1、演讲：黄海PPT：张成昊材料收集：陆大伟聚碳酸酯的注射成型聚碳酸酯的注射成型010203CONTENTS聚碳酸酯简介注塑成型详解制作工艺流程聚碳酸酯(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的机械性能较低，从而限制了其在工程塑料方面的应用。目前仅有芳香族聚碳酸酯获得了工业化生产。由于聚碳酸酯结构上的特殊性，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。聚碳酸酯聚碳酸酯（Polycarbonate）是一种无色透明的无定性热塑性材料。其名称来源于其内部的CO3基团。化学名：2,2-双（4
2、-羟基苯基）丙烷聚碳酸酯化学性能聚碳酸酯（PC）是碳酸的聚酯类，碳酸本身并不稳定，但其衍生物（如光气，尿素，碳酸盐，碳酸酯）都有一定稳定性。聚碳酸酯耐弱酸，耐弱碱，耐中性油。聚碳酸酯不耐紫外光，不耐强碱。PC是几乎无色的玻璃态的无定形聚合物，有很好的光学性。PC高分子PC材料具有阻燃性，抗氧化性。量树脂有很高的韧性。PC耐水解性差，不能用于重复经受高压蒸汽的制品。PC主要性能缺陷是耐水解稳定性不够高，对缺口敏感，耐有机化学品性，耐刮痕性较差，长期暴露于紫外线中会发黄。和其他树脂一样，PC容易受某些有机溶剂的浸浊。密度：1.181.22 g/cm3 线膨胀率：3.810-5 cm/C 聚碳酸酯无
3、色透明，耐热，抗冲击，阻燃BI级，在普通使用温度内都有良好的机械性能。同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比，聚碳酸酯的耐冲击性能好，折射率高，加工性能好，不需要添加剂就具有UL94 V-0级阻燃性能。聚甲基丙烯酸甲酯相对聚碳酸酯价格较低，并可通过本体聚合的方法生产大型的器件。聚碳酸酯的耐磨性差。一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进行特殊处理。W U L I X I N G N E N G物理性能聚合方法聚合方法目前PC生产一般采用两种方法：即酯交换法和光气化界面缩聚法。酯交换法是将双酚A与过量的碳酸二苯酯(DPC)在熔融状态下进行酯交换和缩聚反应，逐步形成高分子产物-聚碳酸酯。光气化界面缩聚
4、法是将双酚A水溶液进行光气化界面缩聚反应，合成聚碳酸酯。DPC和BPA是熔融法酯交换合成PC的主要原料。聚合过程一般分为预聚合（a）和缩聚合（b）。双酚ABPA会导致内分泌失调，威胁着胎儿和儿童的健康。癌症和新陈代谢紊乱导致的肥胖也被认为与此有关。欧盟认为含双酚A奶瓶会诱发性早熟，从2011年3月2日起，禁止生产含化学物质双酚A(BPA)的婴儿奶瓶。缺点双酚A，也称BPA，在工业上双酚A被用来合成聚碳酸酯(PC)和环氧树脂等材料。60年代以来就被用于制造塑料(奶)瓶、幼儿用的吸口杯、食品和饮料(奶粉)罐内侧涂层。BPA无处不在，从矿泉水瓶、医疗器械到及食品包装的内里，都有它的身影。每年，全世界
5、生产2700万吨含有BPA的塑料。注射机结构特点 注射机外形注射机加工能力注射机用途结构特点：柱塞式注射机移动螺杆式注射机双阶柱塞式注射机螺杆预塑化柱塞式注射机注射机外形：立式注射机卧式注射机角式注射机注射机用途：热塑性塑料通用型热固性塑料型专用型柱塞式注塑机利用柱塞将物料向前推进，通过分流梭而经喷嘴注入模具。物料在料筒内熔化，热量可由电阻加热器供给，物料的塑化依靠导热和对流传热。这类注射机发展最早，应用广泛，制造及工艺操作都比较简单，但柱塞式注射机存在塑化不均匀、注射压力耗损大，注射速度不均匀等问题，因此目前主要用于小型制品的注射。螺杆式注塑机料斗液压气缸料筒加热器模具合模系统排列方式分类根
6、据注射机的合模装置和注射装置的相对位置进行划分PC的注射成型工艺数据PC在熔融状态下的流变特性接近牛顿型流体，其粘度与温度、粘度与剪切速率的关系。如图1、图2所示。由图1和图2可以看出，PC熔体粘度与温度关系较大，而与剪切速率关系不大。因此在成型加工过程中，仅靠提高注塑压力和注射速率不可能达到改善熔体流动性的目的，反而还会导致制品的内应力增加，而适当改变温度可以有效地调节熔体流动性。G O N G Y I T E X I N GP C的工艺特性聚碳酸酯的成型加工010203040506070809模具与设备制品后处理模具温度成型周期制品与嵌件结构原材料干燥注射温度注射速率注射压力0103040
7、50607080902影响PC注射成型制品质量的工艺因素模具与设备A模具与设备为尽量减小PC制品的内应力，应采用移动螺杆式注塑机。注塑机选择B喷嘴选用普通敞口延伸式为佳。喷嘴C模具流道应设计为粗而短，弯曲部位宜少用圆形截面的分流道，并进行研磨。流道D由于PC熔料较硬，易损伤模具，型腔和型芯应淬硬。型腔表面镀硬铬。型腔、型芯A制品B嵌件制品与嵌件结构PC制品应避免有尖角，壁厚应均匀。聚碳酸酯的分子链刚性较强，则尽量不使用金属嵌件，确实需要使用时，嵌件周围的厚度则应大于嵌件的直径，在成型前须将嵌件预热至200，以减少开裂倾向。.制品与嵌件结构原材料的干燥原材料干燥虽然常温下PC本身吸湿性小，且吸湿
8、后性能变化不大，但在成型前必须严格控制PC的含水量(0002以下)，才能获得合格的制品。这是因为PC在高温下会发生水解，若原材料含水，其制品常会出现银丝、气泡、甚至破裂，强度会显著下降，甚至不能使用，所以PC成型前必须经过严格的干燥。含水缺陷干燥方法干燥条件目前广泛采用的常压烘箱干燥条件为：110，1024 h，料层厚度小于20 mm。干燥后的原料应尽可能避免与空气接触，因为PC能很快地吸附湿气，因此即使PC在空气中放置几分钟也有必要再干燥一下。最好的方法是采用真空干燥，该法干燥速度快且干燥程度均匀，但对设备要求高。PC树脂是否干燥合格可用以下方法检测：将两片载玻片在约270的热板上加热12
9、min，将34粒烘干的料粒夹在两片载玻片之间并轻缓加压使粒子变扁，若熔料无气泡则认为合格。注射温度注射温度PC的刚性大，分子间作用力大，使其力学强度较高，玻璃化转变温度也较高，允许使用温度范围很宽(一100130)。较大的分子间作用力和刚性分子链相互缠结不易解除，使分子间相对滑移较为困难，熔融温度也较高，从而使加工温度较高。注射温度对制品质量影响很大，情况不同(如注塑机类型、制品壁厚等)，最佳加工温度范围也不同。总的来说，PC制品宜在较高温度下成型。因为温度较高，PC塑化较好，熔融粘度低，易充满型腔，而且熔体进入型腔过程中定向作用小，从而使制品内应力小，力学强度较高。在285310成型时PC分
10、子降解少，力学强度高，制品的颜色和光亮度都比较好。成型温度低于285C时，熔体粘度大，流动性太差，常会出现充模不满或制品袭面出现皱纹，表面粗糙而无光泽。温度高于310时，PC会发生分解使制品颜色加深，表面出现暗条。若高于340就会发生严重分解，出现气泡、黑点及表面色泽暗淡，而且力学性能显著下降，以至变脆而报废。一般控制料筒温度210290C，喷嘴温度比料筒温度低510I n j e c t i o n s p e e d注射速率注射速率PC制品成型时注射速率宜慢一些。若注射速率太快，易出现熔体破裂现象，在浇口周围会产生糊斑、制品表面毛糙等缺陷或因排气不良造成制品烧焦。注塑压力注塑压力PC的流变
11、特性接近牛顿型流体，注塑压力对成型工艺及制品性能的影响远不如温度的影响显著。但一般注塑压力还是要求较高(60120 MPa)，应根据制品情况选取合适的压力。压力太小压力太小压力过大压力过大难以克服熔体的流动阻力，熔体难以充满型腔。注射速率随注塑压力增大而增大，在低模温、低注射温度或薄壁件情况下，高压高速注射将使制品的内应力增大。无压冷却开合模成型周期注射010302注射时间应根据制品壁厚而定，一般在30120 s之间。注射时间中充模时间是很短的，一般只有510 s，其余为保压时间。成型周期成型周期一般包括注射、无压冷却、开合模三个步骤所需时间。冷却时间主要是根据制品厚度、冷凝速度和模具温度来确
12、定。一般来说，冷却时间应保证脱模时不引起制品变形为原则通常在30120s保压的目的一方面是使制品逐渐冷却，另一方面是使熔体不断充满型腔，补充制品收缩的需要，防止制品产生凹痕、空洞等现象。模具温度制品表面不光亮、发雾状，透明性不好，甚至产生波纹，而且由于冷却速度快，制品内应力大，故必要时需加热模具。模温太低制品冷却时延长，生产效率降低，若冷却不充分则难以脱模，甚至造成制品变形。模具温度过高模具温度模具最好有加热装置，使模具温度保持在80120C。制品后处理制品后处理PC熔融温度高，熔体粘度大，流动性差，冷却速度快，使制品内应力较大。分子链的刚性大使分子取向后又不易松弛，从而使制品中残留的内应力难
13、以自消，必须对其进行后处理以消除内应力。对于形状复杂、带金属嵌件并经机械加工、使用温度极低或很高的制品进行制品后处理更有必要。对PC制品进行热处理是目前消除或减小内应力的最简单的方法。具体方法如下：将制品于室温置人烘箱，随炉升温，在100105保温1020 min，继续升温到120125，保温30-40min，然后将制品随炉冷却至60以下取出，热处理介质为空气。注塑制品一个普遍存在的缺点是有内应力。内应力的存在是制品在储存和使用过程中出现翘曲变形和开裂的重要原因，所以应该使制品结构、模具设计、成型工艺和热处理等方面达到最佳状态以使制品内应力降低到最小程度。制品内应力尚缺乏简便、快速且能精确定量
14、测定的方法，目前常用偏振光透视、温度骤变试验和溶剂浸渍试验作为测试制品内应力的半定量或定性的试验方法。其中溶剂浸渍法最为简单、方便，具体做法是将制品浸泡于四氯化碳(CCl4)中，未经热处理的制品不到l min就在应力集中的部位(如孔周围、尖角和直角处及壁厚变化大的地方)发生严重开裂，而经过热处理的制品浸泡10 min也无变化。这说明采用热处理方法消除制品内应力是很有效的。PC材料的注塑工艺 水份控制01注塑成型02在成型加工上，水份控制及成型加工条件之选择是影响成型品质量最重要的两个因素注射成型的缺陷及解决措施应用PC板各种标牌，如汽油泵表盘、汽车仪表板、货栈及露天商业标牌、点式滑动指示器PC
15、树脂汽车照相系统，仪表盘系统和内装饰系统，用作前灯罩，带加强筋汽车前后档板，反光镜框，门框套、操作杆护套、阻流板PC及PC合金计算机架，外壳及辅机，打印机零件。改性PC耐高能辐射杀菌，耐蒸煮和烘烤消毒，可用于采血标本器具，血液充氧器，外科手术器械，肾透析器等，PC可做头盔和安全帽，防护面罩，墨镜和运动护眼罩。PC材料光盘储存介质理想的材料、门窗玻璃、照明设备、低载荷零件、印刷图表，医药包装，膜式换向器。水份控制PC类塑胶即使遇到非常低之水份亦会产生水解而断键、分子量降低和物性强度降低之现象。因此在成型加工前，应严格地控制聚碳酸酯之水份在0.02%以下，以避免成型品的机械强度降低或表面产生气泡、
16、银纹等之异常外观。为避免水份所产生异常之情况，聚碳酸酯在加工前，应先经热风干燥机干燥三至五小时以上，温度设定为120，或者经除温干燥机来处理水份，但除湿空气在漏斗入口处应有-30之露点。注塑成型A注塑机选择要点B成型条件要点锁模压力：以成品投影面积每平方公分乘0.47至0.78吨（或每平方寸乘3至5吨）。机台大小：成品重量约为注塑机容量的40至60%为最佳，如机台以聚苯乙烯来表示其容量(盎斯)时，需减少10%，始为使用GUANG DA之容量。1盎斯=28.3公克。螺杆：螺杆长度最少应有15个直径长，其L/D为20：1最佳。压缩比宜为1.5：1至30：1。螺杆前端之止流阀应采用滑动环式，其树脂可
17、流动间隙最少应有3.2MM。喷嘴：尖端开口最少应有4.5MM(直径)，若成品重量为5.5KG以上，则喷嘴直径应有9.5MM以上。另外，尖端开口需比浇口直径少0.5至1MM，且段道愈短愈好，约为5MM。熔融温度与模温：最佳的成型温度设定与很多因素有关，如注塑机大小、螺杆组态、模具及成型品的设计和成型周期时间等。一般而言，为了让塑料渐渐地熔融，在料管后段/进料区设定较低的温度，而在料管前段设定较高的温度。但若螺杆设计不当或L/D值过小，逆向式的温度设定亦可。模温方面，高温模可提供较佳的表面外观，残留应力也会较小，且对较薄或较长的成型品也交易填满。而低模温则能缩短成型周期。螺杆回转速度：建议40至7
18、0rpm，但需视乎机台与螺杆设计而调整。注塑压力：而最高为了尽速填满模具，注塑压力愈大愈好，一般约为850至1，400KG/CM2，可达2，400KG/CM2。背压：一般设定愈低愈好，但为求进料均匀，建议使用3至14KG/CM2。注塑速度：射速与浇口设计有很大关系，使用直接浇口或边缘浇口时，为防止日晖现象和波流痕现象，则应用较慢之射速。另外，如成品厚度在5MM以上，为避免气泡或凹陷，慢速射出会有帮助。一般而言，射速原则为薄者快，厚者慢。从注塑切换为保压之保，保压要尽量低，以免成型品发生残留应力。而残留应力可用退火方式来去除或减轻；条件是120至130约三十分钟至一小时。结语聚碳酸酯的应用范围日益扩大，应用前景十分广阔，其成型工艺条件必须严格控制，加工前最好采用真空干燥，干燥速度快且干燥程度均匀；制品应尽量避免采用金属嵌件，无法避免时，在成型前须将嵌件预热至200，以减少开裂倾向；采用热处理来消除或减小制品内应力。
