| |
聚苯硫醚，全稱為聚次苯基硫醚，英文名稱polyphenyleneSulfide(簡(jiǎn)稱PPS)，是分子主鏈上帶有苯硫基的熱塑性工程塑料。
聚苯硫醚耐熱性優(yōu)良，長(zhǎng)期使用溫度在200℃;耐化學(xué)藥品性好，具有近似聚四氟乙烯的優(yōu)異化學(xué)性能;還具有特殊的剛性，良好的與各種填料及其它高分子材料的共混性。目前，它是耐高溫工程塑料中價(jià)格最低而又能以一般熱塑性塑料加工方法成型的品種。
聚苯硫醚是以苯環(huán)和硫原子交替排列構(gòu)成的線型高分子化合物，由于苯環(huán)的剛性結(jié)構(gòu)軟性的硫醚鍵連結(jié)起來(lái)，使其具有優(yōu)良的耐熱性、阻燃性、耐介質(zhì)性以及與其它無(wú)機(jī)填料的良好親和性。但未改性聚苯硫醚的抗張強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度僅屬中等水平，伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度也較低。
因此，聚苯硫醚常采用玻璃纖維以及其它無(wú)機(jī)填料增強(qiáng)填充改性，使其在保持耐熱性、阻燃性和耐介質(zhì)性的同時(shí)，進(jìn)一步提高物理機(jī)械性能。
現(xiàn)就幾種較常見的制品缺陷來(lái)加以分析和探討。
一、制品耐溫低，變色，出現(xiàn)變黑，黃紋及黑點(diǎn)
由于聚苯硫醚共混性好，具有極好的剛性，通過(guò)添加玻璃纖維，其剛性能進(jìn)一步提高。PPS的耐熱性很好，通常注射料筒溫度設(shè)定在280～340℃，生產(chǎn)的產(chǎn)品耐溫都在200℃以上長(zhǎng)期使用溫度，可為什么在生產(chǎn)一些電器制品時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)變色現(xiàn)象呢?
這是因?yàn)楝F(xiàn)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，為了降低生產(chǎn)成本，有些廠家生產(chǎn)中低檔制品時(shí)使用再生料(回收料)，添加一些其他材料，自己加入阻燃劑、填充劑等配混的料。由于這些料品流駁雜，而塑化要求比較高，工藝方面控制比較困難，從而出現(xiàn)這樣那樣的問(wèn)題。
PPS其熔點(diǎn)(282～285℃)添加的材料熔化溫度相差太大，造成添加的材料燒傷、氣化、碳化、顏色變色變黑，出現(xiàn)有黃紋及黑點(diǎn)現(xiàn)象。
針對(duì)上述現(xiàn)象，需從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮和尋找解決方法：
1. 原料：
如果在生產(chǎn)過(guò)程中一直有變色現(xiàn)象，就需首先檢查用料是否有問(wèn)題，比如摻雜了其它料及異物來(lái)的新材料是否存在質(zhì)量問(wèn)題，使用的回收料是否合格，配混料是否配方配法正確等，一一排除后，再檢查其它原因。
2. 工藝條件方面：
主要考慮熔融溫度，一般要逐段降低料筒溫度，特別是前兩段的溫度，而且針對(duì)不同的材料使用不同的溫度，如尼龍共混改性聚苯硫醚;可顯著提高沖擊強(qiáng)度。雖然聚苯硫醚和尼龍兩者的熔融溫度和熱分解溫度相差懸殊，親和性不夠理想，但它們?cè)谳^高溫度下卻能產(chǎn)生十分優(yōu)良的熔混效果。溫度從料筒到噴嘴分段控制，依次為260℃、280℃、300℃、310℃。
PC聚碳酸酯、PPO聚苯醚、PTFE聚四氟乙稀、PI聚酰亞胺等等共混改性聚苯硫醚各種規(guī)格的材料，料筒加熱溫度都有差異。當(dāng)然，成型溫度的最終選定還要綜合考慮制品形狀、尺寸、模具結(jié)構(gòu)、制品性能要求等方面。
另外，若螺桿轉(zhuǎn)速太快、背壓太高、注射速率太快，以及噴嘴孔徑、澆道、澆口尺寸太小等都會(huì)使熔體產(chǎn)生高的剪切熱，造成PPS出現(xiàn)熔體破裂現(xiàn)象，而且易使模腔內(nèi)氣體不能及時(shí)排出，造成制品局部灼傷而變黑。
3. 用料、操作方法方面：
若一開機(jī)就發(fā)現(xiàn)有黑點(diǎn)，這多半與料筒存料有關(guān)，故須注意操作方式方法，當(dāng)開機(jī)前料筒所存料為PPS時(shí)，要用新料在成型溫度下將料筒清洗3～4次(對(duì)空注射)。如果所存料為別的料，特別是熱穩(wěn)定性差的料如PVC、POM等，這就要求在開機(jī)時(shí)不能升高溫度，而且不能用PPS清洗料筒，只能在較低溫度下用熱穩(wěn)定性好的料如PS聚苯乙烯、PE聚乙烯等清料。
清洗干凈后，再把料筒溫度升至PPS正常加工溫度，然后用PPS料清洗一下，方可進(jìn)行加工。在加工過(guò)程中，若需臨時(shí)中止生產(chǎn)，則需將料筒溫度降到280℃以下保溫，(因PPS的熔化溫度為280℃)，以免時(shí)間過(guò)長(zhǎng)物料分解而變色。
二、制件表面質(zhì)量不好，光潔度差，玻纖外露
出現(xiàn)以上幾個(gè)方面的問(wèn)題，其主要原因是模具溫度偏低，造成制件表面質(zhì)量不好。
由于聚苯硫醚是結(jié)晶性高分子化合物，模具溫度對(duì)聚苯硫醚制件性能有明顯影響。
制件因驟然冷卻而得不到充分結(jié)晶，從而使其機(jī)械強(qiáng)度、材料的耐熱性有所下降;模溫提高，制件結(jié)晶性隨之而提高，剛性也同時(shí)提高。
PPS注塑件的結(jié)晶狀況受熔體冷卻速率的影響。熔體冷卻速度快，PPS粘度大幅增加導(dǎo)致鏈段活動(dòng)性降低，鏈段重排跳進(jìn)晶格的極遇變小,結(jié)晶受到限制甚至不能很好地結(jié)晶，結(jié)晶度小;當(dāng)熔體冷卻速度慢則來(lái)得及結(jié)晶，結(jié)晶在很大程度上不斷擴(kuò)大，模溫提高，制件結(jié)晶性隨之而提高。
1.在通常情況下，模具溫度均應(yīng)控制在120℃以上，為什么要進(jìn)行模具加熱?
因?yàn)槟＞邷囟仍?8℃成型的聚苯硫醚制件結(jié)晶度小于5%,可以說(shuō)零件雖然基本成型了，但零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)還沒有達(dá)到要求。要想提高零件結(jié)晶度，必須進(jìn)行后處理，在204℃下熱處理30min，其結(jié)晶度可提高到60%，所以在注射成型工藝細(xì)則中規(guī)定，工序熱處理：制品要求在48小時(shí)內(nèi)進(jìn)行處理。
將制品放入烘箱中，其厚度不超過(guò)制品的三倍，在1小時(shí)內(nèi)室溫升止200℃，保持2小時(shí)后，(零部件比較大時(shí)，時(shí)間向后延緩)切斷電源隨烘箱冷卻止室溫，取出制品。但是要說(shuō)明模具溫度偏低成型的制品。
表面光潔度不夠好，形成亞光對(duì)要求表面光潔度不高的零部件，基本能滿足要求。(注：要求零部件表面光潔度高的，模具溫度均應(yīng)控制在120℃以上。)
2.模具型腔表面光潔度不高，也是零部件表面光潔度不高的原因之一
要求表面光潔度高的零部件，模具型腔拋光、鍍烙再拋光直至達(dá)到使用要求。
三、制件開裂等現(xiàn)象
這主要是由于制品內(nèi)部存在內(nèi)應(yīng)力的緣故。
內(nèi)應(yīng)力，是指在沒有外力的情況下，塑料內(nèi)部由于成型不當(dāng)、溫度變化等原因所產(chǎn)生的應(yīng)力，其本質(zhì)是塑料分子高彈變形被凍結(jié)在制品內(nèi)而形成的。
塑料制品的內(nèi)應(yīng)力可影響制品的力學(xué)性能和使用性能，如產(chǎn)生翹曲、變形甚至細(xì)小裂縫：內(nèi)應(yīng)力還會(huì)使注塑制品在流動(dòng)方向上顯示出較高的力學(xué)性能，而垂直于流動(dòng)方向的強(qiáng)度則較低,使制品性能不均勻，從而影響制品的使用。特別是當(dāng)制品受熱或與特殊溶劑接觸時(shí)將會(huì)加速開裂。
PPS制品的內(nèi)應(yīng)力是由取向應(yīng)力和溫度應(yīng)力引起的，有時(shí)也與脫模不當(dāng)有關(guān)。
1.取向應(yīng)力
注射制品內(nèi)部大分子取向后易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，造成應(yīng)力集中。
在注射成型時(shí)熔體(料)迅速冷卻，在較低溫度下熔體粘度較高，取向的分子不能充分松弛，如此產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力對(duì)零件的力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性都有影響。所以熔體溫度(料筒溫度)對(duì)取向應(yīng)力的影響最大，提高熔體溫度(料筒溫度)對(duì)熔體粘度下降，因而剪切應(yīng)力和取向應(yīng)力降低。
① 在高的熔體溫度(料筒溫度)下取向應(yīng)力的松弛程度較大，但當(dāng)粘度降低時(shí)，注射機(jī)螺桿傳遞到模具型腔的壓力增大，可能使剪切速率提高，導(dǎo)致取向應(yīng)力增大。
② 保壓時(shí)間太長(zhǎng)，取向應(yīng)力增大：提高注射機(jī)壓力同樣會(huì)因剪切應(yīng)力和剪切速率的增加而引起取向應(yīng)力增大。
③ 注塑制品厚度對(duì)內(nèi)應(yīng)力也有影響，取向應(yīng)力隨注塑制品厚度的增加而降低，因?yàn)楹癖谧⑺芗鋮s緩慢，熔體在模腔內(nèi)冷卻、松弛時(shí)間較長(zhǎng)，取向分子有充足的時(shí)間回到無(wú)規(guī)狀態(tài)。
④ 若模具溫度高，熔體冷卻緩慢，可使取向應(yīng)力減少。
2. 溫度應(yīng)力
塑料在注塑時(shí)熔體溫度(料溫)和模具溫度之間溫差很大，這使靠近模壁的熔料冷卻較為迅速，因而產(chǎn)生了在制品體積內(nèi)分布不均勻的應(yīng)力。
① 由于PPS的比熱容較大，導(dǎo)熱系數(shù)小，制品表面層比內(nèi)層冷卻快得多，制品表面所形成的凝固殼層會(huì)阻礙內(nèi)部繼續(xù)冷卻時(shí)的自由收縮，其結(jié)果引起制品內(nèi)部產(chǎn)生拉伸應(yīng)力、而在外層則產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。
② 熱塑性塑料由收縮產(chǎn)生的應(yīng)力越大，則材料在模內(nèi)因壓實(shí)作用所產(chǎn)生的應(yīng)力越低，即保壓時(shí)間短，保壓壓力低，可很好地減小向應(yīng)力。
③ 制品的形態(tài)和尺寸對(duì)內(nèi)應(yīng)力也有很大的影響。制品表面積與體積之比越大，表面冷卻越快，取向應(yīng)力、溫度應(yīng)力也越大。
④ 取向應(yīng)力主要產(chǎn)生在制品的表層內(nèi)，因此，可以認(rèn)為取向應(yīng)力應(yīng)該隨制品的表面對(duì)其體積之比的增加而增大。
⑤ 若制品厚度不均勻或制品帶有金屬嵌件都容易產(chǎn)生取向應(yīng)力，所以嵌件和澆口都宜設(shè)置在制品厚壁處。
通過(guò)以上幾個(gè)方面分析，由于塑料的結(jié)構(gòu)特征及注塑工藝條件的限制，要完全避免內(nèi)應(yīng)力是不可能的，只能盡量減小內(nèi)應(yīng)力或盡量使內(nèi)應(yīng)力在制品內(nèi)分布均勻。
其方法是：
① 注射溫度對(duì)制品內(nèi)應(yīng)力大小影響很大，因此要適當(dāng)?shù)靥岣吡贤矞囟�，保證物料塑化良好,使組分均勻以降低收縮率，減小內(nèi)應(yīng)力;提高模具溫度，使制品冷卻緩慢，以松弛取向分子，降低內(nèi)應(yīng)力。
② 過(guò)高的保壓時(shí)間太長(zhǎng)壓力可使塑料分子取向作用増大而產(chǎn)生較大的剪切力，使塑料分子有序排列，制品取向應(yīng)力増大,因此,要盡量采用較低的注射壓力;若保壓時(shí)間太長(zhǎng)，模內(nèi)壓力由于補(bǔ)壓作用而提高，熔料產(chǎn)生較高的受擠壓效應(yīng)，分子取向程度提高，使制品內(nèi)應(yīng)力増大，因此保壓時(shí)間不宜太長(zhǎng)。
③ 注射速率對(duì)注塑件內(nèi)應(yīng)力的影響比溫度、壓力等因素要小得多，不過(guò)最好采用變速注射、即快速充模，當(dāng)模腔充滿后改用低速，變速注射一方面充模過(guò)程快，減少熔接痕，另一方面低速保壓可減少分子取向。
④ 設(shè)計(jì)澆口位置，一般來(lái)說(shuō)澆口位置都宜設(shè)置在制品厚壁處，扁平制品要用平澆口、扇形澆口;PPS材料不適應(yīng)潛伏式點(diǎn)澆口。頂出裝置應(yīng)設(shè)計(jì)成大面金屬面積頂出;脫模斜度要大。
⑤ 當(dāng)制品帶有金屬嵌件時(shí)，嵌件需預(yù)先加熱(一般地要求加熱200℃左右),以防止金屬材料與塑料材料線膨漲系數(shù)不一致而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，過(guò)渡處需用圓弧過(guò)渡。
⑥ 出模后制品要在24小時(shí)內(nèi)進(jìn)行后處理，消除內(nèi)應(yīng)力，熱處理的溫度為200℃左右，保溫時(shí)間2～3小時(shí)。其實(shí)質(zhì)是使塑料分子中的鏈段、鏈節(jié)有一定的活動(dòng)能力，凍結(jié)的彈性變形得到松弛，取向的分子回到無(wú)規(guī)狀態(tài)。
| |
