反应注射成型的原理和特点

反应注射成型（Reaction Injection Molding，RIM）最早是德国在20世纪50年代开发的聚氨酯材料成型工艺，其后由美国汽车行业作为一种经济价值很高的成型工艺而进行实用化研究，不久成功制造了聚氨酯汽车保险杠。RIM成型原理是将具有高化学活性、相对分子质量低的双组分材料（如异氰酸酯和多元醇）分别放入A、B两只容器内，经独立的加热与计量系统进入混合注射器，发生撞击混合后，在常温低压下注入密闭的模具内，完成聚合、交联和固化等化学反应并形成制品的工艺过程。这种将聚合反应与注射成型相结合的新工艺，制品成型周期一般只需要几分钟，最快的体系（如聚脲RIM）的成型周期不足1min，适用于大型厚壁制品的生产，故受到了世界各国的重视。

RIM最早仅用于聚氨酯材料，人们使用低压设备将料液回转混合制备聚氨酯弹性体和聚氨酯泡沫塑料。1969年首次用高压碰撞混合生产聚氨酯泡沫塑料，出现了第一台具有自洁净功能和循环混合头的RIM设备。1974年美国大量采用RIM工艺生产大型聚氨酯制件。为了拓宽RIM技术的应用领域，提高RIM制品的刚度与强度，使之成为结构制品，1979年出现了玻璃纤维增强的聚氨酯RIM生产工艺，称之为增强反应注射成型（Reinforced Reaction Injection Molding，RRIM），主要用于汽车挡泥板和车体板的生产。1980年出现了专门用于增强型结构制品成型的结构反应注射成型（Structure Reaction Injection Molding，SRIM）技术，RRIM和SRIM的工艺原理与RIM相同，不同之处主要在于纤维增强复合材料的制备。RRIM使用的纤维增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、尼龙纤维及不锈钢纤维等，其中用量最大的是玻璃纤维。经过增强的反应注射成型制品具有模量高、耐热性能好、线膨胀系数小等特点，可替代钢材制作汽车车体和各种结构部件。1983年尼龙RIM开始小批量生产，1984年聚脲RIM开发成功，之后报道了聚双环戊二烯、丙烯酸酯RIM、环氧RIM、酚醛RIM和不饱和聚酯RIM等的开发工作。随着工艺技术的进步，RIM不再局限于聚氨酯体系，现已广泛应用于多种材料（如不饱和聚酯、环氧树脂等快速固化类树脂和触媒，以及尼龙、聚脲及聚环戊二烯、有机硅树脂和互穿聚合物网络等）的制品加工，将RIM工艺用于橡胶与金属的成型已成为当今高分子材料加工领域的研究热点。我国在20世纪80年代初就已引进RIM设备和原料生产汽车转向盘、聚氨酯泡沫塑料，但在国内RIM工艺目前仍主要用于聚氨酯材料，对其他种类材料的研究特别是工业应用还不广泛，这在很大程度上限制了RIM技术的进一步推广，RIM技术的普及更是任重道远。

RIM技术与其他塑料成型技术相比，具有以下特点：

1）RIM是能耗最低的工艺技术之一。由于反应物料使用的是液态低分子量原料，物料粘度低，所需的注射压力和锁模力仅为一般塑料注射成型的1／100～1／40；且反应释放的热量可参与成型，模温不高，因此耗能少。

2）RIM的型腔压力小，为0.3～1.0MPa，大型制件所需的锁模设备投资比一般塑料注射成型要低，设备和模具所需的投资少。

3）RIM所用的体系多种多样，如聚氨酯、聚脲、尼龙、双环戊二烯等。即使在同一体系（如聚氨酯体系），其原料品种也众多，选择的自由度大，可设计成不同结构、物理性能范围极宽的聚氨酯RIM材料，制品的弯曲模量可达200～1400MPa，耐热温度为90～200℃，密度为300～1400kg／m³，产品包括韧性好、耐冲击的弹性体及刚性大、耐冲击的SRIM结构材料，以满足不同的使用要求。(www.xing528.com)

4）易于成型薄壁大型制件，且具有很好的涂饰性，可与模内涂漆（IMC）工艺相结合，获得的制品涂饰层具有极好的耐破损性能，能生产符合汽车配件要求的A级表面。液态物料对模具表面的花纹、图案具有很好的再现性。

5）可生产厚壁制品，且壁厚与加强肋之比可达1∶0.8，此值高于其他成型工艺。

6）RIM工艺过程具有物料混合效率高、流动性好、原料配制灵活、生产周期短、生产效率高的特点，生产大批量、大尺寸的制品尤为经济。

7）具有设备投资及生产成本低、制件外表美观、耐冲击性好、设计灵活性大等优点，特别适用于汽车覆盖件等大型塑件的成型加工。

目前，RIM工艺主要应用于汽车保险杠、车门、前挡泥板、后挡泥板、车体板、货车货箱、货车中门和后门组件、大型办公用品及办公设备外壳、聚氨酯结构泡沫塑料制品等大型制品的生产。