pc材料

聚碳酸酯(PC)就是一种无色透明的工程塑料,具有极高的冲击强度,宽广的使用温度范围,良好的抗蠕变性、电绝缘性与尺寸稳定性;缺点就是对缺口敏感、耐环境应力开裂性差,成型带金属嵌件的制品较困难。

聚碳酸酯,英文名Polycarbonate, 简称PC。PC就是一种无定型、无臭、无毒、高度透明的无色或微黄色热塑性工程塑料,具有优良的物理机械性能,尤其就是耐冲击性优异,拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高;蠕变性小,尺寸稳定;具有良好的耐热性与耐低温性,在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能,尺寸稳定性,电性能与阻燃性,可在-60~120℃下长期使用;无明显熔点,在220-230℃呈熔融状态;由于分子链刚性大,树脂熔体粘度大;吸水率小,收缩率小,尺寸精度高,尺寸稳定性好,薄膜透气性小;属自熄性材料;对光稳定,但不耐紫外光,耐候性好;耐油、耐酸、不耐强碱、氧化性酸及胺、酮类,溶于氯化烃类与芳香族溶剂,长期在水中易引起水解与开裂,缺点就是因抗疲劳强度差,容易产生应力开裂,抗溶剂性差,耐磨性欠佳。

物化性能

PC塑料的工艺特点如下:

①属无定型塑料,Tg为149～150℃;Tf为215～225℃;成型温度为250～310℃;相对平均分子质量为2～4万。

②热稳定性较好,并随相对分子质量的增大而提高。

③流变特性接近牛顿液体,表观粘度受温度的影响较大,受剪切速率的影响较小,随相对平均分子质量的增大而增大。无明显的熔点,熔体粘度较高。PC分子链中有苯环,所以,分子链的刚性大。

④PC的抗蠕变性好,尺寸稳定性好;但内应力不易消除。

⑤PC高温下遇水易降解,成型时要求水分含量在0、02％以下。

⑥制品易开裂。

在成型前,PC树脂必须进行充分干燥。干燥方法可采用沸腾床干燥(温度120～130℃,时间1～2h)、真空干燥(温度110℃,真空度96kPa以上、时间10～25h)、热风循环干燥(温度120～130℃,时间6h以上)。为防止干燥后的树脂重新吸湿,应将其置于90℃的保温箱内,随用随取,不宜久存。成型时料斗必须就是密闭的,料斗中应设有加热装置,温度不低于100℃、对无保温装置的料斗,一次加料量最好少于半小时的用量,并要加盖盖严。

判断干燥效果的快速检验法,就是在注塑机上采用“对空注射”。如果从喷嘴缓慢流出的物料就是均匀透明、光亮无银丝与气泡的细条时,则为合格。此法对一般塑料均适用。

PC的熔体粘度比PA、PS、PE等大得多,流动性较差。熔体的流动特性接近于牛顿流体,熔体粘度受剪切速率影响较小,而对温度的变化十分敏感,因此,成型时只要调节加工温度,就能有效地控制PC的表现粘度。

成型温度的选择与树脂的相对平均分子质量及其分布、制品的形状与尺寸、注塑机的类型等有关,一般控制在250～310℃范围内。注塑用料,宜选用相对平均分子质量稍低的树脂,MFR为5～7g/10min;对形状复杂或薄壁制品。成型温度应偏高,为285～305℃;而厚壁制品,成型温度稍低,为250～280℃。不同的注塑机,成型温度也不一样。螺杆式为260～285℃,柱塞式为270～310℃。料筒温度的设定就是用前高后低的方式,靠近料斗一端的后料筒温度要控制在PC的软化温度以上,即大于230℃,以减少物料阻力与注射压力损失。尽管提高成型温度有利熔体充模。但不能超过230℃,否则,PC会发生降解,使制品颜色变深,表面出现银丝、暗条、黑点、气泡等缺陷,同时,物理力学性能也会显著下降。

喷嘴温度为260～310℃,两种类型的注塑机喷嘴的温度控制有所不同。

模具温度对制品的力学性能影响很大。随着模温的提高.料温与模温间的温差变小,剪切应力降低,熔体可在模腔内缓慢冷却,分子链得以松弛,取向程度减小,从而减少了制品的内应力,但制品的冲击强度、伸长率显著下降,同时会出现制品脱模困难。脱模时易变形,并延长了

成型周期,降低生产效率;而模温较低,又会使制品的内应力增加。因此,必须控制好模温。通常,PC的模温为80～120℃。普通制品控制在80～100℃,而对于形状复杂、薄壁及要求较高的制品,则控制在100～120℃,不允许超过其热变形温度。

成型PC厚壁制品时,模具温度的控制显得特别重要。例如,在成型简支梁冲击试验样条(厚度为10mm)时,如果模具不进行控制温度,则成型的样条内部缩孔很多,也很大。此时,模具如果没有设置加热装置,则可采用简易的方法将模具主流道加热。该简易的方法就就是在一根铁丝上系上棉花球,蘸上工业酒精,加热主流道,这样,虽不能消除缩孔,但缩孔的数量大为减少。程度大为减轻。当然.这就是一种没有办法的办法,就是一种土办法,不推荐使用。因为这样,容易使模具主流道变形与氧化。

尽管注塑时注射压力对熔体强度与流动性影响较小,但由于PC熔体粘度高、流动性较差,因此,注射压力不能太低,一般控制在80～120MPa,采用柱塞式注塑机时,注射压力应为100～150MPa;而对于薄壁长流距、形状复杂、浇口尺寸较小的制品,为使熔体顺利、及时充模,注射压力要适当提高至120～150MPa。PC注塑工艺控制的总的原则就是:高料温,低压力。

保压压力大小与保压时间长短直接影响制品的质量。保压压力过小,则补缩作用小,制品内部会因收缩而形成气泡,制品表面也会出现凹痕;保压压力过大。在浇口周围易产生较大的内应力。保压时间长,制品尺寸精度高、收缩率低、表面质量良好,但增加了制品中的内应力,延长了成型周期。保压压力为80～100 MPa。如前所述方法——用火加热主流道,延长浇口中熔体的凝固时间,以增加补缩作用。PC注射成型时,可提高背压压力。

注射速率对制品的性能影响不大。但从成型角度考虑,注射速率不宜太慢,否则进入模腔内的熔体易冷凝而导致充模不足,即使充满了,制品表面包易出现波纹、料流痕等缺陷;注射速率也不宜太快,以防裹入空气与出现熔体破裂现象。生产中,一般采用中速或慢速,最好采用多级注塑。注塑时,速度没定为慢→快→慢,这样可大大提高制品质量。

螺杆转速不可太高,一般为30～60 r/min。嵌件需预热到200℃,至少也要有120℃,一般为110～130℃。再生料的再生次数不超过3次,用量为20％左右。

PC就是透明性塑料,成型时一般不推荐使用脱模剂,以免影响制品透明度。对脱模确有困难的制品,可使用硬脂酸或硅油类物质作脱模剂,但用量要严格控制。

PC制品中应尽量避免使用金属嵌件。若确需使用金属嵌件时,则必须先把金属嵌件预热至200℃左右后,再置人模腔中进行注塑,这样可避免因膨胀系数的悬殊差别,在冷却时发生收缩不一致而严生较大的内应力,使制品开裂。

减小内应力的方法,除了在制品造型设计时避免缺口、锐角、厚薄悬殊以及采用正确的成型工艺参数等外,最好就是对制品进行热处理,热处理温度控制在125～135℃(树脂Tg以下10～20℃),处理时间为2h左右,制品越厚处理时间越长。一般壁厚小于5mm的制品,时间为8h;大于20mm的制品、时间为24h。

制品的内应力大小可通过偏振光检验法与溶剂浸渍法。偏振光检验法适用各种透明制品,它就是利用PC的透明性,把制品置于偏振光镜片之间,从镜上观察制品表面彩色光带面积,以彩色光带面积的大小来确定制品内应力大小,如果观察到的彩包光带面积大,说明制品内应力大;溶剂浸渍法就是工厂中普遍采用的一种检测手段,该法就是将PC制品浸入某些溶剂(如苯、四氯化碳、环己烷、乙醇、甲醇等)之中,以制品发生开裂破坏所需的时间,来判断应力的大小,时间越长则应力越小。如果浸渍5～15 s就开裂,说明内应力很大;如果浸渍1～2min不出现裂纹,说明内应力很小,这种制品在使用过程一般不会开裂。

注塑工艺

干燥处理:PC材料具有吸湿性,加工前的干燥很重要。建议干燥条件为100C到200C,3~4小时。加工前的湿度必须小于0、02%。

熔化温度:260~340C。

模具温度:70~120C。

注射压力:尽可能地使用高注射压力。

注射速度:对于较小的浇口使用低速注射,对其它类型的浇口使用高速注射。

应用范围

PC可注塑、挤出、模压、吹塑、热成型、印刷、粘接、涂覆与机加工,最重要的加工方法就是注塑。成型之前必须预干燥,水分含量应低于0、02%,微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽,银丝与气泡,PC在室温下具有相当大的强迫高弹形变能力。冲击韧性高,因此可进行冷压,冷拉,冷辊压等冷成型加工。挤出用PC分子量应大于3万,要采用渐变压缩型螺杆,长径比1:18~24,压缩比1:2、5,可采用挤出吹塑,注-吹、注-拉-吹法成型高质量,高透明瓶子。PC合金种类繁多,改进PC熔体粘度大(加工性)与制品易应力开裂等缺陷,PC与不同聚合物形成合金或共混物,提高材料性能。具体有PC/ABS合金,PC/ASA合金、PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/弹性体共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等,利有两种材料性能优点,并降低成本,如PC/ABS合金中,PC主要贡献高耐热性,较好的韧性与冲击强度,高强度、阻燃性, ABS则能改进可成型性,表观质量,降低密度。PC的三大应用领域就是玻璃装配业、汽车工业与电子、电器工业,其次还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休闲与防护器材等。PC可用作门窗玻璃,PC层压板广泛用于银行、使馆、拘留所与公共场所的防护窗,用于飞机舱罩,照明设备、工业安全档板与防弹玻璃。PC板可做各种标牌,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树脂用于汽车照相系统,仪表盘系统与内装饰系统,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被应用用作接线盒、插座、插头及套管、垫片、电视转换装置,电话线路支架下通讯电缆的连接件,电闸盒、电话总机、配电盘元件,继电器外壳, PC可做低载荷零件,用于家用电器马达、真空吸尘器,洗头器、咖啡机、烤面包机、动力工具的手柄,各种齿轮、蜗轮、轴套、导规、冰箱内搁架。PC就是光盘储存介质理想的材料。PC瓶(容器)透明、重量轻、抗冲性好,耐一定的高温与腐蚀溶液洗涤,作为可回收利用瓶(容器)。PC及PC 合金可做计算机架,外壳及辅机,打印机零件。改性PC耐高能辐射杀菌,耐蒸煮与烘烤消毒,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可做头盔与安全帽,防护面罩,墨镜与运动护眼罩。PC薄膜广泛用于印刷图表,医药包装,膜式换向器。