改性是将按重量百分数计70-90%的特种塑料PPS与按重量百分数计10-30%的无机填料熔融混合改性，所述的无机填料选择玻纤、硅灰石、碳酸钙及二氧化硅中的任意一种以上。具体来说，改性特种塑料PPS是将特种塑料PPS加入到螺杆挤出机中，在熔融状态下，加入无机填料，继续加热，高混，再经挤出机挤出。

实施例4

选择两种不同成型温度的经非金属材料改性的热塑性树脂复合材料，控制成型温度，第二次注射的第二复合材料的成型温度高于第一次注射的第一复合材料的成型温度，以避免可能出现的熔接缝的问题。这样，通过二次注塑得到两种性能接近材料组合的新产品。以浴缸为例，通过第一模具采用一次注射形成浴缸缸体，然后，通过第二模具经二次注射，形成完整的浴缸。该第一模具可为简单的缸体形状，而通过设计不同的第二模具（如缸体边缘的不同造型、花边等），使得制成的浴缸成品既保持了原有材料的性能和加工工艺，还可具有不同的外观设计或局部性能设计，极大丰富了卫浴产品的设计，同时应用模具的组合，大幅度降低了生产的模具成本。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种二次注射成型的复合材料洁具的制备方法，其特征在于，该方法包含以下具体步骤：

步骤1，一次注射制备第一复合材料层：将热塑性的第一复合材料熔融，高压注射于第一模具中，得到第一复合材料层；

步骤2，将上述第一复合材料层置入第二模具中；

步骤3，二次注射制备复合材料洁具：将热塑性的第二复合材料熔融，高压注射到被置于第二模具中的第一复合材料层上，形成第二复合材料层，该第二复合材料层与第一复合材料层组合成一体，得到完整的复合材料洁具；

其中，所述的第一复合材料与第二复合材料的热胀系数相当；

所述的第一复合材料选择改性的聚苯硫醚；所述的改性的聚苯硫醚由：按重量百分数计10-30%的无机填料，及70-90%的聚苯硫醚组成，其中，所述的无机填料选择玻纤、硅灰石、碳酸钙及二氧化硅中的任意一种以上；

所述的第二复合材料为经非金属材料改性的热塑性树脂复合材料，所述的经非金属材料改性的热塑性树脂复合材料包含：

填料50%~70%；

聚丙烯25%~40%；

马来酸酐改性聚丙烯3%~8%；

抗氧剂1%~2%；

所述的填料是指碳酸钙、硅灰石或碳酸钙和硅灰石的混合物。

2.如权利要求1所述的二次注射成型的复合材料洁具的制备方法，其特征在于，所述第一复合材料层的厚度为1-3mm。

3.如权利要求1所述的二次注射成型的复合材料洁具的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，第一复合材料经造粒，熔融，熔融温度为200-400℃，再高压注射到第一模具中，通过第一模具中的流道冷却成型。

4.如权利要求1或3所述的二次注射成型的复合材料洁具的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，第二复合材料经造粒，熔融，熔融温度为200-260℃，高压下二次注射到第二模具中的第一复合材料层上，组合成型，成型的复合材料洁具产品经第二模具的流道冷却成型。

5.一种根据权利要求1的方法制备的复合材料洁具，其特征在于，该洁具包含：第一复合材料经熔融注射成型的第一复合材料层，及，第二复合材料经熔融注射成型的第二复合材料层；所述第二复合材料层注射成型在第一复合材料层上，与第一复合材料层组合成一体；

所述的第一复合材料与第二复合材料的热胀系数相当。