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PPS注塑制品三種常見缺陷分析及解決方法
????????聚苯硫醚，全稱為聚次苯基硫醚，英文名稱polyphenyleneSulfide(簡稱PPS)，是分子主鏈上帶有苯硫基的熱塑性工程塑料。
????????聚苯硫醚耐熱性優(yōu)良，長期使用溫度在200℃;耐化學(xué)藥品性好，具有近似聚四氟乙烯的優(yōu)異化學(xué)性能;還具有特殊的剛性，良好的與各種填料及其它高分子材料的共混性。目前，它是耐高溫工程塑料中價格最低而又能以一般熱塑性塑料加工方法成型的品種。
????????聚苯硫醚是以苯環(huán)和硫原子交替排列構(gòu)成的線型高分子化合物，由于苯環(huán)的剛性結(jié)構(gòu)軟性的硫醚鍵連結(jié)起來，使其具有優(yōu)良的耐熱性、阻燃性、耐介質(zhì)性以及與其它無機填料的良好親和性。但未改性聚苯硫醚的抗張強度、抗彎強度僅屬中等水平，伸長率和沖擊強度也較低。
????????因此，聚苯硫醚常采用玻璃纖維以及其它無機填料增強填充改性，使其在保持耐熱性、阻燃性和耐介質(zhì)性的同時，進一步提高物理機械性能。
????????現(xiàn)就幾種較常見的制品缺陷來加以分析和探討。
????????一、制品耐溫低，變色，出現(xiàn)變黑，黃紋及黑點
????????由于聚苯硫醚共混性好，具有極好的剛性，通過添加玻璃纖維，其剛性能進一步提高。PPS的耐熱性很好，通常注射料筒溫度設(shè)定在280～340℃，生產(chǎn)的產(chǎn)品耐溫都在200℃以上長期使用溫度，可為什么在生產(chǎn)一些電器制品時，經(jīng)常會出現(xiàn)變色現(xiàn)象呢?
????????這是因為現(xiàn)在市場競爭激烈，為了降低生產(chǎn)成本，有些廠家生產(chǎn)中低檔制品時使用再生料(回收料)，添加一些其他材料，自己加入阻燃劑、填充劑等配混的料。由于這些料品流駁雜，而塑化要求比較高，工藝方面控制比較困難，從而出現(xiàn)這樣那樣的問題。
????????PPS其熔點(282～285℃)添加的材料熔化溫度相差太大，造成添加的材料燒傷、氣化、碳化、顏色變色變黑，出現(xiàn)有黃紋及黑點現(xiàn)象。
????????針對上述現(xiàn)象，需從以下幾個方面進行考慮和尋找解決方法：
????????1. 原料：
????????如果在生產(chǎn)過程中一直有變色現(xiàn)象，就需首先檢查用料是否有問題，比如摻雜了其它料及異物來的新材料是否存在質(zhì)量問題，使用的回收料是否合格，配混料是否配方配法正確等，一一排除后，再檢查其它原因。
????????2. 工藝條件方面：
????????主要考慮熔融溫度，一般要逐段降低料筒溫度，特別是前兩段的溫度，而且針對不同的材料使用不同的溫度，如尼龍共混改性聚苯硫醚;可顯著提高沖擊強度。雖然聚苯硫醚和尼龍兩者的熔融溫度和熱分解溫度相差懸殊，親和性不夠理想，但它們在較高溫度下卻能產(chǎn)生十分優(yōu)良的熔混效果。溫度從料筒到噴嘴分段控制，依次為260℃、280℃、300℃、310℃。
????????PC聚碳酸酯、PPO聚苯醚、PTFE聚四氟乙稀、PI聚酰亞胺等等共混改性聚苯硫醚各種規(guī)格的材料，料筒加熱溫度都有差異。當然，成型溫度的最終選定還要綜合考慮制品形狀、尺寸、模具結(jié)構(gòu)、制品性能要求等方面。
????????另外，若螺桿轉(zhuǎn)速太快、背壓太高、注射速率太快，以及噴嘴孔徑、澆道、澆口尺寸太小等都會使熔體產(chǎn)生高的剪切熱，造成PPS出現(xiàn)熔體破裂現(xiàn)象，而且易使模腔內(nèi)氣體不能及時排出，造成制品局部灼傷而變黑。
????????3. 用料、操作方法方面：
????????若一開機就發(fā)現(xiàn)有黑點，這多半與料筒存料有關(guān)，故須注意操作方式方法，當開機前料筒所存料為PPS時，要用新料在成型溫度下將料筒清洗3～4次(對空注射)。如果所存料為別的料，特別是熱穩(wěn)定性差的料如PVC、POM等，這就要求在開機時不能升高溫度，而且不能用PPS清洗料筒，只能在較低溫度下用熱穩(wěn)定性好的料如PS聚苯乙烯、PE聚乙烯等清料。
????????清洗干凈后，再把料筒溫度升至PPS正常加工溫度，然后用PPS料清洗一下，方可進行加工。在加工過程中，若需臨時中止生產(chǎn)，則需將料筒溫度降到280℃以下保溫，(因PPS的熔化溫度為280℃)，以免時間過長物料分解而變色。
????????二、制件表面質(zhì)量不好，光潔度差，玻纖外露
????????出現(xiàn)以上幾個方面的問題，其主要原因是模具溫度偏低，造成制件表面質(zhì)量不好。
????????由于聚苯硫醚是結(jié)晶性高分子化合物，模具溫度對聚苯硫醚制件性能有明顯影響。
????????制件因驟然冷卻而得不到充分結(jié)晶，從而使其機械強度、材料的耐熱性有所下降;模溫提高，制件結(jié)晶性隨之而提高，剛性也同時提高。
????????PPS注塑件的結(jié)晶狀況受熔體冷卻速率的影響。熔體冷卻速度快，PPS粘度大幅增加導(dǎo)致鏈段活動性降低，鏈段重排跳進晶格的極遇變小,結(jié)晶受到限制甚至不能很好地結(jié)晶，結(jié)晶度小;當熔體冷卻速度慢則來得及結(jié)晶，結(jié)晶在很大程度上不斷擴大，模溫提高，制件結(jié)晶性隨之而提高。
????????1.在通常情況下，模具溫度均應(yīng)控制在120℃以上，為什么要進行模具加熱?
????????因為模具溫度在38℃成型的聚苯硫醚制件結(jié)晶度小于5%,可以說零件雖然基本成型了，但零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)還沒有達到要求。要想提高零件結(jié)晶度，必須進行后處理，在204℃下熱處理30min，其結(jié)晶度可提高到60%，所以在注射成型工藝細則中規(guī)定，工序熱處理：制品要求在48小時內(nèi)進行處理。
????????將制品放入烘箱中，其厚度不超過制品的三倍，在1小時內(nèi)室溫升止200℃，保持2小時后，(零部件比較大時，時間向后延緩)切斷電源隨烘箱冷卻止室溫，取出制品。但是要說明模具溫度偏低成型的制品。
????????表面光潔度不夠好，形成亞光對要求表面光潔度不高的零部件，基本能滿足要求。(注：要求零部件表面光潔度高的，模具溫度均應(yīng)控制在120℃以上。)
????????2.模具型腔表面光潔度不高，也是零部件表面光潔度不高的原因之一
????????要求表面光潔度高的零部件，模具型腔拋光、鍍烙再拋光直至達到使用要求。
????????三、制件開裂等現(xiàn)象
????????這主要是由于制品內(nèi)部存在內(nèi)應(yīng)力的緣故。
????????內(nèi)應(yīng)力，是指在沒有外力的情況下，塑料內(nèi)部由于成型不當、溫度變化等原因所產(chǎn)生的應(yīng)力，其本質(zhì)是塑料分子高彈變形被凍結(jié)在制品內(nèi)而形成的。
????????塑料制品的內(nèi)應(yīng)力可影響制品的力學(xué)性能和使用性能，如產(chǎn)生翹曲、變形甚至細小裂縫：內(nèi)應(yīng)力還會使注塑制品在流動方向上顯示出較高的力學(xué)性能，而垂直于流動方向的強度則較低,使制品性能不均勻，從而影響制品的使用。特別是當制品受熱或與特殊溶劑接觸時將會加速開裂。
????????PPS制品的內(nèi)應(yīng)力是由取向應(yīng)力和溫度應(yīng)力引起的，有時也與脫模不當有關(guān)。
????????1.取向應(yīng)力
????????注射制品內(nèi)部大分子取向后易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，造成應(yīng)力集中。
????????在注射成型時熔體(料)迅速冷卻，在較低溫度下熔體粘度較高，取向的分子不能充分松弛，如此產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力對零件的力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性都有影響。所以熔體溫度(料筒溫度)對取向應(yīng)力的影響最大，提高熔體溫度(料筒溫度)對熔體粘度下降，因而剪切應(yīng)力和取向應(yīng)力降低。
????????① 在高的熔體溫度(料筒溫度)下取向應(yīng)力的松弛程度較大，但當粘度降低時，注射機螺桿傳遞到模具型腔的壓力增大，可能使剪切速率提高，導(dǎo)致取向應(yīng)力增大。
????????② 保壓時間太長，取向應(yīng)力增大：提高注射機壓力同樣會因剪切應(yīng)力和剪切速率的增加而引起取向應(yīng)力增大。
????????③ 注塑制品厚度對內(nèi)應(yīng)力也有影響，取向應(yīng)力隨注塑制品厚度的增加而降低，因為厚壁注塑件冷卻緩慢，熔體在模腔內(nèi)冷卻、松弛時間較長，取向分子有充足的時間回到無規(guī)狀態(tài)。
????????④ 若模具溫度高，熔體冷卻緩慢，可使取向應(yīng)力減少。
????????2. 溫度應(yīng)力
????????塑料在注塑時熔體溫度(料溫)和模具溫度之間溫差很大，這使靠近模壁的熔料冷卻較為迅速，因而產(chǎn)生了在制品體積內(nèi)分布不均勻的應(yīng)力。
????????① 由于PPS的比熱容較大，導(dǎo)熱系數(shù)小，制品表面層比內(nèi)層冷卻快得多，制品表面所形成的凝固殼層會阻礙內(nèi)部繼續(xù)冷卻時的自由收縮，其結(jié)果引起制品內(nèi)部產(chǎn)生拉伸應(yīng)力、而在外層則產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。
????????② 熱塑性塑料由收縮產(chǎn)生的應(yīng)力越大，則材料在模內(nèi)因壓實作用所產(chǎn)生的應(yīng)力越低，即保壓時間短，保壓壓力低，可很好地減小向應(yīng)力。
????????③ 制品的形態(tài)和尺寸對內(nèi)應(yīng)力也有很大的影響。制品表面積與體積之比越大，表面冷卻越快，取向應(yīng)力、溫度應(yīng)力也越大。
????????④ 取向應(yīng)力主要產(chǎn)生在制品的表層內(nèi)，因此，可以認為取向應(yīng)力應(yīng)該隨制品的表面對其體積之比的增加而增大。
????????⑤ 若制品厚度不均勻或制品帶有金屬嵌件都容易產(chǎn)生取向應(yīng)力，所以嵌件和澆口都宜設(shè)置在制品厚壁處。
????????通過以上幾個方面分析，由于塑料的結(jié)構(gòu)特征及注塑工藝條件的限制，要完全避免內(nèi)應(yīng)力是不可能的，只能盡量減小內(nèi)應(yīng)力或盡量使內(nèi)應(yīng)力在制品內(nèi)分布均勻。
????????其方法是：
????????① 注射溫度對制品內(nèi)應(yīng)力大小影響很大，因此要適當?shù)靥岣吡贤矞囟?，保證物料塑化良好,使組分均勻以降低收縮率，減小內(nèi)應(yīng)力;提高模具溫度，使制品冷卻緩慢，以松弛取向分子，降低內(nèi)應(yīng)力。
????????② 過高的保壓時間太長壓力可使塑料分子取向作用増大而產(chǎn)生較大的剪切力，使塑料分子有序排列，制品取向應(yīng)力増大,因此,要盡量采用較低的注射壓力;若保壓時間太長，模內(nèi)壓力由于補壓作用而提高，熔料產(chǎn)生較高的受擠壓效應(yīng)，分子取向程度提高，使制品內(nèi)應(yīng)力増大，因此保壓時間不宜太長。
????????③ 注射速率對注塑件內(nèi)應(yīng)力的影響比溫度、壓力等因素要小得多，不過最好采用變速注射、即快速充模，當模腔充滿后改用低速，變速注射一方面充模過程快，減少熔接痕，另一方面低速保壓可減少分子取向。
????????④ 設(shè)計澆口位置，一般來說澆口位置都宜設(shè)置在制品厚壁處，扁平制品要用平澆口、扇形澆口;PPS材料不適應(yīng)潛伏式點澆口。頂出裝置應(yīng)設(shè)計成大面金屬面積頂出;脫模斜度要大。
????????⑤ 當制品帶有金屬嵌件時，嵌件需預(yù)先加熱(一般地要求加熱200℃左右),以防止金屬材料與塑料材料線膨漲系數(shù)不一致而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，過渡處需用圓弧過渡。
????????⑥ 出模后制品要在24小時內(nèi)進行后處理，消除內(nèi)應(yīng)力，熱處理的溫度為200℃左右，保溫時間2～3小時。其實質(zhì)是使塑料分子中的鏈段、鏈節(jié)有一定的活動能力，凍結(jié)的彈性變形得到松弛，取向的分子回到無規(guī)狀態(tài)。
