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嘉峪檢測網(wǎng) 2021-09-26 23:17
PC，PC加纖，PC/ABS應用的領(lǐng)域非常廣泛，比如LED大小框架，手機外科，電腦外殼，國網(wǎng)電表外殼，產(chǎn)品有可能有打螺絲或涂抹膠水，這樣都可能誘發(fā)PC及PC合金材料內(nèi)應力開裂，致使次品率很高。為此，我們對PC應力開裂問題從下面幾點進行一個簡單的闡述。
一．PC內(nèi)應力開裂測試：
在室溫下用冰醋酸或四氯化碳溶劑浸泡未經(jīng)退火處理的帶螺絲部件的注塑制品，從放入溶劑中到出現(xiàn)裂紋的時間，記為應力開裂時間?！ ?/span>
內(nèi)應力開裂測試方法舉例：
醋酸浸泡法：將做好帶有螺絲槽或柱的PC制品完全浸泡于25OC的冰醋酸中30S。取出后晾干后檢查表面。仔細檢查外觀，如有細小致密的裂紋，說明此處有內(nèi)應力存在，裂紋越多，內(nèi)應力越大?！ ?/span>
因為各種產(chǎn)品要求規(guī)格不一，具體浸泡時間長短、要求冰醋酸濃度大小、有細小裂紋可不可接受（該類產(chǎn)品算不算合格），還是要看客戶對具體某產(chǎn)品要求而定。這里不作一概而論的應力開裂具體標準闡述。
二．內(nèi)應力開裂原因分析：
首先進行一下基本知識鋪墊：
１）PC 基本結(jié)構(gòu)介紹：
聚碳酸酯PC是分子主鏈中含有[O-R-O-C=O]鏈節(jié)的熱塑性樹脂，按分子結(jié)構(gòu)中酯基不同可分為脂肪族、脂環(huán)族、脂肪芳香族型，其中最具有價值是芳香族型聚碳酸酯PC，且以雙酚A型聚碳酸酯PC為最重要。
２）結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定外在現(xiàn)象?！ ?/span>
A. PC微觀結(jié)構(gòu)導致PC內(nèi)應力開裂
PC材料容易內(nèi)應力開裂是它本身分子結(jié)構(gòu)決定，那就是聚碳酸酯分子結(jié)構(gòu)中有苯環(huán)，所以取向比較困難，在成型后，被取向的鏈節(jié)有恢復自然狀態(tài)的趨勢，但是由于分子鏈節(jié)已被凍結(jié)和分子鏈之間作用力，從而可能造成制品存在應力，這就是大家常說的應力開裂現(xiàn)象，尤其是回收的PC，由于回收PC的相對分子質(zhì)量下降，相對分子質(zhì)量分布變寬，少量存在的水分、顏料、雜質(zhì)、溶劑等極易引發(fā)開裂現(xiàn)象。(銓盛化工原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載請保留出處)。
B.應力分類
剪切應力：指塑料加工過程中由于剪切流動造成應力，它受塑料熔融態(tài)下流動速率與黏度的影響?！ ?/span>
取向應力:塑料材料分子在成型過程中受到高壓和高速剪切下，分子鏈節(jié)劇烈變化，在分子未完全恢復自然狀態(tài)前就凍結(jié)了，這就形成了取向應力?！ ?/span>
收縮應力：塑料分子從熔融到冷卻過程中，因為產(chǎn)品厚薄不一，冷卻水路的差異而導致冷卻溫度不均勻，從而導致不同部位的收縮率不同，在收縮率不同的部位，拉伸剪切而產(chǎn)生應力?！ ?/span>
由以上基本知識的鋪墊，接下來就可以說說PC應力開裂的微觀世界?！ ?/span>
聚碳酸酯內(nèi)部存在很多力，而其中比較重要是“抗開裂力”，這個力的大小決定于PC分子鏈的長短，鏈與鏈之間纏結(jié)數(shù)目，分子鏈與分子鏈之間的作用力，簡單說的PC料子好一點，抗開裂能力就好一點?！ ?/span>
當抗開裂力平衡于內(nèi)應力時，產(chǎn)品不會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象?！ ?/span>
當抗開裂力小于內(nèi)應力時，就會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。
通過簡單分析，了解了應力開裂原因，也就是我們找到了解決PC內(nèi)應力開裂的方案?！ ?/span>
消除內(nèi)應力開裂解決方案
分析完內(nèi)應力開裂的原因后，那么要如何消除內(nèi)應力開裂呢？下面就是我們需要講到的?！ ?/span>
１.前期材料的選擇
我們在選擇PC材料時，為了很好避免應力開裂現(xiàn)象以消除內(nèi)應力，在選材時盡量采用高分子量的，高分子量的PC分子鏈節(jié)長度更長，鏈與鏈之間纏繞數(shù)目更多，分子之間作用力更大，抗應力開裂能力更強，一般情況下分子量大于３萬，融指（MFR）小于15，可能更好?！ ?/span>
２.改性方式的選擇
多半通過“合金式”方法去改善內(nèi)應力開裂問題，如做成PC相容增韌劑，PC/ABS合金，PC/PBT,PC/PET合金來消除開裂問題。
１）對于PC/ABS合金式改性方式，有時也會因為PC材料不是很好（多半回收料或水口料,含有雜料如PPO,PET等），也有可能加了阻燃劑，或其他填料，這些因素都會造成應力開裂現(xiàn)象的出現(xiàn)?！ ?/span>
如下是摘錄數(shù)據(jù)，當PC/ABS合金中加了阻燃劑后，對應力開裂時間的影響：
配方組成
項目
PC/abs增韌劑C(70/30/3)
PC/abs增韌劑C/阻燃劑A(70/30/3/15)
PC/abs增韌劑C/阻燃劑B(70/30/3/17)
PC/abs增韌劑C/阻燃劑C(70/30/3/16)
PC/abs增韌劑C/阻燃劑A/阻燃劑D(70/30/3/11/3)
耐應力開裂時間/min
35 14 16 18 12
阻燃等級
V-0 V-0 V-0 V-0 V-0
另一數(shù)據(jù)，該實驗數(shù)據(jù)由深圳某塑膠科技有限公司提供，主要說明雜料對產(chǎn)品內(nèi)應力開裂時間的影響。
PC/ABS(回收料，經(jīng)過人工剔除雜料)
PC/ABS(未剔除雜料，含PPO,PET雜料)
添加抗應力開裂劑ESC-C3088(５%)
添加抗應力開裂劑ESC-C3088(５%)
加部分增韌劑A（３%）
加部分增韌劑A（３%）
冰醋酸浸泡１０分鐘
冰醋酸浸泡２５秒
未有開裂現(xiàn)象
接下來將繼續(xù)說明該抗應力開裂劑ESC-C3088在PC加玻纖，PC材料中的應用，制品在冰醋酸和四氯化碳中浸泡的具體實驗數(shù)據(jù)。
消除內(nèi)應力開裂后期制品成型注意事項
前期材料的選擇\改性方式的選擇在解決消除內(nèi)應力開裂上有著重要的意義，但后期制品成型時更需注意。
消除內(nèi)應力開裂解決方案在后期制品成型時有兩個注意要點：注塑機選擇要點、成型條件。
１） 注塑機選擇要點
模壓：以成品投影壓力0.47-0.48T/CM2,
機臺大?。撼善分亓繛樽⑺苋萘浚?40-60%不佳。
螺桿：略
噴嘴：略
２）成型條件
熔融溫度：為塑料材料漸進熔融，可在進料區(qū)設定較低溫度，前段較高溫度?！?/span>
模溫：模具溫度對凍結(jié)和分子鏈取向有很大影響。PC模溫可控制在100-120度。
高溫可以提供較好的外表，應力殘留較小，尤其薄制品容易填滿，缺點是成型周期拖長。
螺桿回轉(zhuǎn)速度：在40-70rpm較好，具體情況需要調(diào)整。
注塑壓力：根據(jù)制品薄厚采取85-140KG/CM2
背壓：力求均勻進料，建議使用3-14KG/CM2
注塑速度：注塑速度與澆口設計有很大關(guān)系。為防止波紋流痕現(xiàn)象，則應較慢射速。如果是厚制品，不避免氣泡或凹槽了出現(xiàn)，速度稍微減少一些，成型速度稍微減少一點，保壓時間稍微小一些。
我們做個小結(jié)，PC選材時盡量采用高分子量的，或做成“合金式”方法去改善應力開裂問題，如做成PC 相容增韌劑，PC/ABS合金，PC/PBT,PC/PET合金添加抗應力開裂劑來消除開裂問題,并且在后期制成時注意注塑機選擇和成型條件，通過以上方法還不能消除內(nèi)應力開裂的產(chǎn)品，就建議換其他料子。
抗應力開裂劑的具體要求是：與PC、PC／ABS等樹脂的相容性非常好；對PC、PC／ABS抗冰醋酸、四氯化碳溶劑效果十分明顯；對PC、PC／ABS等樹脂的增韌耐寒效果十分明顯。應用效果比較好的抗應力開裂劑有錦湖日麗的ERM 系列，其中ERMA是一類含不同官能團的彈性體，添加1％～8％與PC共混，可以提高PC沖擊強度、拉伸斷裂伸長率，改善缺口敏感性；ERMB是將彈性體預分散的超韌PC合金，添加10％～ 25％的ERMB，可以減少注射成型過程中產(chǎn)生的應力，并提高耐化學品性、韌性，大大改善開裂現(xiàn)象。
PC注塑工藝要點
1.PC水極其敏感, 所以注塑前必須充分干燥,使其含水量降低到0.02%以下.PC一般干燥條件:100~120℃，時間至少4小時以上?！?/span>
2.PC對溫度也很敏感,熔體粘度隨溫度升高而明顯下降, 料筒溫度:250~320℃.(最好不要超過350℃),適當提高溫度料筒溫度對PC塑化有好處。
3.模溫控制:85~120℃,模溫高以減少模溫及PC料溫的差異，可以降低制件的內(nèi)應力。
4.流動性差,需用高壓注射,但需顧及膠件殘留大的內(nèi)應力（可能導致開裂）,注射速度:壁厚取中速,壁薄取高速。
5.必要時內(nèi)應力退火,烘爐溫度125~135℃,時間2小時,自然冷卻到常溫。
6.PC注塑，模具要求較高：
1)設計盡可能粗而短,彎曲位少的流道,用圓形截面分流道及流道研磨拋光等為使降低熔料的流動阻力。
2)注射澆口可采用任何形式的澆口,但入水位直徑不小于1.5mm。
7. PC注塑后處理:用PE料過機。
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