《浅谈聚碳酸酯的成型加工》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅谈聚碳酸酯的成型加工（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学 期 论 文论题：浅谈聚碳酸酯的成型加工小组成员：秦媛媛 赵玲 黄蕾 李丹日期：2010 年 5 月 9 日目 录一简介聚碳酸酯二聚碳酸酯的优缺点三聚碳酸酯的工艺特性四聚碳酸酯在工业中的应用五.聚碳酸酯成型前的原料准备六聚碳酸酯的注射成型工艺七聚碳酸酯注塑制品常见的缺陷及解决方法八目前聚碳酸酯主要应用于哪些方面九结论十参考文献摘要：本文简单介绍了聚碳酸酯以及它的优缺点和工艺特性。对聚碳酸酯成型前原料的准备做了一定说明，并基于此，对聚碳酸酯的注射成型工艺和注塑制品常见的缺陷及其解决方法做了详细的描述。关键词：聚碳酸酯 注射成型 工艺 一 .简介聚碳酸酯聚碳酸酯是指分子主链中含有链节的 线性高聚
2、物，英文名 Polycarbonate, 简称 PC)，根据重复单元中 R 基团种类的不同，可以分为脂肪族、脂环族、芳香族等几个类型的聚碳酸酯。目前最具有工业价值的是芳香族聚碳酸酯，其中以双酚 A 型聚碳酸酯为主，其产量仅次于聚酰胺。 聚碳酸酯是在 1959 年由德国的拜耳公司开始工业化生产的，到目前，世界上生产能力已达到 235 万吨/ 年。 热塑性材料如 PC 早在五十年代就被首次用于制造镜片，但是由于受热易变形及耐磨性较差的缺点，很快就被 CR-39 所替代。然而今天，聚碳酸酯的发展将热塑性材料带回了镜片领域，并被视光专业人士认可为 21 世纪的主导镜片材料。实际上，聚碳酸酯也不是一种新
3、材料，它大约在 1955 年就被发现了，但真正在视光领域的应用仅仅是近几年，它在历经了数年的研制和多次的改进之后，其光学质量已与其他镜片材料相媲美。聚碳酸酯具有许多光学方面的优点：出色的抗冲击性（是 CR-39 的 10 倍以上） ，高折射率（ne=1.591,nd=1.586） ，非常轻（比重=1.20g/cm2）,100%抗紫外线（385nm)，耐高温（软化点为 140C/280F） 。二聚碳酸酯的优缺点 聚碳酸酯是一种无色透明热塑性聚合体, 它不仅具有很高的抗冲击强度、 优良的热稳定性、耐蠕变性和耐寒性以及良好的电绝缘性、 阻燃性, 而且可抗紫外线、 耐老化。目前使用的工程塑料中, PC
4、 的透明性能是最好的 , 可见光透过率高达 90%以上。此外, PC 密度低, 容易加工成型, 是一种性能优良,应用广泛的工程塑料。但它的缺点是容易产生应力开裂，耐溶剂性差、不耐碱、高温容易水解、对缺口敏感性大、与其他树脂相溶性差，摩擦因数大，无自润滑性。三、聚碳酸酯在眼镜工业中的应用1、玻璃镜片 玻璃镜片使用的人较普遍，具有比其它材质的镜片更耐刮的特性，但相对的其重量也较沉。 2、高分子树脂镜片 高分子树脂镜片比玻璃镜片更轻，耐冲击不易破，可是因其硬度较低，所以比玻璃更容易有刮痕。 3、PC 镜片 还有一种材料比高分子树脂更耐冲击，时常用于航空器材的透明窗户，警用面具上，和太空人的头盔上的面
5、具，它大约只有玻璃的十分之一的重量，与传统的树脂镜片相比也仅只有一半的重量，一般PC 的镜片需要加上抗刮的保护膜之后，在使用上会足以获得更佳的时效，多数使用于小孩子的眼镜片，或运动员的护眼罩，PC 镜片也具有一个重要的特点，那就是 PC 镜片具有隔绝有害的紫外线效果，但其缺点也包含了表面容易刮伤。相同屈光度的情况下，高折射率的玻璃或树脂的镜片在厚度与重量上皆较传统镜片来的薄与轻，此一特征能使因高度近视而造成边缘非常厚的使用者，获得较理想的改善，使眼镜能够保有其最佳的使用状态，除了获得完善的验光检查与良好的制作技巧外，尚需使用者适当的保护，才足以使眼镜保持最佳状态，污点，斑纹和刮痕会降低光线穿透
6、的效果，当然也就会降低视觉效果，甚至于如果镜框的变形，也可能造成您必须斜着您的头部才足以看清楚。四聚氨酸酯的工艺特性PC 在熔融状态下的流变特性接近牛顿型流体，其粘度与温度、粘度与剪切速率的关系如图 由图一和图二可以看出 ,PC 熔体粘度与温度关系较大 ,而与剪切速率关系不大。因此在成型加工过程中 ,仅靠提高注塑压力和注射速率不可能达到改善熔体流动性的 目的 ,反而还会导致制品的内应力增加 ,而适当改变温度可 以有效地调节熔体流动性。 五PC 成型前原料的准备1应尽量选择分子量较低的原料，一般在 2.0 一 3.5 万，以保证有足够的流动 J 性。如果低于 2.0 万，PC 的抗冲性能会急剧下
7、 I涤。PC 的流动性可以通过熔体流动速率 (MFR)的测定得以了解( 测试温度为 300，负荷 l200g)。2PC 需进行严格干燥，使含水量降至 0.03%以下，最好降至0.01%。这是因为少量水分的存在会引起 PC 大分子的水解，致使分子量下降，熔融粘度降低，制品变色或出现银纹、气泡等一系列缺陷，且制品的物理机械性能特别是抗冲性能下降明显。而且原料的含水量越高，所得制品的内应力也就越大。因此，PC 原料成型前必须充分干燥。图 3 是 PC 粒料的湿气含量与于燥时间的关系。从图 1中可以看出，若要达到干燥要求，至少应于燥 2h 以上(120条件下)。 图三 PC 湿气含量与干燥时间的关系在
8、生产中采用直连式烘干料斗。开机前原料在 120下先行干燥4h。3PC 可以与 PE、ABS、PS 等进行共混改性，改性后可以降低成型的温度，提高流动性，降低制品的内应力。在不影响制品使用性能的前提下可以进行这方面的尝试。六PC 的注射成型工艺1料筒温度PC 大分子多呈无定形状态，和其他热塑性塑料相比，PC 不仅熔融温度高，而且熔融后的熔体粘度也较高，熔体粘度对温度的敏感性比对剪切速率要大。一般对低于 250的料温，充模比较困难，成型中很少采用;而料温如长时间高于 320 时，PC 将会出现分解，制品颜色变深发黄，表面出现银纹、气泡、暗条、黑点等缺陷，同时其物理机械性能也将显著下降。因此，在生产
9、过程中大多采用的料筒温度 260320之间。喷嘴处温度一般取料筒的最高温度或比最高温度低 5 一巧.我们生产煮蛋器透明罩一般采用的喷嘴温度为280 ;料筒温度:前段 285，中段 295，后段 240。2模具温度PC 的玻璃化温度高，熔融粘度大。当模具温度较低时，对于小浇口模具，充模困难，且熔融物料进人模腔后表面很快冷却凝固，而热的物料在压力作用下，源源不断地进人模腔，在冷热料之间形成了较大的剪切应力。这些应力随熔体的冷却而大部分被保留在制品中。随着模温的提高，料温与模温间的温差缩小，剪切应力降低，熔体在模具内缓慢冷却，分子链得以松弛，取向程度减小，从而减少了制品中的应力。因此，一般要求有较高
10、的模具温度，通常以 80一 120为合适。模具温度过高，易造成零件变形、冲击韧性等机械性能下降，且降低生产效率。我们在生产中刚开机时，先给模具加热到 80左右，这样废品率较低。连续生产时一般不再需要加热。3压力的选择背压和转速考虑到 PC 的熔融粘度较大，对剪切速率的敏感性差，对金属的粘附力强，因此，一般不选用高背压、高转速，以免造成传动系统的超载，甚至螺杆被扭断。螺杆转速一般控制在 30 一 6Or/min，背压控制在注射压力的 10%15%。 注射压力处于熔融状态下的 PC，其流动行为虽接近于牛顿型流体的特征(注射压力的变化对熔体粘度影响较小 )，但由于流动性差，故在实际操作中注射压力还是
11、比 PP、PE 、PS 等要高。但过高的注射压力容易造成脱模困难且产生脱模应力。PC 的注射压力一般应控制在 80120MPa 之间。此间的制品外观既能达到要求，又避免了因强行脱模而产生的应力。但对于薄壁、长流程、形状复杂、浇口较小的制品，为克服熔体流动时的阻力以顺利充满模腔，也可选用较高的注射压力(120 一 150MPa)。保压压力由于 PC 的分子链呈刚性，所以若保压压力过大，在浇口周围将产生较大的内应力，制品易产生开裂现象。图 4 是保压压力与应力开裂时间的关系。由图 4 可见，保压压力越大，制品越容易发生应力开裂现象。我们在生产中采用针点式浇口，因此选用的保压压力较低，为 50MPa
12、。如果采用大浇口，则应相应提高保压压力，以免因冷凝收缩造成制品表面凹陷或出现真空泡，一般应在 50l00MPa 之间。4时间的选择充模时间一般为 310s。由于 PC 的玻璃化温度熔体粘度大流动性差如果注射速度过低，进人模腔内的熔融料易冷凝，使熔体不能高低及时充满模腔，制品表面易出现波纹、料流痕等缺陷。但过高的注射速度则会使 PC 出现熔体破裂现象，在浇口周围出现糊斑，制品表面粗糙或使模腔内空气不能及时排出，造成制品局部灼伤、碳化等不良现象。因此，除了薄壁、小浇口、深孔、长流程制品外，一般多采用中速进行加工，最好是采取“慢一快一慢”的多级注射方式。 图四保压压力与应力开裂时间的关系保压时间保压
13、时间的选取应视制品的壁厚、浇口大小、模具温度等情况而定，一般在 201105 之间选择。保压时间过长，会造成制品内应力大，易开裂，厚度大于 4Inln 的制品更甚 .保压时间过短，则会造成制品表面凹陷、波纹或气泡。我们的产品采取针点式浇口，则可以大大降低保压时间。在生产中，我们一般取 15-25s。 冷却时间由于 PC 的玻璃化温度高，熔融粘度大，所以制品的冷却时间相对较短，一般取 5-120s，我们取 20s。 制品的后处理热处理是为消除代二制品的内应力而采取的措施。热处理的介质为空气、甘油、液体石蜡等，其中因热空气清洁、简便，故使用最普遍。PC 制品的热处理温度要求控制在其玻璃化温度 tg
14、 以下，薄壁制品一般在 110-135之间，时间为 4-8h;厚壁制品一般在 100-1100 摄氏度之间，时间为 8-12h。七 .PC 注塑制品常见缺陷分析及解决方法PC 是分子主链结构中含有苯环、异丙基、酯键的线性聚合物，这种结构使其既有刚性又有一定的柔韧性，以及良好的耐高温能力，但同时存在着树脂的熔体粘度高、对水分敏感等不足，给注射成型加工带来一定的难度。其加工工艺特性是无明显熔点，在正常加工温度即 230 一 320范围内熔体粘度高，粘度对剪切速率的敏感性小而对温度的敏感性大，近似于牛顿流体行为;对水分敏感，高温下树脂易水解;制品易产生内应力等。由此可见，PC 是一种较难加工的塑料。
15、因此在实际生产过程中，我们遇到的问题较多。现就几种较常见的制品缺陷来加以分析和探讨。1.制品变色，出现变黑、黄纹及黑点 相对而言，PC 的耐热性较好，通常加工普通 PC 料时，可将其熔融温度设定在 240 一 300，即使长时间停留，一般也不会分解。可为什么在生产一些电器制品时，经常会出现变色现象呢?这是因为现在市场竞争激烈，为了降低生产成本，绝大多数厂家生产中低档电器制品时大都使用 PC 改性料或再生料，甚至有些厂家使用自已加人阻燃剂、填充剂等配混的料。由于这些料品流驳杂，而塑化要求较高，工艺方面控制就较困难，从而出现这样那样的问题。针对上述现象，需从以下几个方面进行考虑和寻找解决方法:工艺
16、条件方面主要考虑熔融温度，一般要逐段降低机筒温度，特别是前两段的温度，而且针对不同的料使用不同的温度，如用聚乙烯(PE)改性 PC 生产大型电器制品，一般应将机筒温度控制在 230左右;再如用 ABS 或 PS 改性 PC 生产开关、插座等小型电器件时，机筒温度一般应控制在 250左右;而用 PBT 改性 PC 生产灯饰制品时机筒温度一般应控制在 280左右川。当然，成型温度的最终选定还要综合考虑制品形状、尺寸、模具结构、制品性能要求等方面。其次是对原材料充分干燥，减少微量水分对热熔体催化裂解的可能。另外，若螺杆转速太快、背压太高、注射速率太快，以及喷嘴孔径、流道、浇口尺寸太小等都会使熔体产生高的剪切热，造成 PC 出现熔体破裂现象，而且易使模腔内气体不能及时排出，造成制品局部灼伤而变黑。设备方面由于 PC 熔
