一.PC的性能.doc

PC的性能與射出成型一.PC的性能PC的分類.PC按粘度分有極低、低、中等和超高粘度品極.PC按特性及性能特點劃分有：共混、增強、耐磨性.一般情況下PC的粘度和聚合物的分子量的大小有關. 分子量的大小在2.5X104 左右即2.43.2X104 世界上有名生產商:美國通用電器Lexan 日本三菱化成 德國拜爾 MaRroLonPC的生產方法: 光气化法1. 光氣化(光化反應).2. 縮聚.以上兩種方法可得到很高的分子量,1520X104,通常加入分子量調節劑可將分子量控制在104左右.3. 後處理:有兩方面的作用:一方面是除掉樹脂中的鹽質,另一方面除掉樹脂中的低分子物和未反應的雙酚A. 酯交換法1. 酯交換2. 縮聚反應:方法需要很高的真空下完成聚合反應.3. 後處理: 產物的分子量約為2.4X104.(一).PC的性能: 1. PC的機械性能PC具有優良的物理機械性能,尤其是具有優異的衝擊強度和尺寸穩定性,在低溫下仍能保持較高的機械強度.缺點是耐疲勞強度較低,較易產生應力開裂,耐磨性較差.(其中產生應力開裂的主要原因:PC中含水量太高,在融熔狀態下,PC產生水解反應,使PC的分子量減小導致制品產生應力開裂).(1).衝擊強度21X103J/m2mm PC的衝擊破壞PC的衝擊破壞,按材料的不同厚度可分為 韌性破壞和脆性破壞兩種. PC從韌性破壞向脆性破壞的轉移的界厚度大約為3.54.1mm. 影響PC衝強度的主要因素有:分子量、溫度、添加劑和缺口半徑等. PC的平均分子量在2.0104以下時,衝擊強度很低,在此數值以上,衝擊強度逐漸增加,分子量平均在(2.83)104時具有最大值,其後雙隨分子量的增加而降低. (2).耐蠕變性1125,5MPa2100,10Mpa325,20Mpa475,10Mpa5125,2.5Mpa6100,5Mpa PC的耐蠕變性在熱塑性塑料中是相當好的,優於尼龍和POM.這是PC尺寸穩定性好的重要標志. 也是用工程塑料代替较精密的轻金属结构件采用PC的原因之一. 從此圖看出在30Mpa以內的應力下,在最初300h內蠕變速度較快,時間繼續延長,蠕變顯著減慢.在室溫下逐漸趨於恆定,溫度上升則會使PC蠕變加快和允許負荷減小.(3).應力開裂性PC制品的內應力和應力開裂是個較為突出的問題.塑料製品的內應力主要是由於強追取向的大分子間相互作用造成的.PC的應力開裂性和PC的分子量大小有關PC的分子量在2.4104其可承受30Mpa的應力.而當分子量為2.2104時,則為20Mpa左右.因此當殘留應力或制品所承受的應力在此數值以下時,一般不會發生應力開裂.但是PC在成型加工過程中,因溫度過高等原因發生分解老化,或者制口本身存在缺口或熔接縫.那麼微觀發生撕裂的時間將會大大縮短,其极限應力值也將大幅下降.小節:PC在注射成型后,應進行后處理使得內應力充分釋放.減少應力開裂性.大約在100110範圍內處理12小時.(4).摩擦磨性能PC與其它大多數工程塑料相比,摩擦系數較大.耐磨性差.其耐磨性比POM. PA. PPO. PTFE(聚四氟乙烯)耐磨性差.是一種中等耐磨性材料.(5).PC的透光性PC是無色透明,具有優良的透光性.其透光率與厚度有關.PC對波長小於40010-9m(nm)的紫外光的透過能力差.增强后的PC不透明.(6).PC的增強和填充改性工程塑料經過增強後,靜態強度(如:抗張強度.抗彎強度等)能提高23倍,動態強度(如:疲勞強度.衝擊強度.耐蠕變性和剛性等) 能提高25倍,熱變形溫度可提高10200.如:未增強PC的熱變性溫度為132,經20%玻璃縴維增強後,熱變性溫度可提高到143%.未增強尼龍6的熱變形溫度為49,經20%玻璃縴維增強後,熱變性溫度可提高到218.工程塑料的改性,還能降底線膨脹系數,成型收縮率降底1/21/4,吸水率下降1020%.未增強PC,吸水率是0.15%, 成型收縮率是0.60.8% 增強後的PC, 吸水率是0.1%, 成型收縮率是0.20.4% 玻璃纖維增強和未增強的PC性能比較項目未增強30%長縴維增強30%短縴維增強密度(g/cm)1.21.451.45抗張強度(10Pa)5606601320850900抗張模量(10Pa)2.12.4106.57.5伸長率(%)6012055抗彎強度(10Pa)800950170014001500衝擊強度(10J/m)1525101379抗壓強度(10Pa)7508501200130010001100熱變形溫度(4.610Pa)140145150150線膨脹系數(10/ )7.22.42.3導熱係數W/(m)0.190.13-體積電阻(cm)2.1101.5101.510介電常數(10Hz)2.93.453.42介電損耗(10Hz)0.00830.00700.0060轚穿電壓(kv/mm)1819-吸水率(%)24h. 230.150.1成型收縮率(%)0.50.70. 20.40.20.5 目前.增強PC的品種主要是用玻璃纖維增強的. 在PC中加入玻璃纖維.碳纖維.硼纖維及石棉纖維等增強材料,可提高其疲勞強度,顯著改善應力開裂性,抗張強度.彈性模量.抗彎強度.抗壓強度.等機械性能,以及耐熱性均有較大幅度提高,成型收縮率也進一步下降.此外,電性能.耐藥品性能仍維持基本相同的水平.但衝擊強度有所下降,同時製品將失去透明性. 在PC中加入玻璃纖維時,考慮到PC在成型溫度下有微量水分存在時,遇碱會發生分解,以及碱含量高的玻璃纖維對製品的電性能會帶來不良影響.因此,一般要求使用碱含量在0.5%以下的無碱電工級玻璃纖維. 玻璃纖維含量對增強PC的性能影響很大.一般,當含量小於10%時,增強效果不明顯,含量大於40%時,則製品的脆性太大,而且熔体流動性較差,給成型加工帶來困難.通常PC的玻璃纖維含量在2040%之間較為适宜. 玻璃纖維長度對增強PC的機械性能也有明顯影響.一般,玻璃纖維長度小於0.30.4mm時,其增強效果明顯下降. 玻璃纖維增强PC能够明顯改善PC的疲勞強度和提高耐應力開裂性能.未增強PC的疲勞強度一般仅為710Mpa,而添加20%玻璃纖維的PC疲勞強度可達到40 Mpa,如果將玻璃纖維的含量提高至40%,疲勞強度可高達50Mpa. 未增強和玻璃纖維增強PC的疲勞曲線 玻璃纖維增強PC的熱變形溫度比未增強的PC高1015C,而線性膨脹系數降低60%,達到了一般輕金屬的水平.因此,在注射成型帶有金屬嵌件的PC製品時,金屬嵌件與塑料在冷卻時因收縮率不一致所產生的內應力便可大大減小. (二).熱性能:PC長期使用溫度可達130,同時具有良好的耐寒性、脆化溫度-100. 圖:PC在加熱情況下分子量降低率與時間的關系. 熔融状PC在280300溫度范围内,分子量的降低率随时间的变化降低很小,所以在成型加工中,PC的熔化溫度一般都在260300範圍內.對於PC.線膨脹系數與溫度在2560之間是直線關系.對於未熱處理的試樣,70時有最大值,然后隨溫度升高而下降.在110處理1小時后,其在25的線膨脹呈最小值,在60以上熱膨脹系數增大很大.如表中所示: 條件線膨脹系數110-5/256070110未處理6.34270300170110處理1h6.99510小結:對於帶有金屬嵌件的制品,進行后處理是必須的.因為處理后的制品線膨脹系數和輕金屬嵌件的線膨脹系數很接近.此所以可以消除制品和嵌件由於線膨脹系數不同而引起收縮率不一致產生的內應力.提高制品質量.(三).電性能PC由於极性小,玻璃化溫度高,吸水率低.因此具有優良的電生能.PC的耐擊穿電壓較高.厚為1mm的試樣.耐壓約為3133KV/mm左右.(四).化學性能PC本身無毒、無嗅、無味具有一定的耐化學腐蝕性.同時耐油性優良.如在天然汽油中浸泡3個月或在潤滑油,中125下浸泡3個月尺寸和重量基本不變,缺點:PC不耐鹼.稀的氫氧化鈉水溶液就可使它緩慢破壞.二.加工成型1. 成型特性 j流變性 PC與其它熱塑性塑料一樣.隨著分子量的增大.粘性也相應增大.但在成型溫度較低時,熔體粘度增大很快.在成型溫度較高時卻增大較為緩慢.在低剪切速度下.熔体的粘度隨剪切速度化較小,幾乎接近牛頓流體的性質.因此PC成型時,通過調節溫度改其流動狀態,要比提高剪切速度更加有效.k吸水性 PC吸水的原因:主要是PC分子中的極性基團及表面吸附作用引起的. 含有水份的PC在受熱時,分子鏈上的酯鍵容易發生水解反應,使分子鏈斷裂,出現分子量降低和機械性能的劣化,制品抗應力開裂能力明顯下降,同時,制品外觀出現銀紋等缺陷.吸水率(%)分子量104衝擊破壞率%制品外觀韌性破壞脆盤破壞總破壞率0.0142.5000良0.0472.430030良0.0612.450050良0.0672.490090有銀紋0.2002.22080100有銀紋氣泡PC在射出成型時,吸水率對衝擊性能和制品外觀的影響l成型收縮率: PC一般在0.40.8%範圍內. 由於PC在成型時的熱收縮、彈性回復導致膨脹,定向分子鬆馳引起收縮,以及體積隨溫度發生變化等因素產生的綜合效應.同時PC的分子量、成型時的熔融溫度、 模具溫度、注射溫度,保壓時間等對成型收縮率都有一定的影響.PC制品的厚度對成型收縮率也有一定的影響力,歸納為以下幾個曲線圖 PC制品厚度與成型收縮率的關系. PC成型時模溫與成型收縮率的關系.為了減小PC在成型過程中的殘留形變,和殲留應力,把成型收縮率控制在最小的範圍內,一般應在120C下後處理12小時.2.注射成型 j要求制品的注射量應不大於注射機額定的注射量的7080%.注射成合模應力不小於制品和流道、澆口在合模方向的投影面積與有效注射壓力的乘積. F AP有效注射壓力(Pa)投影面積(m)合模力(N)P 有效注射壓力按PC成型時,注射壓力的4060%計算. 干燥的PC在室溫下存放15分种,內就會失去干燥效果.成型注射機料斗應有保溫裝置,始終使PC的料溫保持在100CC 以上,且要求料斗內的存料在0.51小時內用完.PC的前處理時間應在4小時以上,最長達12小時,烘干溫度大約在100110C.使其內水份含量降低到0.02%以,內甚至更小. k模具 PC對模溫的要求在80120C之間,根據成型制品的體積即定,小制品的模溫取偏小值. PC對澆注系統的要求:(a)要求澆道粗短,以保證熔體能夠充滿模腔.如圖:澆道中心區域在尚未固化時,熔體仍能經過中心澆道補充進區(即保壓補充),避免制品形成開縮孔和凹陷. (b)對於薄壁制品要求分流道、澆口可適當加寬,以便充分充模. PC脫模料度一般為0.51,最小可取520,型腔脫模料度大於料芯,成型孔型芯長度與直徑比應小於5,主流道斜度為25,分流道截面為主流流道的2/33/4.澆口應設計在易切位置或不是主要受力位置.(或按實際情況根據制品的功能要求而定).側澆口的厚度取制品厚度的1/32/3.一般小於1.2mm,澆口長度0.72.0mm.針形澆口及型腔表面粗糙度在89以上. PC不腐蝕模具型腔表面,所以模具型腔不進行鍍鉻處理.l成型工藝.1、 適宜PC的分子量在(2.73.4)X104之間.2、 物料必須干燥:含水量在0.02%以下.3、 物料在料筒內的溫度260300C.4、 注射壓力,一般在80160Mpa. 三、應用 1.儀器儀錶.電子機械產品中的精密結構件.如:擺杆.框架,支架等 1.電動工具殼體 四.總結 PC在成型中的不良現象.產生原因及克服辦法 不良現象產生原因克服辦法. 塑膠着色. 分解氣泡. 銀絲.物料有水分.成型溫度高.停留時間過長 徹底乾燥物料 成型溫度 .縮短注射週期充模不足.物料塑化不夠.模具溫度太低.加料量不足.注射壓力過低.提高料筒溫度.加長注射週期.調節加大注射量.提高注射壓力收縮真空泡.保壓不充分.模具溫度太低注射壓力過低.澆注系統不合理.成型溫度偏低.加長保壓時間.提高模具溫度.提高注射壓力.加大流道及澆口尺寸.提高成型溫度冷接縫.模具結構不合理.模具溫度過低.成型溫度偏低.脫模劑過多.採用環形澆口或多點澆口.提高模具溫度和料筒溫度.提高成型溫度應力開裂.物料分子量過低.成形過程中分子量下降過大.模具溫度過低.成型溫度過低.強行脫模.選擇分子量适宜的物料.徹底干燥物料.縮短成型週期. 提高模具溫度. 製品進行後處理.