注塑加工工艺及应用样本.doc

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。PPS注塑加工工艺及应用聚苯硫醚英文名称Poly phenylene sulfide, 简称PPS, 是一种新型的工程塑料, 在美国于1973年才开始工业化生产。近年发展得很快, 已成为继尼龙( PA) 、 聚碳酸酯( PC) 、 聚甲醛( POM) 、 热塑性聚酯( PET和PBT) 及聚苯醚( PPO) 之后的第六大工程塑料和第一大特种工程塑料。产品分为两类: 一类是支链型热塑性聚合物, 粘度较高。另一类是热固性聚合物, 固化前具有线性分子结构, 固化后加热充分也软化到一定程度。下面主要介绍热塑性PPS。PPS是分子主链上具有苯硫基的高聚物, 由于其结构为苯环与硫交替连接, 分子链具有很大的刚性及规整性, 因而PPS为结晶性聚合物, 具有很多优异性能, 如耐热性、 刚性、 阻燃性及电绝缘性。硫原子上的孤对电子使得PPS与玻璃纤维、 无机填料及金属具有良好的亲和性, 易于制成各种增强复合物及合金材料。一、 PPS的性能1、 物理力学性能PPS是一种白色、 结晶度高的聚合物, 密度为1.34。其力学性能优良、 拉伸强度和弯曲强度优于PA、 PC、 PBT等, 具有极高的刚性和抗蠕变性, 但其脆性较大, 缺口冲击强度较低, 低于PA、 PC、 PBT高于POM。加入玻璃纤维增强后其力学性能更优。PPS属惰性物质, 无毒。2、 热性能由于PPS为结晶性聚合物, 最高结晶度可达65%, 其结晶温度为127, 熔点为286, 热变形温度260, 在空气中430-460以上才分解, 热稳定性远超出PA、 PBT、 POM等工程塑料, 长期使用温度在热塑性塑料最高, 可达220-240。PPS还是具有良好的绝热性和阻燃性, 其临界氧指数与PVC相当, 可达47%, 无需加入阻燃剂, PPS可达到UL94-V0级水平。3、 电性能PPS的分子结构对称, 无极性, 吸水性低, 故其电绝缘性十分优良, 与其它工程塑料相比, 其介电常数小, 耐电弧性相当于热固性塑料, 在高温、 高湿、 变频等条件下, PPS还能保持优良的电绝缘性。加入导电填料, 可制得导电性PPS复合材料, 用于防静电及电磁屏蔽。4、 耐化学性由于PPS具有较高的结晶度, 故其具有优良的耐化学药品性, 在200以下不溶于任何有机溶剂, 除强氧化性酸外, 可经受各类酸、 碱、 盐的侵蚀, 在高温下经各种化学药品长期浸泡后, 还保持较高的强度, 仅次于聚四氟乙烯。PPS还具有良好的耐候性和耐射性。5、 加工性能1) 吸水性PPS的吸水性较低, 只有0.02%。2) 流动性PPS的流动性较好, 可加工薄壁制品, 其流动性根据PPS的品种、 规格而不同, 线性PPS比支化交联PPS的流动性高, 随温度升高, 物料的流动性增加, 但温度过高或物料在机筒内停留时间过长, 物料会发生部分交联, 导致流动降低。3) 结晶性PPS为结晶性聚合物, 其结晶度随成型时的冷却温度及速率而变, 冷却速度越快, 其结晶度越低。而结晶度大小又对其强度、 耐热性、 耐候性、 尺寸稳定性都有较大影响。随结晶度增加, 制品的热变温度提高, 刚性、 表面光洁度、 表面硬收缩率等增加, 尺寸稳定性也增加。4) 热稳定性PPS在高温下时间长会发生部分氧化交联反应, 导致物料的流动性降低, 色泽变深, 影响制品的质量和性能。另外, PPS对金属有较强的粘附性, 要防止物料在机筒内固化。5) 收缩性对于结晶性塑料, 在成型加工时, 结晶度随模具温度增加而增大, 而结晶度增大, 收缩率也增加, 故收缩率随模具温度而增大。一般PPS的收缩率都较小, 但与流动方向垂直的收缩率大于流动方向的2-4倍。产品厚度、 形状、 注射速度也会对收缩率须影响。6) 二次加工PPS制品能够切削、 攻丝等机械加工和超声波焊接、 粘合剂接等加工。二、 成型设备与模具1、 注塑机的选用1) 锁模力PPS的流动性与ABS、 POM相近, 在计算锁模力时, 要考虑流动性这个因素, 选择材料流动特性系K值, 可按第四组与ABS、 POM等到相同。 2) 注射量根据产品的重量来选择合适的注射量, 不宜选用注射量超出过多的注塑机, 以免胶料在机筒内停留时间过长而发生氧化交联反应甚至固化, 导致产品变色, 影响产品的性能和质量。3) 螺杆、 机筒根据PPS的特征, PPS没有腐蚀性, 因此, 对于一般的PPS料, 能够采用普通螺杆, 但由于加工温度高且有结晶体熔化吸热, 因此机筒加热器的功率须足够。在多数情况下, PPS都加入玻璃纤维以增强其各种性能, 这些材料对机筒和螺杆的磨损很大, 必须采用耐磨的机筒螺杆, 台镀硬铬螺杆或双金属螺杆、 机筒。4) 射嘴采用开放式射嘴, 内径3-6mm, 射嘴的加热器最好是能单独控制, 这样可使成型加工更方便。若有些制品要求防止流涎, 能够使用自锁射嘴, 但清理比较困难。2、 产品造型与模具设计1) 产品造型PPS属结晶性聚合物, 产品的转角及壁厚变化的部位会引起应力集中, 导致应力开裂、 尺寸变化、 强度下降等问题出现, 产品设计时产品的转角应为圆弧过渡, 并尽量避免厚薄不均, 一般情况下制品的厚度不要超出7-10mm。合理的加强筋设计能够增加制品的刚性, 防止制品翘曲、 消除残余应力、 提高流动性, 增加筋条的数目比增加筋条的高度与厚度效果更好, 一般筋条的选取为制品厚度的一半并圆角过渡, 筋条的脱模斜度为2-3。2) 模具材料PPS的加工温度较高, 胶料温度为290-330, 模具温度为130-180, 同时PPS在大多数情况下以玻璃纤维增强, 内含较大量的玻璃纤维, 磨损问题必须考虑, 故模具材料应以140-150为基准, 选用合适的合金材料, 如SK、 SKD、 SKH等, 硬度为HRC60-65, 表面电镀。3) 流道流道形状以圆形、 梯形为宜, 流道锥度为2-3, 在流道末端设置冷料井。4) 浇口 浇口能够采用针型、 圆盘型、 扇型、 轮辐型、 侧入型等, 不宜采用潜伏型浇口, 因为PPS制品硬度大, 收缩率小。浇口应设置在制品截面最厚的部位, 浇口直径不小于0.6mm, 对于增强PPS, 因结晶取向引起强度和收缩率的方向各异, 故在设计浇口形状及位置时, 必须考虑胶料流动方向引起的尺寸变化和强度变化, 以及因熔合纹引起的强度下降, 垂直使熔合纹出现在没有负荷或负荷较小和不明显的部位。5) 脱模为了保证制品的表面光洁平整度及易于脱模, 模具的型腔、 流道等部位应有较高的光洁度和脱模斜度, 脱模斜度一般为1-3。脱模顶针的直径、 数量、 位置的设计也很重要, 根据制品的形状而定, 使顶出力均衡和顶出平稳, 否则, 会使制品产生局部残余应力, 从而引起制品裂纹和尺寸精度不一等问题。6) 排气PPS制品内有气泡会使其性能明显下降, 由于排气不良而引起原烧焦、 变色和表面粗糙, 影响制品的外观和质量, 模具必须合理地开设排气槽或排气孔, 也能够利用分型面和脱模顶针间隙来排气。7) 模具的温控由于PPS的成型加工、 要求模具温度在130-180, 这样的温度一般需要加热, 而模具温度的精确性和均匀性影响到产品的性能和尺寸精度; 根据模具的大小、 制品形状、 生产量及温控设备等因素, 可选择电热式和油循环加热式温控, 电热式温控方便、 经济、 温升快, 但温度均匀性和精确度较差, 模温机油循环加热式温控的温度均匀性和精确度较高, 对性能和尺寸精度要求较高的产品能够选用这种方式。为了保证模具温度的均匀性和防止散热, 能够在模具的侧面和模具与注塑机模板之间加装石棉板隔热。三、 成型工艺1、 原材料干燥因为PPS吸水性小, 因此加工前能够不干燥。但如果原料开放式放在温度高、 湿度大的环境下时间较长, 则需干燥, 干燥温度为150-160, 时间2-3H。2、 成型温度PPS的成型温度较高, 机筒温度在280-360之间, 在保证顺利充模和制品质量的前提下, 机筒温度尽量不要太高, 以免引起胶料在机筒内氧化交联甚至固化。射嘴温度要单独控制, 以保持胶料良好的流动性而又不堵塞、 不流涎为宜。3、 注射压力注射压力在50-200MPa之间, 为了保证制品的力学性能和尺寸精度, 使用较高的注射力为佳, 特别是形状复杂、 薄壁件更应如此。4、 注射速度注射速度快, 制品的表面光洁度高、 强度也较高, 但过高的注射速度会使产品翘曲、 烧焦等现象, 一般采用中等注射速度。5、 螺杆转速螺杆转速能够在50-200rpm之间, 高速成型能够采用较高的转速, 这时胶料因剪切速率大而温升大, 必须将机筒温度调低。6、 保压压力为了防止内应力的产生, 保存压压力应尽量低, 满足补缩便可, 以制品不出现凹陷为准。7、 背压一定的背压有利于胶料的排气和混合, 以便得到质量较稳定的制品, 一般背压在0.5-1.5MPa之间, 对于干燥不好的材料, 背压能够大些。8、 模具温度PPS是结晶性聚合物, 模具温度直接影响制品的结晶度, 从而得到不同的性能和尺寸精度, 模具温度不同引起结晶的差异很大, 如94时结晶为8%, 而150时则为48%。模具模具高, 得到制品的结晶度也高, 其力学性能较好, 但有收缩大、 凹陷、 翘曲、 耐冲击强度差等问题, 模具温度低, 制品的结晶度低, 收缩小、 尺寸再现性好( 制品尺寸与模具尺寸的复制程度) 、 耐冲击强度增大、 超声波焊接性提高, 但力学性能较差。因此, 要根据产品的要求来确定成型模具温度。9、 成型周期由于PPS为结晶性聚合物, 为了得到良好的力学性能, 需采取较高的模具温度, 较长的冷却时间, 以提高结晶度, 对于厚壁制品, 注射时间、 保压时间、 冷却时间都应长于薄壁制品。为了防止冷却收缩和内应力的产生, 对复杂件, 薄壁产品, 也需要适当延长保压时间。10、 制品后处理为了提高制品的性能, 消除内应力以及保持制品的性能和尺寸稳定性, 能够将制品放入烘箱内进行退火处理, 条件一般为200-240, 24H, 具体根据制品的厚度和用途而定, 厚制品时间长些, 退火处理使制品再结晶从而结晶度提高, 其性能也随之而提高, 但也导致再收缩而使制品的尺寸变化, 模具设计时要考虑这因素。11、 再生料的使用再生料能够与新料混合一起使用, 其比例视制品的性能要求而定, 再生料的比例大, 制品的性能会下降, 一般不要超过30%, 以免造成产品的性能和质量明显下降。12、 停机处理由于PPS对金属有较强的粘附性, 故加工完成后, 在停机之前必须把机筒内、 螺杆上粘附的PPS料清洗出来, 否则胶料冷却后会牢固地粘在螺杆上, 影响下次或其它材料的生产, 一般能够采用高密度聚乙烯( HDPE) 来清洗; 为了缩短时间, 也能够先用玻璃纤维示强PC料, 再用HDPE料进行清洗, 这样清洗效果较好但费用较高。生产过程中需要中断成型一段时间, 必须将机筒内的胶料全部排出, 并将机筒温度降低至270以下, 因为熔料在高温的条件下长时间受热会分解, 并放出毒气体, 因此生产场所必须注意通风。四、 常见缺陷与解决方法1、 填充不足原因: 1) 注射压力不足; 2) 注射速度慢; 3) 熔料温度低; 4) 排气不良; 5) 浇口过小; 6) 过胶圈磨损。解决方法: 1) 提高注射压力; 2) 提高注射速度; 3) 提高机筒温度; 4) 在未填满的部位加排气孔; 5) 扩大浇口尺寸或缩短浇口流道的距离; 6) 检查过胶圈的磨损程度, 更换。2、 表面无光泽原因: 1) 制品密度不足; 2) 填充速度慢; 3) 模具温度低; 4) 排气不良。解决方法: 1) 增加熔胶量, 提高注射压力; 2) 提高机筒温度, 提高注射速度; 3) 提高模具温度; 4) 充分排气。3、 翘曲原因: 1) 制品冷却不均匀; 2) 制品壁厚不均匀; 3) 填充过度; 4) 注射速度过快。解决方法: 1) 调整模具的温度控制, 使其冷却均匀; 2) 产品的设计尽量使其壁厚均匀; 3) 降低注射压力和保压压力; 4) 降低注射速度。4、 收缩、 凹陷原因: 1) 制品密度不足; 2) 熔料含有气体; 3) 制品壁厚过厚; 4) 热收缩大。解决方法: 1) 增加熔胶量, 提高注射压力, 延长注射时间; 2) 充分干燥材料; 3) 制品厚度不要超过7-10mm; 4) 降低机筒温度及模具温度。5、 内部裂纹原因: 1) 制品冷却过快2) 残余应力解决方法: 1) 提高模具温度, 制品取出后浸入热水或放入烘箱中缓慢冷却; 2) 降低注射速度, 提高模具温度。6、 烧焦原因: 1) 排气不良; 2) 熔料温度过高。解决方法: 1) 增加排气孔; 2) 降低机筒温度、 注射速度; 3) 加大浇口。7、 脱模困难、 顶出破裂原因: 1) 模具的脱模锥度不足, 表面光洁度不足; 2) 脱模顶针的位置不当或直径过小解决方法: 1) 加大脱模锥度, 模具表面抛光; 2) 增加顶针数量或加大顶针直径; 3) 延长冷却时间, 降低机筒温度、 模具温度五、 应用1、 电子电器及家电利用其耐高温、 电绝缘性, 用于接插件、 变压器、 继电器、 电饭煲、 微波炉、 风筒等零配件。2、 机械及精密零件利用其良好的加工性和耐高温、 耐腐蚀等特征, 用于照相机、 转速表、 手表、 复印机、 电脑等零配件。3、 汽车利用其耐高温、 耐油、 耐腐蚀、 强度高等特性, 用于发动机盖、 排气装置、 散热装置、 配油器等零配件。4、 石油化工利用其耐热、 耐腐蚀的特性, 用于泵、 管、 阀、 容器等。*华南注塑技术管理顾问有限公司联系人: 强先生 QQ: 9184598TEL:[phone](office)Mobile: ( phone) FAX: (office)E-mail:Http:/.cn*