反应注射成型技术的优化

反应注射成型（Reaction Injection Moulding，RIM）是一种成型热固性树脂的特殊注射成型方法。它是由低粘度、高活性的原料，经过高压碰撞混合，在型腔中发生聚合反应，直接固化成型为塑料制品的特殊注射成型方法。因为热固性树脂液态单体的聚合、聚合物的造型及定型是在一个流程中完成的，所以也称为“一步法”注射技术。

1.反应注射成型的特点与应用

反应注射成型与一般热固性塑料注射成型相比有许多优点：

1）液态单体和各种添加剂直接成型，省去聚合、配料和塑化等操作，成型工艺过程简化。

2）液态物料的粘度低，充模时的流动性高，充模压力和锁模力都很低，仅为一般注射成型的1/100～1/40，注射压力通常为0.68 MPa，能源消耗低。

3）制品的硬度可从硬性体到类似橡胶状的弹性体；模具的再现性高，可清晰地呈现木纹和皮革纹等；制品有整体性表层结构，耐腐蚀，且可以着色。

4）制品密度小，却具有很高的力学强度；发泡制品内应力小，不因壁厚不匀、凸起部位、加强筋等导致收缩。

5）适合成型大面积、薄壁和形状复杂的注射制品，单件可大于50 kg，且表面无熔接缝。

6）成型设备和模具的造价低，大批量生产，投资为一般注射成型投资的1/4～1/2。

7）大幅度缩小注射机的体积，设备占地面积一般为螺杆式注射机占地面积的1/6～1/5。

它的缺点主要是生产材料受限，仅限于聚氨酯等热固性树脂，而且硬质聚氨酯不适于成型3mm以下的薄壁制品。

反应注射成型（RIM）最初是德国在1964年开发的聚氨酯材料成型工艺，因为该成型工艺经济价值高，美国的汽车行业进行实用化研究，并成功地制造了聚氨酯汽车保险杠。此后，在不断改进反应注射机的基础上，开发了许多反应注射成型的材料，如不饱和聚酯、环氧树脂等快速固化类树脂，而且也可以用增强材料进行增强。目前，反应注射成型的应用领域已十分广泛，由于设备的投资低，所以特别适合于成型汽车外覆盖件等大型制品，许多汽车的保险杠、车门、前挡泥板、后挡泥板等都用该成型工艺。如用RIM成型的聚氨酯零部件，在汽车制造业中用来作方向盘、坐垫、头部靠垫、手臂靠垫、阻流板、缓冲器、防振垫、遮光板、载货汽车车身、冷藏车与冷藏库等的夹芯板；在电器工业中用于电视机、扬声器、计算机、控制台外壳等；在民用建筑方面用于家具、仿木制品以及管道、冷藏器、热水锅炉、冰箱等的隔热材料。

2.反应注射成型工艺(www.xing528.com)

反应注射成型用两种主液体，使用不同的催化剂、发泡剂和改性剂，可得到硬质或软质、密度不同的发泡体制品。反应注射设备一般都包括两组液料的供给系统和液料泵出、混合及注射系统。RIM材料的固化时间一般少于1min，通常是20s，与大多数塑料加工过程不同，成型周期与制品壁厚无关。

目前大多数RIM材料皆以聚氨酯树脂为基础，聚氨酯反应注射成型的两种主浆料是多元醇和二异氰酸酯，每种原料浆中除树脂外，还常加入填料和其他添加剂。其成型过程通常由物料准备、计量、混合、充模、固化、后处理几个阶段组成，如图5-9所示。

图5-9 反应注射成型工艺流程图

（1）物料准备 首先将异氰酸酯和多元醇两种原料分别放入两个容器内，精确控制物料的温度，对聚氨酯而言，原料液温度一般为20～40℃，温度控制精度为±1℃。

（2）计量 两种原料分别通过各自的定量泵进行计量输出。要求计量精度至少为±1.5%，最好控制在±1%内。

（3）混合 在RIM成型中，产品质量的好坏很大程度上取决于混合头的混合质量，生产能力则完全取决于混合头的混合量。一般采用的压力为10.34～20.68MPa，在此压力范围内能获得较佳的混合效果。

（4）充模 原料混合后发生化学反应，然后迅速、完全地注入模具型腔。此时应严格控制充模时间和原料温度。聚氨酯物料的初始温度不得超过90℃，型腔内平均流速一般不应超过0.5m/s。反应注射物料充模的特点是料流的速度很高，为此要求原液的粘度不能过高，聚氨酯混合料充模时的粘度为0.1Pa·s左右。

（5）固化 聚氨酯双组分混合料在注入型腔后具有很高的反应活性，可在很短的时间内完成固化定型。但由于塑料的导热性差，大量的反应热不能及时散发，故而使成型物内部温度远高于表层温度，所以成型物的固化是从内向外进行的。应充分发挥模具的换热功能来散发热量，以便将型腔内的最高温度控制在树脂的热分解温度以下。

反应注射模内的固化时间主要由成型物料的配方和制品尺寸决定。

（6）后处理 反应注射制品从模内脱出后还需要进行热处理。热处理有两个作用：一是补充固化；二是涂漆后的烘烤，以便在制品表面形成牢固的保护膜或装饰膜。