聚碳酸酯,英文名Polycarbonate, 簡(jiǎn)稱PC。
PC聚碳酸酯是一種無(wú)定型、無(wú)臭、無(wú)毒、高度透明的無(wú)色或微黃色熱塑性工程塑料,具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能,尤其是耐沖擊性優(yōu)異,拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度高;蠕變性小,尺寸穩(wěn)定。
具有良好的耐熱性和耐低溫性,在較寬的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的力學(xué)性能,尺寸穩(wěn)定性,電性能和阻燃性,可在 -60~120℃下長(zhǎng)期使用;無(wú)明顯熔點(diǎn),在 220-230℃呈熔融狀態(tài);由于分子鏈剛性大,樹(shù)脂熔體粘度大;吸水率小,收縮率小,尺寸精度高,尺寸穩(wěn)定性好,薄膜透氣性小;屬自熄性材料;對(duì)光穩(wěn)定,但不耐紫外光,耐候性好;
耐油、耐酸、不耐強(qiáng)堿、氧化性酸及胺、酮類,溶于氯化烴類和芳香族溶劑,長(zhǎng)期在水中易引起水解和開(kāi)裂,缺點(diǎn)是因抗疲勞強(qiáng)度差,容易產(chǎn)生應(yīng)力開(kāi)裂,抗溶劑性差,耐磨性欠佳。
PC塑料的工藝特點(diǎn):
?、賹贌o(wú)定型塑料,Tg為149~150℃;Tf為215~225℃;成型溫度為250~310℃;相對(duì)平均分子質(zhì)量為2~4萬(wàn)。
?、跓岱€(wěn)定性較好,并隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大而提高。
③流變特性接近牛頓液體,表觀粘度受溫度的影響較大,受剪切速率的影響較小,隨相對(duì)平均分子質(zhì)量的增大而增大。無(wú)明顯的熔點(diǎn),熔體粘度較高。PC分子鏈中有苯環(huán),所以,分子鏈的剛性大。
?、躊C的抗蠕變性好,尺寸穩(wěn)定性好;但內(nèi)應(yīng)力不易消除。
?、軵C高溫下遇水易降解,成型時(shí)要求水分含量在0.02%以下。
?、拗破芬组_(kāi)裂
PC塑料的成型工藝
在成型前,PC樹(shù)脂必須進(jìn)行充分干燥。干燥方法可采用沸騰床干燥(溫度120~130℃,時(shí)間1~2h)、真空干燥(溫度110℃,真空度96kPa以上、時(shí)間10~25h)、熱風(fēng)循環(huán)干燥(溫度120~130℃,時(shí)間6h以上)。
為防止干燥后的樹(shù)脂重新吸濕,應(yīng)將其置于90℃的保溫箱內(nèi),隨用隨取,不宜久存。成型時(shí)料斗必須是密閉的,料斗中應(yīng)設(shè)有加熱裝置,溫度不低于100℃、對(duì)無(wú)保溫裝置的料斗,一次加料量最好少于半小時(shí)的用量,并要加蓋蓋嚴(yán)。
判斷干燥效果的快速檢驗(yàn)法,是在注塑機(jī)上采用“對(duì)空注射”。如果從噴嘴緩慢流出的物料是均勻透明、光亮無(wú)銀絲和氣泡的細(xì)條時(shí),則為合格。此法對(duì)一般塑料均適用。
PC的熔體粘度比PA、PS、PE等大得多,流動(dòng)性較差。熔體的流動(dòng)特性接近于牛頓流體,熔體粘度受剪切速率影響較小,而對(duì)溫度的變化十分敏感,因此,成型時(shí)只要調(diào)節(jié)加工溫度,就能有效地控制PC的表現(xiàn)粘度。
成型溫度的選擇與樹(shù)脂的相對(duì)平均分子質(zhì)量及其分布、制品的形狀與尺寸、注塑機(jī)的類型等有關(guān),一般控制在250~310℃范圍內(nèi)。注塑用料,宜選用相對(duì)平均分子質(zhì)量稍低的樹(shù)脂,MFR為5~7g/10min;對(duì)形狀復(fù)雜或薄壁制品。成型溫度應(yīng)偏高,為285~305℃;而厚壁制品,成型溫度稍低,為250~280℃。不同的注塑機(jī),成型溫度也不一樣。
PC塑料的綜合優(yōu)良性能是一般塑膠所無(wú)法比擬的,這種塑膠特別通用于制造尺寸較精密準(zhǔn)確,形狀復(fù)雜,能承受輕負(fù)荷或較少衡重負(fù)荷的小型制件。
由于增加溫度使粘度將十分容易減少,成型原本并不困難,但是要想完整無(wú)損的保持這么一些好的特性卻不容易。
關(guān)鍵是要對(duì)工藝特性有充分的了解和掌握,特別注重嚴(yán)格控制原料干燥,注射溫度,模具溫度等三大條件。
1. 原料干燥
聚碳酸酯(PC)最突出的是高溫下對(duì)微量水分的敏感性,加上熔融溫度高,熔融粘度大,常因處理不當(dāng)而出現(xiàn)開(kāi)裂和其他質(zhì)量事故,所以注塑前必須嚴(yán)格,徹底進(jìn)行干燥。經(jīng)干燥后所料水分含量應(yīng)不大于0.02%,微量水分的存在可以使聚碳酸酯發(fā)生破壞性的降解,年度下降,放出二氧化碳等氣體,塑膠變色,性能變壞成型工件帶銀絲,氣泡,強(qiáng)度下降,破裂,水分含量越高,破壞性降解越厲害。
(1).若干燥程度很差,塑膠中水分多,熔融粘度急劇下降熔體迅速淌出,炮筒噴嘴在劈啪聲中不斷噴出泡沫狀雪球,白煙或氣體。
用這樣的塑料成型的制件顏色很深,表面有大量銀紋色素,內(nèi)部帶氣泡,性能極脆,由于內(nèi)壓力大。很多制件脫模時(shí)馬上就開(kāi)裂了。
(2).若干燥程度一般,噴嘴中緩慢注出的熔體渾濁不清,表面不光亮,內(nèi)部夾有少量小氣泡,成型工件在澆口附近或其他部位表面粗糙失光,抗沖擊強(qiáng)度較低。
2.注射溫度
聚碳酸酯的熱加工特性有兩個(gè)方便之處:
有較高的熱穩(wěn)定性和很寬的成型溫度范圍;由溫度變化引起粘度變化較大,由剪切速率變化引起粘度變化較小。即聚碳酸酯熔融流動(dòng)性大受溫度變化的影響,而壓力的影響作用不大。
所以歷來(lái)都是把注塑溫度的調(diào)節(jié)作為順利進(jìn)行成型和控制制件質(zhì)量的必要而有效的手段。
但要注意,若溫度過(guò)低,因粘度大,供料不足,制件表面收縮或起波紋,無(wú)光澤,銀絲凌亂;溫度過(guò)高或高于320℃而停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng),會(huì)造成嚴(yán)重降解,制件帶飛邊,轉(zhuǎn)為暗褐色,表面有銀絲暗條,斑點(diǎn)和紋跡,內(nèi)部有氣泡,各種性能都變劣。
3.模具溫度
聚碳酸酯粘度高,流動(dòng)性差,對(duì)剪切作用不很敏感,冷卻速度又快,很容易使制件表面產(chǎn)生缺陷,內(nèi)部形成壓力。
若模溫過(guò)低,制件可能難充滿或帶有收縮率大,波紋,毛斑,暗條,空洞等表觀缺陷,并出現(xiàn)制件殘余壓力增加。
若模溫過(guò)高,制件冷卻慢,成型周期長(zhǎng),表面光澤差,又會(huì)造成粘模,使頂出和脫模困難,制件橋區(qū),翹曲變形。
4.注塑壓力
注塑壓力對(duì)制件性能影響主要表現(xiàn)在保壓時(shí)間上,保壓時(shí)間短,制件收縮或出現(xiàn)收縮空洞,真空泡;加長(zhǎng)保壓時(shí)間,尤其對(duì)大面積厚壁制件,可增加其密度,消除真空洞,尺寸也穩(wěn)定;保壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng),由于是強(qiáng)行充模,又會(huì)使制件產(chǎn)生內(nèi)壓力,容易開(kāi)裂。
5.制件內(nèi)壓力檢查
比較普遍的方法有兩種:偏振光檢驗(yàn)法及溶劑浸漬法。
偏振光檢驗(yàn)法通用于各種透明塑膠制件的檢驗(yàn),利用制件的透明性,把制件置于偏振光鏡片之間,從鏡上觀察制作表面彩色帶面積的大小來(lái)確定內(nèi)壓力發(fā)生的范圍的大小,光帶面積越大,內(nèi)壓力范圍越大。