前言：我国作为煤炭大国，在能源供应上主要依赖煤炭等化石能源，然而化石能源的有限性和局限性加上开发利用这些能源所引起的环境污染和温室效应，在积极响应煤炭行业低碳化、多元化发展的大环境下，我公司积极践行国家方针政策。为了提高效益，我公司生产的K4860注塑类聚丙烯，广泛用于各类医疗器械及保鲜盒、整理箱、水杯等日常使用透明注塑制品。由于K4860牌号聚丙烯熔融指数高流动性好，冷却速快，因此在注塑过程中，样品经过熔融、加压、注射、保压、冷却成型多个过程使得分子链的排列和初始发生改变，从而导致产品聚集态结构的改变进而影响其性能。
影响塑料性能指标的因素有很多，主要可归纳成两大方面主要因素。一方面是内在的原因，如塑料本身的分子量大小及其分布、结晶性、粒径和粒度分布、成型过程中的取向、内在缺陷等；另一方面是外在的因素，如试样的制备、试验环境、试验方法及条件等[1]。注塑成型是试样制备的常用方法，是一个复杂的物理和化学变化过程。因此，成型过程的工艺参数直接决定了熔体在型腔中的流动状态，对制品质量有着最直接、最深远的影响[2-3]。
本文采用控制变量法探究了注塑成型过程中熔体温度、模具温度、注射速度、保压压力等条件对样片雾度的影响，并确定了最佳注塑条件，以期对注塑成型的改进提供参考意见。
一、试验设备及试验方法
1.1试验设备
注塑机，Victory200/110，奥地利恩格尔公司； 螺杆直径为30mm，模具选用GB/T17037.3-2003《塑料 热塑性塑料材料注塑试样的制备 第3部分 小方片试样》中的D1型，尺寸为60mm×60mm×1mm
雾度仪，EEL 57D，英国Diffusion 公司
1.2试验方法
依据GB/T2546.2-2003，GB/T17037.1-2019《塑料 热塑性塑料材料注塑试样的制备 第一部分 一般原理及多用途试样和长条试样的制备》，
GB/T17037.3-2003 制备注塑试样；
依据GB/T2410-2008《透明塑料透光率和雾度的测定》进行雾度测试。
二、试样制备
2.1注塑条件参数众多，不同的参数设置对制品的光学性能都有影响。为避免其他因素对雾度数据的影响，试验中采用单一控制变量法，探究了熔体温度、注射速度、保压压力、模具温度这4个参数，在国家标准要求的范围内改变温度和压力等注塑条件，以获得样品雾度值的变化。
注塑参数条件试验见表1。
2.2试样测试方法
注塑成型后的样品在GB/T2918-2018《塑料试样状态调节和试验的标准环境》规定的条件下，进行不少于40小时的状态调节后，按照GB/T2410-2008《透明塑料透光率和雾度的测定》中要求的方法对上述制备的样片进行雾度测试，每个雾度测定结果为5个试样的平均值。
表1 注塑参数条
三、结果与讨论
3.1熔体温度对雾度的影响
注塑过程中，熔体温度作为一个很重要的变量，在注塑过程中，将熔体温度分别设置为200℃、210℃、220℃，将K4860进行注塑成型，状态调节40小时后进行雾度测试，雾度随熔体温度的变化趋势如表2所示。
在试验过程中发现，当熔体温度超过210℃以上时，树脂材料温度较高，出现热降解，因此温度不可继续升高。考虑注塑机的运行以及保证注塑顺利进行，我们将熔体温度设置在200℃。
3.2模具温度对雾度的影响
模具温度决定了制品的冷却速度，进而决定了样条的结晶度。在模具温度分别为40℃、50℃、60℃的条件下将K4860进行注塑成型，状态调节40小时后进行雾度测试，雾度随模具温度的变化趋势如表3所示。
从表3可以发现，随着模具温度的升高，无规共聚物K4860的雾度呈现出升高的趋势，这是因为模具温度越低，样条冷却速度越快，则高聚物的结晶时间短，结晶度低，使其形成不了大的球晶，因此雾度越低。因此，从试验数据可以得出，模具温度在40℃时，雾度值更佳，同时也符合标准要求。
3.3注射速度对雾度的影响
注射速度强调对料筒内物料的剪切作用，提高注射速度可以降低熔体粘度，有利于物料的充分混合与均匀塑化，但无限提高注射速度会导致物料降解，使样品的性能下降。本实验设置注射速度分别为50、60、70、80mm/s的条件下将K4860进行注射成型，状态调节40小时后进行雾度测试，雾度随注射速度的变化趋势如表4所示。
从表4可以发现，随着注射速度的增加，无规共聚物K4860的雾度呈现出升高的趋势，这是因为注射速度增大造成分子取向程度加剧，使结晶更容易进行，其结果是导致其结晶度越高，形成较大的球晶，使雾度值越大。
3.4保压压力对雾度的影响
保压压力的作用是设置保压压力分别为70bar、80bar、90bar、100bar、110bar的条件下将K4860进行注射成型，状态调节40小时后进行雾度测试，雾度随注射速度的变化趋势如表5所示。
从表5可以发现，随着保压压力的增加，无规共聚物K4860的雾度呈现出先升高后降低的趋势，这是因为提高保压压力有利于减少样片的雾度，原因是增大保压压力，熔体被完全压实，样品密度紧实使得分子之间的空隙减少，结晶较难发生，不容易产生较大的结晶，因此雾度值降低，在保压压力为70bar的时候，其样片厚度偏低，因此雾度值较小。保压压力的作用是使熔体像模腔内补充，防止熔体倒流，确保浇口冷却封闭。其压力设置过小会导致样片出现凹凸不均匀，有凹痕等现象[4]；设置过大会导致样片出现飞边，溢流等现象，因此K4860样片制备过程中，我们选择90-110bar均可以满足条件，为了保护注塑机的运行，我们选择100bar即可满足应用。
四、实验总结
表6注塑参数条件
根据上述实验数据总结得到，当熔体温度200℃、模具温度40℃、注射速度50mm/s、保压压力100bar时，能够更加准确的反应出无规共聚聚丙烯透明料K4860的雾度，通过测试得到，其雾度值大约为13左右。
在以上四个注塑条件参数的设置过程中，我们主要通过调节参数的变化进而影响样片的结晶度，样片的结晶度小，则不易生长出导致光散射的的大球晶，其小球晶容易透过光，因此其雾度值就会小。
参考文献：
[1] 陈光华.注塑工艺对煤基均聚聚丙烯S1003拉伸性能的影响.合成树脂及塑料，2018,35（1）:52
[2] 王兴天. 注塑成型工艺[M]. 北京: 化工工业出版社, 1998.
[3] 钟志雄. 塑料注射成型技术[M]. 广州: 广东科技出版社, 2001: 134-175.
[4] 李春雷.注塑成型条件对无规共聚透明料雾度的影响研究.中国煤炭.2022年9月第48卷第九期
