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聚苯硫醚(PPS)加工工藝

日期:2024-12-23 10:21
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摘要:
PPS的特性 聚苯硫醚(PPS),全稱為聚苯基硫醚。它是一種綜合性能優(yōu)異的熱塑性特種工程塑料,其突出的特點是耐高溫,耐腐蝕和優(yōu)越的機械性能。 PPS是含硫芳香族聚合物,線型PPS在350℃以上交聯(lián)后成熱固性塑料,支鏈型結構PPS為熱塑性塑料。 (一) PPS的性能 (1) PPS為塑性結晶性樹脂,其結晶度約為65%,外觀為白色或琥珀色。純PPS的密度為1.3~1.35g/cm3,但很少單獨使用,應用的PPS多為改性品級,如玻璃纖維增強、無機填充和碳纖維增強度,改性后的密度增大為1.60~1.68 g/cm3. (2) PPS具有高強度、高剛性和尺寸穩(wěn)定性,在高濕條件下剛性也良好,并具有突出的耐疲勞性能和抗蠕變性能:吸水性、吸油性、成型收縮性及線膨脹系數(shù)均很小。 (3) PPS的結構中含有硫原子,其含氧指數(shù)為46%~53%,在火焰上能燃燒,但不滴落,且離火自熄,有優(yōu)異的阻烯性能。 (4) PPS的耐熱性能優(yōu)良,熔點275~291 ℃,熱變形溫度為135℃,經玻璃纖維增強后可達到260℃,分解溫度為400℃ (5) PPS具有良好的高電阻率和低介電常數(shù),其電絕緣性隨溫度變化較小,即使在高溫、高濕下仍保持良好的電絕緣性能。 (6) PPS具有優(yōu)異的耐化學穩(wěn)定性,除了強氧化性酸,如濃硫酸、硝酸和“王水”外,能耐其他酸、堿、鹽的腐蝕,且在200℃以下不溶于任何有機溶劑,其耐腐蝕性能幾乎與聚四氟乙烯相當。 (7) PPS為惰性物質,口服無毒,但在加工時,若溫度超過370℃,PPS會發(fā)生少量熱分解,產生微量的SO 、COS、CO 、CS 等有害氣體。 PPS的模具設計要點 1. 鋼材的選擇及處理 PPS是玻纖增強樹脂,因此與其它玻纖增強工程塑料一樣需要考慮磨損的問題。此外PPS大部分在高溫下成型,故模具的材質應以模溫140-150°C為基準,考慮模具應大量生產時的壽命問題,選用諸如SK、SKS、SKD、SKH(AISI D-2、A2、420;ASSAB XW-41、XW-10、STAVAX-136)等材料為宜。模具的熱硬化處理希望用HRC-60-65整體熱硬化處理。表面光潔度在10S以下時對模具的磨損降低有好處。此外,電鍍處理可以提高使用壽命,以NYE CARB(鎳、矽、碳化物)及無電解鍍加工為宜。 2.流道(SPRUE-RUNNER) 流道形狀以圓形、梯形為宜,流道錐度為2°-3°,在流道的下部要設有冷膠井(COLD SLUG WELL)。 3.澆口設計(GATE DESIGN) 1)針形(PIN POINT):*小直徑為0.6φ。 2)圓盤形(DISK):小型圓狀物成型 3)薄片形(TAB) 4)輸輻狀(SPOKE):大型圓狀物成型 5)側入口(SIDE) 6)直接形(DIRECT):大型成型 7)潛伏式(SUBMARINE):從PPS樹脂的剛性及伸長率來看,潛伏式澆口并不太宜,但在高循環(huán)成形(FAST CYCLE)成形時仍有使用,但進入角應大些,澆口直徑也應大些。 PPS成型材料有很多品種,一般以玻纖增強(有些以玻纖及無機材料填充強化),因此一定要注意,因方向性引起的尺寸變化及強度變化,以及因接合線(WELD LINE)所造成的強度降低,而必須在模具設計時考慮到澆口形狀及位置。沿樹脂流動方向及其垂直方向其強度不同,因此,在設計時也應充分考慮及此。(垂直方向的強度大約為流動方向的50-60%)。對于難免發(fā)生接合線的制品,在模具的接合線發(fā)生處設置溢流區(qū)(FLOW TAB),藉著改變樹脂的流動方向改善接合線的強度。圖一 隱形澆口設計例 圖2 成型品壁厚與成型收縮率圖3 成型收縮率與模具溫度的關系(R-4) 圖4 成型收縮率溫度的關系(R-4) 圖5 成型品的厚壁與螺旋流動長度 4.成形收縮 PPS樹脂是結晶性的樹脂,在成型時,其結晶度隨模具溫度而變化,因此收縮率就隨模具溫度而變化。成形條件因成型品的形狀不同而有所不同,成型收縮率就隨之變化。模槽(CAVITY)的濃度越深脫模錐(TAPER)度應越大(1°-3°)。結晶化導致的*大影響為:因殘留應力所造成凹陷的岫、翹曲,應力開裂及強度下降等問題。在設計時,除厚壁成型用品種之外,其它各種的*大壁厚應不超出7-10mm,并厚度均為宜。至于壁厚時,請使用A-100,A-200。 5.排氣孔(GAS VENT) 如果在PPS樹脂的制品內有氣泡將使其特性明顯地下降,而且由于排氣**所導致的燒焦關系,使成型品發(fā)生部分變色和表面粗糙,因此為了得到良好的產品必須設有排氣孔。PPS成型時的排氣孔尺寸通常為高0.015-0.02mm,寬2mm以上。利用脫模面及脫鞘作排氣孔也可以,而為了得到更好的制品也可使用真空排氣孔。 6.脫模鞘(EJECTOR PIN) 必須注意脫模鞘的位置及其均衡,均衡性不佳的脫模鞘位置將使產品發(fā)生局部殘留應力,以致引起成品裂紋、尺寸精度不一等問題。因此在設計時必須使脫模時抗力均衡,考慮脫模鞘的直徑、數(shù)目及位置。特別是較深物品的成型時,因接觸面大,其成型品底部的脫模鞘位置更是關鍵所在。 7.模具溫度的控制試產用模具或可使用帶式加熱器(BAND HEATER)控制模溫,但大量生產用的正式模具,通常都采用油式加熱器或電熱棒式加熱器(CARTRIDGE HEATER)。一般而言,*常用的是電熱棒式加熱器。采用電熱棒式加熱器時,較大間隔地裝置較大熱能量的電熱棒(注:電熱棒數(shù)就少),還不如裝置較小熱能量但較多支的電熱棒(注:間隔就較細密),以期較均勻有效的模具加溫,而且模具的固定側及可動側兩邊都需均勻裝配,以便因成型品構造關系難免發(fā)生翹曲現(xiàn)象時,有需在模具的固定側及可動側造成模溫差距以改善之,對此若使用**式加熱器就較為方便。為防止模具散熱損失,建議在模具外側(掛接于成型機處)加裝石棉板等親隔熱板。 方 向 成型收縮率CM/CM 流動方向 低溫 1/1000-3/1000 垂直于流動方向 低溫 4/1000-8/1000 照片1 設計**例,由于壁過厚造成應力裂紋。 照片2 由于壁厚不均勻造成應力裂紋 照片3 該產品的澆口在左下方,上部右側出現(xiàn)氣體導致的燒焦。 照片4 因機筒內滯留時間過久,造成的樹脂變黑。左為普通色,右為滯留時間過長者,但盡管變色物性沒有變化。 照片5 注射速度不同,表面光澤就不同,A比B的注射速度高,表面就較光亮。 PPS的注塑成型要點    通常大件成型時,每一循環(huán)的時間變長,在機筒內樹脂的滯留時間也隨著增長,而在高溫中滯留過久者,樹脂的顏色會呈較黑色及流動性略降現(xiàn)象,但對樹脂的特性沒有太長的影響。通常對于大件的成型,機筒應采用較低的溫度,而小件的成型別采用較高的機筒溫度。為防成型品的重量每次變動不一,加上若干背壓(5kgs/cm°左右)對于獲得品質穩(wěn)定的成型品有所助益。但是,如果在機筒內長期放置樹脂時,有可能在機筒內硬化,一定要避免這種現(xiàn)象發(fā)生,又成型終了后一定要把樹脂清洗出來。 8.噴嘴(NOZZLE) 使用開放型噴嘴可進行成型,但為了防止噴嘴溢流建議使用對閉式噴嘴,而噴嘴的加熱器(HEATER)則以能單獨控制者對于成型更為方便。噴嘴先端的口部用2-3°的倒錐,直徑為3-6φ為宜。防止溢流噴嘴閥(VALVE)的清洗很不易,必須拆開加以**樹脂,故建議使用專用噴嘴。 9.干燥建議的干燥溫度為150-160°C,為期2-3小時。若使用熱風干燥機,置于盤中之原料高度不應高于50mm。若使用除濕干燥機,其入口溫度為-40°C露點。 注射速度不同,產品的表面光這度就不一樣,注射速度越快,表面光澤越好,但容易發(fā)生產品翹曲,燒焦,對此必須注意。一般使用中等注射速度,較高注射壓力條件成型。由于PPS樹脂是結晶性樹脂,在厚壁成型時,通常為提高結晶度,必須拉長冷卻時間,而在薄壁成型時,即使一次成型個數(shù)很多,每一循環(huán)10-30秒就已足夠。成型時的螺桿轉速一般為40-100RPM,而高循環(huán)成型時雖可采用200RPM以上,但此時樹脂易發(fā)熱,必須將機筒溫度設定較低些。 機筒、螺桿的損耗機筒、螺桿的損耗可分化學性及物理性。PPS并不存在化學性之腐蝕。物理性方面,因其內含之玻纖(與其它含玻纖之工程塑料一樣)對普通機筒及螺桿造成損耗,故此須采用成型機廠家推薦之耐磨損機筒及螺桿,而該種機筒及螺桿是專門為加工玻纖工程料而設計的。又料斗下的機筒溫度過者,將易導致機筒及螺桿磨損的增加。成型后的清洗成型的清洗通常使用低熔融指數(shù)(約為0.2-0.5 左右)的聚乙烯,而為縮短清洗的時間,使用成型溫度高的聚砜,聚碳酸酯(*好是玻纖增強的)等為有效,且即使采用其再生品也有充分的效果。用玻纖增強樹脂清洗后,為了保證成型機的機筒及螺桿,*后應當用不含填充的樹脂進行清洗。 圖7 R-4的抗拉強度與機筒溫度,注射速度的關系 圖8 R-4的抗拉強度與注射壓力、機筒溫度的關系 圖9 流動性與注射壓力及機筒溫度的關系(R-4) 圖10 流動性與模具溫度的關系

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