聚苯醚砜(PSU)注塑加工及注意事项_伊士曼Tritan;苏威PPSU聚砜;拜耳TPU ...

PSU是琥珀色透明固体材料,其密度为1.25~1.35 g/cm3。聚砜是一种优良的工程材料,具有高模量、高强度、高硬度、低蠕变、耐热、耐寒、耐老化等特点,脆化温度为-101℃,在1.82MPa下热变形温度为175℃左右。实际考核在150℃下使用2年性能无显著变化。作为电气材料,PSU使用温度范围、频率范围都很宽,介电强度高、相对介电常数稳定,介电损耗小,适于制作印刷电路板、片状电容器、接插件、线圈骨架、接触器等电子电气产品零部件。 PSU具有良好的自熄性,其纯树脂的氧指数在30以上,按UL标准测得的阻燃性可达到UL94的V-0级。PSU的Tg大约为190℃,熔融加工温度通常在300℃以上,Td大于420℃,加工温度范围较宽。应该注意的是,由于PSU在注塑时易产生内应力,因此宜采用较高的模具温度。通常控制模具PSU的吸湿率比较高,因此在成型前必须对物料严格干燥,使其含水量小于0.1%;具体干燥工艺条件为:温度135~165℃,时间3~4h。

工艺特性

①PSU是非结晶型聚合物,无明显熔点,Tg为190℃,成型温度在280℃以上。制品呈透明性。

②PSU的成型特点与PC相似。熔体的流动特性接近牛顿流体、聚合物熔体粘度对温度较为敏感。当熔体温度超过330℃时,每提高30℃,熔体粘度可下降50%。

③尽管PSU的熔体粘度对温度敏感,其粘度仍然很高,成型过程中流动性较差;另外,熔体的冷却速度较快,分子链又呈刚性,因此,成型中所产生的内应力难以xx。

④显然,PSU的分子结构中无亲水基团,吸水性较小,平衡吸水性为0.6%,但在成型过程中,微量水分的存在,会因高温及强机械力作用导致熔体降解。因此,在注塑之前,必须进行干燥。

⑤过高的注射速率会使PSU熔体出现熔体破裂,限制了充模速率,造成充模困难。

注塑的要求

一般选择螺杆式注塑机,要求如下:

①加工PSU时,通常选用的螺杆形式为单头、全螺纹、等距、低压缩比,其长径比在14~20之间;

②由于PSU的熔体粘度较高,为减轻螺杆转动的负荷,要求注塑机又有低挡调速装置,可在15~45r/min之间进行无级调速;

③为适应PSU成型加工的要求,对料筒温度的控制装置应具有在较高温度区域内自由选样调节,并有稳定的工作性能,温度上限要求在400℃左右;

④应选用配有加热控温装置的延伸式喷嘴。喷嘴的孔径大于5mm,由于熔体粘度大,不会产生流延。

对于PSU制品和模具设计时要注意几点:

①PSU熔体的流动性差,熔体流动长度与壁厚之比仅为80左右,因此,PSU制品壁厚不得小于1.5mm,大多在2mm以上。PSU制品对缺口较为敏感,因此,在直角或锐角处应采用圆弧过渡。 PSU的成型收缩率比较稳定,为0.4%~0.8%,熔体流动方向与垂直方向上的收缩基本一致。脱模斜度应该取50:1。为了得到表观光洁明亮的制品,要求模具型腔的表面粗糙度为Ra 0.4以上。为了有利于熔体流动,要求模具的主流道短而粗,其直径至少为制品厚度的1/2以上,并具有3°~5°的斜度,分流道截面{zh0}采用圆弧形或梯形,避免弯道的存在。

②浇口的形式可随制品而定。但尺寸应尽可能地大,浇口的平直部分应尽可能地短,其长度可控制在0.5~1.0mm之间。进料口的位置应设置在厚壁处。

③在主流道末端设置足够的冷料穴。由于PSU制品特别是薄壁制品在成型中需要较高注射压力和较快的注射速率,为使模胶内的空气得以及时排出,要设置良好的排气孔或槽。这些排气孔或槽的深度应控制在0.08mm以下。

④模具温度的设置温度的设置应有利改善PSU熔体充膜时的流动性。模具温度可高达140℃以上(至少在120℃以上)。

注塑工艺参数

①料筒温度提高料筒温度有利于降低熔体的粘度,但过高的料筒温度不仅使诸多性能(如冲击强度)下降,而且使塑料变色分解。通常PSU熔体在400℃左右分解,但在实际注塑中,料筒温度达320℃以上就出现分解。当温度越过360℃时,分解明显。 PSU熔体温度与料筒温度之间有较大的差别:当料筒温应为329℃、357℃、371℃与385℃时、对应的熔体温度为371℃、390℃、404℃与413℃。影响PSU料筒温度设定的因素很多,但主要因素是熔体粘度与制品壁厚。当壁厚在5mm以下时,料筒温度可以取得高一些,可达到300℃以上,有些级别的PSU塑料可达到320℃以上,特殊级别的PSU塑料可达到350℃以上。当制品壁厚在5mm以上时,温度可控制在280~300℃之间。

②注射压力尽管PSU熔体粘度对剪切速率敏感,但由于PSU熔体的流功性较差,必须采用较高的注射压力。较高的注射压力可使制品的密度增加,成型收缩率降低,但对模具提出了较高的要求。一般选择在100 MPa以上,有时也可达140 MPa。

③注射速率通常,注射速率的提高有利于熔体的充模。但对PSU来说,由于冷却速率较快,如果注射速率控制不当,也会引起熔体破裂现象。因此,除品厚度在2mm左右,物料充模有困难需较高的充模速率外,一般采用小、低注射速率为宜。

④螺杆转速 由于PSU的熔体粘度较高,因此,要求螺杆转速略低为好,一般在15~45 r/min 为宜。

⑤模具温度由于PSU的Tg高达190℃,因此可采用较高的模具温度但{zg}不超过160℃。模具温度的选择常以制品的厚薄而异。制品壁厚在2~5mm时,模具温度可控制在10~120℃之间。当壁厚超过5mm或2mm以下时,模具温度可高达140~150℃。

⑥成型周期 PSU在正常的加工温度下的热稳定性较好。在320℃下可以在料筒停留较长的时间,因此,成型周期的设置仅从生产效率角度考虑。

注意事项

①PSU的成型温度较高,为此,要求在注塑前必须将料筒内清洁干净。

②PSU制品不宜含金属嵌件。由于热膨胀系数的差异,在嵌件周围容易产生应力集中问题,因此。尽量少用嵌件,或在成型时对嵌件进行预热。一般预热到200℃。

③PSU是无定形聚合物,制品呈透明。所以,在成型时应尽量少用或不用脱模剂,

④制品的后处理由于PSU分子链的刚性较大,因此,制品的内应力较大,对其进行退火处理很有必要。热处理的—般原则:在热风循环风箱内,在其Tg以下10~20℃,时间为2~4h。



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