注塑材料、叶轮及其应用
阅读说明：本技术 注塑材料、叶轮及其应用 (Injection molding material, impeller and application thereof ) 是由 任富佳 余冰波 雷大法 赖绍兴 李果 徐峰 田梦涛 于 2021-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种注塑材料、叶轮及其应用,涉及油烟机设备技术领域。所述注塑材料主要由热塑性树脂和可溶性氟材料混料注塑后经热处理制得。本申请通过在注塑材料中添加具有疏油疏水性的可溶性氟材料,同时在注塑完成后进行热处理,促进注塑材料中低表面能的氟成分离析至注塑成型体表面,进而有效降低了注塑材料的表面能,由上述注塑材料制得的叶轮具有较低的表面能,实现了油污难以附着在叶轮表面的效果。同时,使用时随着叶轮旋转的离心力,也可以把少量附着在叶轮上的油污甩掉。(The invention provides an injection molding material, an impeller and application thereof, and relates to the technical field of range hood equipment. The injection molding material is mainly prepared by mixing thermoplastic resin and a soluble fluorine material, injecting, and then carrying out heat treatment. This application is through adding the soluble fluorine material that has oleophobic hydrophobicity in the material of moulding plastics, carries out heat treatment after the completion of moulding plastics simultaneously, promotes the fluorine composition of low surface energy and educes to injection moulding body surface in the material of moulding plastics, and then has effectively reduced the surface energy of the material of moulding plastics, and the impeller that is made by the above-mentioned material of moulding plastics has lower surface energy, has realized that the greasy dirt is difficult to the effect of attaching to the impeller surface. Meanwhile, a small amount of oil stains attached to the impeller can be thrown away along with the centrifugal force generated by the rotation of the impeller during use.)
技术领域
本发明涉及油烟机设备技术领域，尤其是涉及一种注塑材料、叶轮及其应用。
背景技术
传统烟机的叶轮一般采用金属加工制成，叶轮容易附着油污，导致叶轮的转速下降，烟机能耗增大，噪音增大，吸烟效率降低。目前有采用叶轮喷涂易清洁涂层除油污，有蒸汽洗除油污，有高温除油污。然而，现有烟机叶轮的清洁方式费时费力，极大的增加了家务劳动的时间和成本。
有鉴于此，研究开发出一种具有疏水疏油性能的耐高温易清洁叶轮，该叶轮不需要后续工艺添加易清洁涂层或者外部设备辅助清理油污，进而有效减少了现有油烟机清理的家务劳动时间和成本，变得十分必要和迫切。
发明内容
本发明的目的在于提供一种注塑材料及包含其的叶轮，所述注塑材料可以将低表面能的氟成分离析至注塑成型体表面，进而有效降低注塑材料的表面能，达到减少油污附着的技术效果。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明提供的一种注塑材料，所述注塑材料主要由热塑性树脂和可溶性氟材料混料注塑后经热处理制得。
进一步的，所述热塑性树脂为具有线型和支链型分子结构的塑胶材料。
进一步的，所述热塑性树脂包括聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺或聚丙烯中的一种。
进一步的，所述可溶性氟材料为全氟丙基全氟乙烯基醚与含氟烷烃聚合物的共聚物；
或，所述可溶性氟材料为全氟丙基全氟乙烯基醚与含氟烯烃聚合物的共聚物；优选为全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物。
和/或；
所述可溶性氟材料的数均分子量＜10K。
进一步的，所述注塑材料，以质量百分比计，包括以下原料：
热塑性树脂80～93％、全氟丙基全氟乙烯基醚2～6％、含氟烷烃聚合物或含氟烯烃聚合物5～14％。
本发明提供的一种叶轮，所述叶轮包括轴套和叶轮架组；
所述叶轮架组主要由上述注塑材料混料注塑后经热处理一体成型制得。
进一步的，所述叶轮架组的制备方法包括以下步骤：
将注塑材料混料后干燥，得到物料A；以物料A为原料进行注塑，得到中间体叶轮架组；对中间体叶轮架组进行热处理，得到叶轮架组。
进一步的，所述注塑材料混料的搅拌速度为15～20r/m，时间为5～10min；
和/或；
所述注塑材料混料后干燥的温度为60～130℃，时间为2～6h；
和/或；
所述注塑的料温设置区间为180～320℃，模具温度30～100℃，射出压力60～140MPa。
进一步的，所述热处理的温度为70～105℃，时间为30～60min。
本发明提供的一种上述叶轮在制备易清洁油烟机中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的注塑材料，所述注塑材料主要由热塑性树脂和可溶性氟材料混料注塑后经热处理制得；其中，所述可溶性氟材料的数均分子量＜10K。本申请通过在注塑材料中添加具有疏油疏水性的可溶性氟材料，同时在注塑完成后进行热处理，促进注塑材料中低表面能的氟成分离析至注塑成型体表面，进而降低注塑材料的表面能，达到减少油污附着的技术效果。
本发明提供的叶轮，所述叶轮包括轴套和叶轮架组；所述叶轮架组主要由上述注塑材料混料注塑后经热处理一体成型制得。由注塑材料的特性所决定，所述叶轮具有较低的表面能，达到了油污难以附着在叶轮表面的效果。同时，随着使用时叶轮旋转的离心力，可以把少量附着在叶轮上的油污甩掉。
本发明提供的叶轮可以广泛应用于易清洁油烟机的制备过程中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明
具体实施方式
或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的叶轮结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的叶轮的叶片结构示意图；
图3为本发明实施例1提供的叶轮的爆炸图；
图4为本发明实施例1提供的叶轮的剖面示意图；
图5为本发明实施例1提供的注塑材料热处理后氟成分的离析图。
图标：1-轴套；2-叶轮架组；21-叶片；22-前盘环；23-后盘片；24-中盘环。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的一个方面，一种注塑材料，所述注塑材料主要由热塑性树脂和可溶性氟材料混料注塑后经热处理制得。
本发明提供的注塑材料，所述注塑材料主要由热塑性树脂和可溶性氟材料混料注塑后经热处理制得。本申请通过在注塑材料中添加具有疏油疏水性的可溶性氟材料，同时在注塑完成后进行热处理，促进注塑材料中低表面能的氟成分离析至注塑成型体表面，进而降低注塑材料的表面能，达到减少油污附着的技术效果。
在本发明的一种优选实施方式中，所述热塑性树脂为具有线型和支链型分子结构的塑胶材料。
在本发明的一种优选实施方式中，所述热塑性树脂包括聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)或聚丙烯(PP)中的一种，优选为聚丙烯(PP)。
作为一种优选的实施方式，上述热塑性材料具有长链状线型或支链型结构，长链间以分子间作用力结合在一起，受热时，长链加快震动，分子间作用力减弱，聚四氟乙烯在分子链中易滑动。聚四氟乙烯表面能低，与上述树脂的相容性差，当温度降低时，聚四氟乙烯的溶解量会减少，会变成与塑料主体不相容的成分，随着温度的降低，聚四氟乙烯会迁移至塑料材质表面，增加表面聚四氟乙烯含量。
热固性材料具有交联状结构，分子间作用力强，受热时，分子间的震动受到限制，聚四氟乙烯在分子链中不易滑动，析出效果差，不利于氟成分离析至成型体表面。
在本发明的一种优选实施方式中，所述可溶性氟材料为全氟丙基全氟乙烯基醚与含氟烷烃聚合物的共聚物；
或，所述可溶性氟材料为全氟丙基全氟乙烯基醚与含氟烯烃聚合物的共聚物；优选为全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物。
和/或；所述可溶性氟材料的数均分子量＜10K。
在本发明的一种优选实施方式中，所述注塑材料，以质量百分比计，包括以下原料：
热塑性树脂80～93％、全氟丙基全氟乙烯基醚2～6％、含氟烷烃聚合物或含氟烯烃聚合物5～14％。
作为一种优选的实施方式，上述热塑性树脂和可溶性聚四氟乙烯的质量比中，可溶性聚四氟乙烯的含量增加，材料表面能降低，易清洁性能增强。
根据本发明的一个方面，一种叶轮，所述叶轮包括轴套1和叶轮架组2；
所述叶轮架组2主要由上述注塑材料混料注塑后经热处理一体成型制得。
优选地，所述叶轮架组2包括叶片21、前盘环22和后盘片23；所述叶片21为多个，所述多个叶片21均连接于所述前盘环22和后盘片23之间，且沿前盘环22和后盘片23的周向分散分布；
其中，所述叶片21、前盘环22和后盘片23主要由上述注塑材料混料注塑后经热处理一体成型制得
本发明提供的叶轮，所述叶轮包括轴套1和叶轮架组2；所述叶轮架组2包括叶片21、前盘环22和后盘片23；所述叶片21为多个，所述多个叶片21均连接于所述前盘环22和后盘片23之间，且沿前盘环22和后盘片23的周向分散分布；其中，上述叶轮上的叶片21、前盘环22和后盘片23主要由上述注塑材料混料注塑后经热处理一体成型制得。由注塑材料的特性所决定，所述叶轮具有较低的表面能，达到了油污难以附着在叶轮表面的效果。同时，随着使用时叶轮旋转的离心力，可以把少量附着在叶轮上的油污甩掉。
在本发明的一种优选实施方式中，所述叶轮架组2还包括中盘环24，所述中盘环24设置于前盘环22和后盘片23之间，且与叶片21形成筒状腔体固接。所述轴套1套在中盘环24上。
在本发明的一种优选实施方式中，所述叶轮架组2的制备方法包括以下步骤：
将注塑材料混料后干燥，得到物料A；以物料A为原料进行注塑，得到中间体叶轮架组2；对中间体叶轮架组2进行热处理，得到叶轮架组2。
作为一种优选的实施方式，上述叶轮架组2的制备方法，首先将注塑材料混料后干燥，得到物料A；随后以物料A为原料进行注塑，得到中间体叶轮架组2；然后对注塑后的叶轮进行热处理，促进注塑材料中低表面能的氟成分离析至叶轮架组2成型体表面，得到叶轮架组2。上述制备方法具有制备工艺简单，易于操作的优势。
在本发明的一种优选实施方式中，所述注塑材料混料的搅拌速度为15～20r/m，时间为5～10min；
所述注塑材料混料后干燥的温度为60～130℃，时间为2～6h；
作为一种优选的实施方式，上述干燥的温度和时间按照不同材料的烘干标准即可。其中，聚碳酸酯(PC)干燥110℃～120℃，烘干2～4h；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)80℃～90℃，烘干2～3h；聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)80℃～90℃，烘干4～6h；聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)干燥120℃～130℃，烘干4～6h；聚酰胺(PA)干燥80℃～85℃，烘干3～4h；聚丙烯(PP)干燥60℃～70℃，烘干2～3h。
在本发明的一种优选实施方式中，所述注塑的料温设置区间为180～320℃，模具温度30～100℃，射出压力60～140MPa。
作为一种优选的实施方式，上述注塑条件的设置根据塑胶材料不同，分别为：聚碳酸酯(PC)射嘴温度设置区间为250℃～320℃，模具温度80℃～100℃，射出压力80～140MPa；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)射嘴温度设置区间为190℃～250℃，模具温度50℃～80℃，射出压力80～140MPa；聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)射嘴温度设置区间为180℃～230℃，模具温度50℃～90℃，射出压力80～140MPa；聚对苯二甲酸乙二醇酯射嘴温度设置区间为280℃～295℃，模具温度30℃～85℃，射出压力60～140MPa；聚酰胺(PA)射嘴温度设置区间为210℃～230℃，模具温度50℃～80℃，射出压力80～140MPa；聚丙烯(PP)射嘴温度设置区间为210℃～300℃，模具温度50℃～80℃，射出压力80～140Mpa。
在本发明的一种优选实施方式中，所述热处理的温度为70～105℃，时间为30～60min。
根据本发明的一个方面，一种上述叶轮在制备易清洁油烟机中的应用。
本发明提供的叶轮可以广泛应用于易清洁油烟机的制备过程中。
下面结合实施例对本发明的技术方案进行进一步地说明。
实施例1
如图1～4所示，一种叶轮，所述叶轮包括轴套1和叶轮架组2；所述叶轮架组2包括叶片21、前盘环22和后盘片23；所述叶片21为多个，所述多个叶片21均连接于所述前盘环22和后盘片23之间，且沿前盘环22和后盘片23的周向分散分布；其中，所述叶片21、前盘环22和后盘片23由注塑材料混料注塑后经热处理一体成型制得。
图5为本实施例注塑材料热处理后氟成分的离析图。
根据图5可知，由本申请注塑材料的特性所决定，所述叶轮具有较低的表面能，达到了油污难以附着在叶轮表面的效果。同时，随着使用时叶轮旋转的离心力，可以把少量附着在叶轮上的油污甩掉。
参见图1，所述叶轮架组2还包括中盘环24，所述中盘环24设置于前盘环22和后盘片23之间，且与叶片21形成筒状腔体固接。
其中，所述叶轮架组2的制备方法包括以下步骤：
(a)、将注塑材料以20r/m的搅拌速度混料搅拌10min，随后在65℃烘烤3h干燥水份，得到物料A；
所述注塑材料，以质量百分比计，包括以下原料：聚丙烯93％，全氟丙基全氟乙烯基醚2％，聚四氟乙烯5％；
所述全氟丙基全氟乙烯基醚和聚四氟乙烯共聚得到的可溶性氟材料的数均分子量为8～10K。
(b)、以物料A为原料进行注塑，得到含有叶片21、前盘环22、中盘环24和后盘片23的中间体叶轮架组2；
所述注塑的料温设置区间为250℃，模具温度70℃，射出压力120MPa；
(c)、对步骤(b)注塑后的叶轮以100～105℃的温度进行热处理30in，空气中自然冷却到室温，得到叶轮架组2。
实施例2～5
一种叶轮，所述叶轮除制备叶轮架组2的注塑材料组成与实施例1不同外，其余同实施例1；
本实施例叶轮架组2的制备方法包括以下步骤：
(a)、将注塑材料以20r/m的搅拌速度混料搅拌5～10min，随后在65℃烘烤3h干燥水份，得到物料A；
所述注塑材料，以质量百分比计，包括以下原料：
所述全氟丙基全氟乙烯基醚和聚四氟乙烯共聚得到的可溶性氟材料的数均分子量为8～10K。
(b)、以物料A为原料进行注塑，得到含有叶片21、前盘环22、中盘环24和后盘片23的中间体叶轮架组2；
所述注塑的料温设置区间为210℃，模具温度60℃，射出压力140MPa；
(c)、对步骤(b)注塑后的叶轮以100～105℃的温度进行热处理30min，空气中自然冷却到室温，得到叶轮架组2。
实施例6～9
一种叶轮，所述叶轮除制备叶轮架组2的注塑材料组成与实施例1不同外，其余同实施例1；
所述注塑材料，以质量百分比计，包括以下原料：
所述全氟丙基全氟乙烯基醚和聚四氟乙烯共聚得到的可溶性氟材料的数均分子量为8～10K。
实施例10
本实施例除叶轮架组2的制备方法中步骤(c)的热处理时间为60min外，其余同实施例1。
实施例11
本实施例除叶轮架组2的制备方法中步骤(c)的热处理时间为60min外，其余同实施例2。
实施例12
本实施例除叶轮架组2的制备方法中步骤(c)的热处理时间为60min外，其余同实施例3。
实施例13
一种叶轮，所述叶轮除叶轮架组2的制备方法与实施例1不同外，其余同实施例1；
本实施例叶轮架组2的制备方法，包括以下步骤：
(a)、将注塑材料以20r/m的搅拌速度混料搅拌10min，随后在120℃烘烤3h干燥水份，得到物料A；
所述注塑材料，以质量百分比计，包括以下原料：聚碳酸酯(PC)93％，全氟丙基全氟乙烯基醚2％，聚四氟乙烯5％；
所述全氟丙基全氟乙烯基醚和聚四氟乙烯共聚得到的可溶性氟材料的数均分子量为8～10K。
(b)、以物料A为原料进行注塑，得到含有叶片21、前盘环22、中盘环24和后盘片23的中间体叶轮架组2；
所述注塑的料温设置区间为250℃，模具温度90℃，射出压力120MPa；
(c)、对步骤(b)注塑后的叶轮以100～105℃的温度进行热处理30in，空气中自然冷却到室温，得到叶轮架组2。
实施例14
一种叶轮，所述叶轮除叶轮架组2的制备方法与实施例1不同外，其余同实施例1；
本实施例叶轮架组2的制备方法，包括以下步骤：
(a)、将注塑材料以20r/m的搅拌速度混料搅拌10min，随后在80℃烘烤3h干燥水份，得到物料A；
所述注塑材料，以质量百分比计，包括以下原料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)93％，全氟丙基全氟乙烯基醚2％，聚四氟乙烯5％；
所述全氟丙基全氟乙烯基醚和聚四氟乙烯共聚得到的可溶性氟材料的数均分子量为8～10K。
(b)、以物料A为原料进行注塑，得到含有叶片21、前盘环22、中盘环24和后盘片23的中间体叶轮架组2；
所述注塑的料温设置区间为220℃，模具温度70℃，射出压力130MPa；
(c)、对步骤(b)注塑后的叶轮以100～105℃的温度进行热处理30in，空气中自然冷却到室温，得到叶轮架组2。
实施例15
一种叶轮，所述叶轮除叶轮架组2的制备方法与实施例1不同外，其余同实施例1；
本实施例叶轮架组2的制备方法，包括以下步骤：
(a)、将注塑材料以20r/m的搅拌速度混料搅拌10min，随后在80℃烘烤5h干燥水份，得到物料A；
所述注塑材料，以质量百分比计，包括以下原料：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)93％，全氟丙基全氟乙烯基醚2％，聚四氟乙烯5％；
所述全氟丙基全氟乙烯基醚和聚四氟乙烯共聚得到的可溶性氟材料的数均分子量为8～10K。
(b)、以物料A为原料进行注塑，得到含有叶片21、前盘环22、中盘环24和后盘片23的中间体叶轮架组2；
所述注塑的料温设置区间为220℃，模具温度70℃，射出压力100MPa；
(c)、对步骤(b)注塑后的叶轮以100～105℃的温度进行热处理30in，空气中自然冷却到室温，得到叶轮架组2。
实施例16
一种叶轮，所述叶轮除叶轮架组2的制备方法与实施例1不同外，其余同实施例1；
本实施例叶轮架组2的制备方法，包括以下步骤：
(a)、将注塑材料以20r/m的搅拌速度混料搅拌10min，随后在70℃烘烤5h干燥水份，得到物料A；
所述注塑材料，以质量百分比计，包括以下原料：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)93％，全氟丙基全氟乙烯基醚2％，聚四氟乙烯5％；
所述全氟丙基全氟乙烯基醚和聚四氟乙烯共聚得到的可溶性氟材料的数均分子量为8～10K。
(b)、以物料A为原料进行注塑，得到含有叶片21、前盘环22、中盘环24和后盘片23的中间体叶轮架组2；
所述注塑的料温设置区间为220℃，模具温度70℃，射出压力100MPa；
(c)、对步骤(b)注塑后的叶轮以100～105℃的温度进行热处理30in，空气中自然冷却到室温，得到叶轮架组2。
实施例17
一种叶轮，所述叶轮除叶轮架组2的制备方法与实施例1不同外，其余同实施例1；
本实施例叶轮架组2的制备方法，包括以下步骤：
(a)、将注塑材料以20r/m的搅拌速度混料搅拌10min，随后在70℃烘烤5h干燥水份，得到物料A；
所述注塑材料，以质量百分比计，包括以下原料：聚酰胺(PA)93％，全氟丙基全氟乙烯基醚2％，聚四氟乙烯5％；
所述全氟丙基全氟乙烯基醚和聚四氟乙烯共聚得到的可溶性氟材料的数均分子量为8～10K。
(b)、以物料A为原料进行注塑，得到含有叶片21、前盘环22、中盘环24和后盘片23的中间体叶轮架组2；
所述注塑的料温设置区间为220℃，模具温度70℃，射出压力100MPa；
(c)、对步骤(b)注塑后的叶轮以100～105℃的温度进行热处理30in，空气中自然冷却到室温，得到叶轮架组2。
实施例18
本实施例除步骤(a)中全氟丙基全氟乙烯基醚和聚四氟乙烯共聚得到的可溶性氟材料的数均分子量为15K外，其余同实施例1。
对比例1～3
本实施例除叶轮架组2的制备方法中步骤(a)的注塑材料，与实施例1不同外，其余同实施例1；
所述注塑材料，以质量百分比计，包括以下原料：
对比例4
一种叶轮，所述叶轮除叶轮架组2的制备方法与实施例1不同外，其15余同实施例1；
本实施例叶轮架组2的制备方法包括以下步骤：
使用冷板冲压组装后，叶轮表面电泳处理。
实验例1
为表明本申请制备得到的叶轮具备易清洁的技术效果(水接触角表征20大)，现对实施例1～18以及对比例1～4制备得到的叶轮进行水接触角表征检测，具体检测方法如下：
将平面样片表面擦拭干净，使用接触角测试仪器，在样片表面滴入2微升纯净水，使用椭圆/斜椭圆拟合法测量液体一方的与固-液交界线之间的夹角θ。
(其中，接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线，此切线在液体一方的与固-液交界线之间的夹角θ，接触角测量是现今表面性能检测的主要方法，是衡量该液体对材料表面润湿性能的重要参数。其中：
若θe<90°，则固体表面是亲水性的，即液体较易润湿固体，其角越小，表示润湿性越好；
若θe>90°，则固体表面是疏水性的，即液体不容易润湿固体，容易在表面上移动。)
具体检测结果如下：
由上述可知，本申请制备得到的叶轮自带易清洁性能，不需要后期添加易清洁涂层或者外部设备辅助清理油污，并且易清洁性能持久。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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