PPS-聚苯硫醚加工性能和成型工艺
PPS的特性
聚苯硫醚(PPS),全称为聚苯基硫醚。它是一种综合性能优异的热塑性特种工程塑料,其突出的特点是耐高温,耐腐蚀和优越的机械性能。 PPS是含硫芳香族聚合物,线型PPS在350℃以上交联后成热固性塑料,支链型结构PPS为热塑性塑料。
(一) PPS的性能
(1) PPS为塑性结晶性树脂,其结晶度约为65%,外观为白色或琥珀色。纯PPS的密度为1.3~1.35g/cm3,但很少单独使用,应用的PPS多为改性品级,如玻璃纤维增强、无机填充和碳纤维增强度,改性后的密度增大为1.60~1.68 g/cm3.
(2) PPS具有高强度、高刚性和尺寸稳定性,在高湿条件下刚性也良好,并具有突出的耐疲劳性能和抗蠕变性能:吸水性、吸油性、成型收缩性及线膨胀系数均很小。
(3) PPS的结构中含有硫原子,其含氧指数为46%~53%,在火焰上能燃烧,但不滴落,且离火自熄,有优异的阻烯性能。
(4) PPS的耐热性能优秀,熔点275~291 ℃,热变形温度为135℃,经玻璃纤维增强后可达到260℃,分解温度为400℃
(5) PPS具有良好的高电阻率和低介电常数,其电绝缘性随温度变化较小,即使在高温、高湿下仍保持良好的电绝缘性能。
(6) PPS具有优异的耐化学稳定性,除了强氧化性酸,如浓硫酸、硝酸和“王水”外,能耐其他酸、碱、盐的腐蚀,且在200℃以下不溶于任何有机溶剂,其耐腐蚀性能几乎与聚四氟乙烯相当。
(7) PPS为惰性物质,口服xx,但在加工时,若温度超过370℃,PPS会发生少量热分解,产生微量的SO 、COS、CO 、CS 等有害气体。
PPS的注塑成型工艺
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注射速度不同,产品的表面光这度就不一样,注射速度越快,表面光泽越好,但容易发生产品翘曲,烧焦,对此必须注意。一般使用中等注射速度,较高注射压力条件成型。
由于PPS树脂是结晶性树脂,在厚壁成型时,通常为提高结晶度,必须拉长冷却时间,而在薄壁成型时,即使一次成型个数很多,每一循环10-30秒就已足够。
成型时的螺杆转速一般为40-100RPM,而高循环成型时虽可采用200RPM以上,但此时树脂易发热,必须将机筒温度设定较低些。
成形收缩
PPS树脂是结晶性的树脂,在成型时,其结晶度随模具温度而变化,因此收缩率就随模具温度而变化。
成形条件因成型品的形状不同而有所不同,成型收缩率就随之变化。模槽(CAVITY)的浓度越深脱模锥(TAPER)度应越大(1°-3°)。
结晶化导致的{zd0}影响为:因残留应力所造成凹陷的岫、翘曲,应力开裂及强度下降等问题。在设计时,除厚壁成型用品种之外,其它各种的{zd0}壁厚应不超出7-10mm,并厚度均为宜。至于壁厚时,请使用A-100,A-200。
成型后的清洗
通常大件成型时,每一循环的时间变长,在机筒内树脂的滞留时间也随着增长, 而在高温中滞留过久者,树脂的颜色会呈较黑色及流动性略降现象,但对树脂的特性没有太长的影响。通常对于大件的成型,机筒应采用较低的温度,而小件的成型 别采用较高的机筒温度。为防成型品的重量每次变动不一,加上若干背压(5kgs/cm°左右)对于获得品质稳定的成型品有所助益。但是,如果在机筒内长期放置树脂时,有可能在机筒内硬化,一定要避免这种现象发生,又成型终了后一定要把树脂清洗出来。
成型的清洗通常使用低熔融指数(约为0.2-0.5 左右)的聚乙烯,而为缩短清洗的时间,使用成型温度高的聚砜,聚碳酸酯({zh0}是玻纤增强的)等为有效,且即使采用其再生品也有充分的效果。用玻纤增强树脂 清洗后,为了保证成型机的机筒及螺杆,{zh1}应当用不含填充的树脂进行清洗。
干
建议的干燥温度为150-160°C,为期2-3小时。若使用热风干燥机,置于盘中之原料高度不应高于50mm。若使用xx干燥机,其入口温度为-40°C露点。
机筒、螺杆的损耗
机 筒、螺杆的损耗可分化学性及物理性。PPS并不存在化学性之腐蚀。物理性方面,因其内含之玻纤(与其它含玻纤之工程塑料一样)对普通机筒及螺杆造成损耗, 故此须采用成型机厂家推荐之耐磨损机筒及螺杆,而该种机筒及螺杆是专门为加工玻纤工程料而设计的。又料斗下的机筒温度过者,将易导致机筒及螺杆磨损的增 加。
1. 钢材的选择及处理
PPS是玻纤增强树脂,因此与其它玻纤增强工程塑料一样需要考虑磨损的问题。此外PPS大部分在高温下成型,故模具的材质应以模温 140-150°C为基准,考虑模具应大量生产时的寿命问题,选用诸如SK、SKS、SKD、SKH(AISI D-2、A2、420;ASSAB XW-41、XW-10、STAVAX-136)等材料为宜。
模具的热硬化处理希望用HRC-60-65整体热硬化处理。表面光洁度在10S以下时对模具的磨损降低有好处。
此外,电镀处理可以提高使用寿命,以NYE CARB(镍、矽、碳化物)及无电解镀加工为宜。
2.流道(SPRUE-RUNNER)
流道形状以圆形、梯形为宜,流道锥度为2°-3°,在流道的下部要设有冷胶井(COLD SLUG WELL)。
3.浇口设计(GATE DESIGN)
1)针形(PIN POINT):最小直径为0.6φ。
2)圆盘形(DISK):小型圆状物成型
3)薄片形(TAB)
4)输辐状(SPOKE):大型圆状物成型
5)侧入口(SIDE)
6)直接形(DIRECT):大型成型
7)潜伏式(SUBMARINE):从PPS树脂的刚性及伸长率来看,潜伏式浇口并不太宜,但在高循环成形(FAST
CYCLE)成形时仍有使用,但进入角应大些,浇口直径也应大些。
PPS成型材料有很多品种,一般以玻纤增强(有些以玻纤及无机材料填充强化),因此一定要注意,因方向性引起的尺寸变化及强度变化,以及因接合线(WELD LINE)所造成的强度降低,而必须在模具设计时考虑到浇口形状及位置。
沿树脂流动方向及其垂直方向其强度不同,因此,在设计时也应充分考虑及此。(垂直方向的强度大约为流动方向的50-60%)。
对于难免发生接合线的制品,在模具的接合线发生处设置溢流区(FLOW TAB),藉著改变树脂的流动方向改善接合线的强度。
4.排气孔(GAS VENT)
如果在PPS树脂的制品内有气泡将使其特性明显地下降,而且由于排气不良所导致的烧焦关系,使成型品发生部分变色和表面粗糙,因此为了得到良好的产品必须设有排气孔。PPS成型时的排气孔尺寸通常为高0.015-0.02mm,宽2mm以上。利用脱模面及脱鞘作排气孔也可以,而为了得到更好的制品也可使用真空排气孔。
5.脱模鞘(EJECTOR PIN)
必须注意脱模鞘的位置及其均衡,均衡性不佳的脱模鞘位置将使产品发生局部残留应力,以致引起成品裂纹、尺寸精度不一等问题。因此在设计时必须使脱模时抗力均衡,考虑脱模鞘的直径、数目及位置。特别是较深物品的成型时,因接触面大,其成型品底部的脱模鞘位置更是关键所在。
6.模具温度的控制
试产用模具或可使用带式加热器(BAND HEATER)控制模温,但大量生产用的正式模具,通常都采用油式加热器或电热棒式加热器(CARTRIDGE HEATER)。一般而言,最常用的是电热棒式加热器。采用电热棒式加热器时,较大间隔地装置较大热能量的电热棒(注:电热棒数就少),还不如装置较小热能量但较多支的电热棒(注:间隔就较细密),以期较均匀有效的模具加温,而且模具的固定侧及可动侧两边都需均匀装配,以便因成型品构造关系难免发生翘曲现象时,有需在模具的固定侧及可动侧造成模温差距以改善之,对此若使用xx式加热器就较为方便。为防止模具散热损失,建议在模具外侧(挂接于成型机处)加装石棉板等亲隔热板。
7.喷嘴(NOZZLE)
使用开放型喷嘴可进行成型,但为了防止喷嘴溢流建议使用对闭式喷嘴,而喷嘴的加热器(HEATER)则以能单独控制者对于成型更为方便。喷嘴先端的口部用 2-3°的倒锥,直径为3-6φ为宜。防止溢流喷嘴阀(VALVE)的清洗很不易,必须拆开加以xx树脂,故建议使用专用喷嘴