专题讲座*热固性塑料注射成型（四）反应注射成型（R/M）与增强反应注射成型（RR/M）胡海青（青岛化工学院，山东青岛266042）1概述反应注射成型RIM（ReactionInjectionMoulding）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，在模腔中发生聚合反应，直接固化成型为塑件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、定型是在一个流程中完成的，所以也称为“一步法”注射技术。
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：a.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；b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100~1/40，注射压力常常采用0.68MPa，能源消耗低；c.塑件的性能可从硬性体到类似橡胶状的弹性制品；d.模具的再现性高，可清晰地呈现木纹和皮革纹等；e.塑件密度小，却具有很高的力学强度；f.塑件有整体性表层结构，耐腐蚀，且可以着色；g.发泡制品内部应力小，不因壁厚不匀、凸起部位、加强筋等导致收缩；h适合成型大面积、薄壁和形状复杂的注射制品，单件可大于50kg且表面无熔接缝；i.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；j.大幅度缩小注射机的体积，设备占地面积一般为螺杆注射机占地面积的1/6~1/5.它的缺点主要表现为生产材料受限，至今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成型机的基础上，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，而且也可以用强化材料进行增强。
目前，反应注射成型（RIM）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塑件，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，在汽车制造业用来作驾驶盘、座垫、头部靠垫、手臂靠垫、阻流板、缓冲器、防震垫、遮光板、卡车身、冷藏车、冷藏库等的夹芯板；在电器中用来成型电视机、扩音器、计算机、控制台外壳等；在民用建筑方面用来成型家具、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*收穑日期：2000―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，周期时间同制品壁厚相对无关。
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，还常加入填料和其它添加剂。其成型过程通常由成型物料准备、充模造型和固化定型三个阶段组成。
首先将异氰酸酯和多元醇两种原料分别放入两只容器内，精确控制桶内物料的温度，两种原料分别通过各自的加热系统及定量泵进入混合注射器内混合，材料混合后发生化学反应，然后迅速、完全被注射入模具型腔内，待固化后即可启模。反应注射成型工艺流程见。
为了防止充模过程中过早出现凝胶现象，在反应达到凝胶点时，驻留时间应大于1.有些聚氨酯反应注射制品，脱模后还有第4个阶段一热处理。热处理有两个作用：一是补充固化；二是涂漆后烘烤，在制品表面形成牢固的保护膜或装饰膜。如果制品在模腔内固化程度过低，在热处理过程中会发生翘曲变形。反应注射成型的工艺条件要求很严格，夏天和冬天的温度不同，相同的工艺配方的制品性能就有差别。
3增强反应注射成型RRIM反应注射除用普通的原料浆作为成型物料外，还可添加强化材料如短纤维的原料浆和有发泡能力的原料浆作为成型物料，以改善反应注射成型塑件力学性能和电性能等成型方法，称作增强反应注射成型型的优点，而且可大幅度增加弯曲强度，减少热膨胀系数。可以替代钢材用于工业结构件上，尤其是汽车配件：如制作汽车挡泥板、车头格子镶板、车门板引擎罩盖以及汽车保险杠。加入木粉可以用于制作窗框。
4塑料增强用材料及增强形式塑料增强用材料主要有纤维类、片状及特殊粉状填料3类，最主要的是纤维类、超细无机填料、碱土稀土及新兴的金属材料。纤维类增强材料主要有石棉纤维、玻璃纤维、碳纤维、晶须等。根据强化材料的形状和成型方式，通常用以下3种形式进行强化，见表1.细纤维和纤维毡的增强反应成型过程，见。
表1强化反应注射成型的强化形式形式方法特点在液态原料中分散强化材料预先在液态原料中均匀地混入短纤维或云母、玻工艺简单，但强度较差，强化材料的形状因子璃薄片等板状物质，或微粒。微块等球形物质或（/d）及其取向性对强度产生较大的影响。若取碳黑、石墨等不定形的微粉状物质。
向度增大，则材料的异向性明显。
在模具中设置强化材料预先按设计长度切断纤维成网状、交叉状层叠铺于模具内，与模具形状吻合强化材料有玻璃纤维、碳纤维增强等。
操作方法比较麻烦，但其复合材料的各种性能比短纤维的要好得多。
同时使用上述两种方法5结构反应注射成型玻纤织物（毡片）增强软、硬聚氨酯发泡的RIM成型称为结构反应注射成型，简称SRIM，是80年代中期在（的基础上发展起来的成型方法。它是先将长玻纤预制的织物或毡片铺垫在模具中<然后再增强聚氨酯RRIM成型工艺流程图将两种液料输送到混合头中混合后注入模具，进行反应注射成型，从而得到不同厚度的泡沫制品，俗称SRIM不仅保持了RIM工艺的优点，而且制品的性能更为优越，不仅显著提高聚合物材料的热稳定性，而且大大提高材料的力学机械性能，使之成为高强度、高模量和高热稳定性的优质材料，可以作为结构硬件来使用。
因为在多元醇中没有混入玻纤，所以该RRIM成型没有贮料加压罐及其油压系统。PUR制品由于玻纤毡突起，影响到表面装饰，不美观。因此常用来作汽车厢内的片材，如车顶棚、仪表板、车门内板，后行李板架等。
SRIM使用的增强材料，一般有玻璃纤维和碳纤维毡、尼龙毡、不锈钢纤维毡等，而使用最多的是连续股长玻纤毡片，玻纤适合的长度不超过1.5mm，大于3mm的不适合RRIM式与结构对制品质量的影响见表2.表2玻纤毡片的形式与结构对制品质量的影响玻纤毡片的形式与结构制品特点低流动阻力的玻纤毡片连续长纤维的毡片降低玻纤毡所占容积（如占2. 5%容积）不易被混合料冲刷坏制品尺寸的稳定性和热膨胀系数均有改进降低制品的弯曲变形，同样弯曲变形（在160 1h）情况下，制品厚度可从不增强的1520mm，降低到增强的052.5mm，为此，热膨胀系数也要减少一半。
采用碳化二亚胺改性的异氰酸酯（CM丙烯腈一苯乙烯接枝改性环氧乙烷封端的聚醚二元醇（APG）为主要原料，得到的制品不仅RRIM工艺性好，而且基体树脂PU性能优异。RRIM―PU性能见表3.表3RRIM―PU综合性能增强材料弯曲模量/GPa弯曲强度/MPa拉伸强度/MPa断裂伸长率/线膨胀系数/（105K'）无其最佳配方如下：A组分：异氰酸酯100gCM-MDI63gPAPI10gB组分：封端聚醚二元醇APG100g丁二醇20g A组分B组分碰撞混合预先配制好玻毡的模具一固化>1后固化脱模（b）玻纤织物（毡片）增强1994-2015二月桂酸：二1丁基锡玻纤MS*3（或
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