聚苯硫醚PPS注塑加工工艺

聚苯硫醚PPS加工注塑工艺
聚苯硫醚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，口服无毒，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
· 料筒温度：为防止物料氧化变色，温度不宜过高，流动性以能满足顺利充满模腔即可，模温通常为310-340℃，大制件采用较低的料筒温度，小制件采用较高的料筒温度。
· 料嘴温度：以保持物料良好的流动性而又不流延为宜。
· 模具温度：通常以140-170℃为宜。
· 注射压力：PPS制品以高注射压力为佳，特别是复杂、薄壁件，且注射压力的增加，对成型带来的负面影响较小。注射压力通常为80-150Mpa。
· 注射速度：注射速度越快，制品表面光泽越好，但容易发生产品翘曲、溢边和烧焦等现象，故一般使用中等注射速度。
· 保压压力：为防止内应力产生，保压压力应尽量低，以制品不出现气泡、凹陷、缺料等缺陷为判断标准。
· 背压：为获得品质稳定的制品，需一定的背压，通常为0.3-0.8MPa。
· 螺杆转速：PPS注射成型时螺杆转速一般为40-110rPM，而高循环成型时虽可采用220rPM以上，但此时树脂因剪切易发热，故需同时降低料筒温度。另外，高剪切速率将导致填充纤维断裂增加，对制品性能不利。
· 成型周期：在厚壁成型时，为提高结晶度，获得好的力学性能，需适当延长冷却时间；薄壁成型的周期通常为20-30秒。
· 制品脱模：PPS本身由于具有脱模性，通常不用或小用脱模剂，若用，可选择硬脂酸锌，氟系及有机硅类脱模剂。 · 成型后的清洗：清洗通常使用低熔融指数（约0.2-0.5）的聚乙烯较为经济。
· 再生料的使用：再生料使用比例依所要求成型制品性能而定，一般再生料的使用比例不超过30%。
· 制品的退火处理：对于低温成型的制品为提高其性能，消除内应力以及保持产品性能及尺寸稳定性，可将制品进行退火处理，条件通常为200-240℃，2-4小时。需注意退火会造成制品因结晶化而导致的再收缩并造成产品尺寸变化。
· 干燥条件：建议的干燥温度为150-160°C，为期2-3小时
· 成型收缩率：0.7% 加工工艺对性能的影响：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。成型收缩率与模具温度的关系(R-4) 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°)。结晶化导致的最大影响为：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，其它各种的最大壁厚应不超出7-10mm，并厚度均为宜。至于壁厚时，请使用A-100，A-200。成型收缩率温度的关系(R-4) 成型品壁厚与成型收缩率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(最好是玻纤增强的)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，最后应当用不含填充的树脂进行清洗。干燥建议的干燥温度为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。若使用除湿干燥机，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。
PPS的模具设计要点
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%)。方向成型收缩率(cm/cm) 流动方向低温 1/1000-3/1000 垂直于流动方向低温 4/1000-8/1000 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，对此若使用电棒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，必须拆开加以清除树脂，故建议使用专用喷嘴