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PA的性能和注塑加工工藝
返回列表 來(lái)源: 發(fā)布日期: 2022.11.11

PA— 聚酰胺、也稱(chēng)尼龍,是一大類(lèi)酰胺型聚合物的統(tǒng)稱(chēng)。最常見(jiàn)的有 PA6 、 PA66 、 PA1010 。最近,隨著 I T 業(yè)的發(fā)展,一種新型的聚酰胺 —PA46 的使用量劇增,它用于代替 LCP (液晶聚合物)生產(chǎn)電腦上的插件。由于 PA 具有良好的機(jī)械性能,韌性好、抗沖擊、耐磨、自潤(rùn)滑、阻燃、絕緣等特點(diǎn),所以被廣泛用于汽車(chē)、機(jī)械、電子、儀表、化工等多個(gè)領(lǐng)域,如齒輪、滑輪、軸承、葉輪、襯套、容器、刷子、拉鏈等。 

PA6 、 PA66 、 PA46 都屬脂肪族聚酰胺,是線(xiàn)性聚合物,其分子結(jié)構(gòu)中有極強(qiáng)極性的酰胺基,所以具有高度的結(jié)晶能力。PA 制品的性能依賴(lài)于其結(jié)晶形態(tài)及結(jié)晶度。而加工條件對(duì)結(jié)晶形態(tài)和結(jié)晶度有影響,加工條件不同, PA 制品的結(jié)晶變化可達(dá) 40% ,制品冷卻慢,結(jié)晶度高,且形成較大尺寸的結(jié)晶形態(tài)。吸水性對(duì)其結(jié)晶度也有影響。

另外, PA 在注塑加工過(guò)程中由于流動(dòng)、剪切作用會(huì)產(chǎn)生一定程度的取向,導(dǎo)致制品性能的各向異性,沿取向方向的強(qiáng)度優(yōu)于非取向方向,取向也有利于結(jié)晶過(guò)程的進(jìn)行,在模具設(shè)計(jì)時(shí)要考慮這個(gè)因素。

PA 的性能

? 物理性能  

無(wú)※、無(wú)味、不霉?fàn)€、外觀(guān)為半透明或透明,乳白色或淡黃色,密度 1.04-1.36 ,燃燒時(shí)放出特殊的蛋白味,火焰為藍(lán)色上端呈黃色。   

? 機(jī)械性能  

剛韌性好,耐反復(fù)沖擊震動(dòng),使用溫度為 – 40-100 ℃,耐摩擦、 耐磨耗、自潤(rùn)滑,但抗蠕變性差,尺寸穩(wěn)定性較差,可以通過(guò)加入玻璃纖維增強(qiáng)或與其他材料共混來(lái)克服此缺點(diǎn)。 

? 耐化學(xué)品性能及耐候性  

PA 的有機(jī)溶劑很少,乃化學(xué)性能良好, PA 的有機(jī)溶劑是甲酸、酚類(lèi)化合物。不同濃度的無(wú)機(jī)酸、堿、鹽均可導(dǎo)致 PA 溶脹、溶解或水解。在不受陽(yáng)光照射的條件下,其耐老化性能良好,但在熱作用、光照、輻射條件下老化快、制品變色、性能下降。   

? 加工性能  

易吸濕,成型前必須進(jìn)行干燥。 

熔點(diǎn)高,熔限窄,熔點(diǎn)分別為:PA6 :215 ℃ , PA66:255℃ , PA46:290℃。 

PA熔體粘度具有較高的溫度敏感和剪切敏感,熔體粘度低,流動(dòng)性好。   

PA熔融狀態(tài)的熱穩(wěn)定性較差,高溫下易分解。 

熔體的冷卻速度對(duì)制品的結(jié)構(gòu)和性能有明顯的影響。   

成型過(guò)程伴隨結(jié)晶產(chǎn)生,收縮率大。   

成型設(shè)備與模具    

注塑機(jī)的選用    

螺桿與機(jī)筒  

由于 PA 具有韌性、自潤(rùn)滑性、進(jìn)料困難、剪切生熱大、熔點(diǎn)高、熔融速度快、易分解等特點(diǎn)。要求螺桿具備壓縮排氣集中,吃料能力強(qiáng),驅(qū)動(dòng)力大,耐磨性好。因此, PA 注塑加工的塑化系統(tǒng)為:螺桿的加料段較長(zhǎng),加料段的螺槽較深,壓縮段、均化段較短,機(jī)筒加料段處拉槽,加大油馬達(dá)的功率,螺桿帶有高效的止逆環(huán)。   

? 射嘴    

由于 PA 在熔融狀態(tài)下粘度低,流動(dòng)性好,機(jī)筒內(nèi)也不可避免留有部分殘余壓力,如果采用開(kāi)放式射嘴,開(kāi)模取出制品時(shí)熔體會(huì)從射嘴處流出(即流涎現(xiàn)象),既浪費(fèi)材料又影響正常生產(chǎn),故需采用自鎖式射嘴,常用彈簧針閥式射嘴。   

? 產(chǎn)品造性與模具設(shè)計(jì)    

壁厚在保證制品性能的前提下,盡可能取小值,制品越厚,收縮越大,強(qiáng)度不夠,可以增加加強(qiáng)筋。制品收縮率大,易脫模,脫模斜度為 40 ′ -1゜40′。   

? 流道與澆口  

流道直徑Ф 3-6 mm,澆口直徑為壁厚的2/3-3/4。但不得小于0.8mm。澆口太小會(huì)使熔體剪切過(guò)熱而降解,影響制品性能。   

? 嵌件  

尼龍的熱膨脹系數(shù)比鋼大9-10倍,比鋁大4-5倍,金屬嵌件妨礙尼龍的收縮,產(chǎn)生較大的應(yīng)力,可能引起開(kāi)裂,要求嵌件周?chē)暮穸炔恍∮谇都饘俚闹睆匠叽纭?nbsp;  

? 排氣  

PA 的粘度小,高壓注射下,充???,如果氣體不能及時(shí)排出,制品容易產(chǎn)生氣泡、灼傷等缺陷,模具必須開(kāi)設(shè)排氣孔或排氣槽,一般開(kāi)在澆口的對(duì)面,排氣孔直徑為Ф1.5-1mm,排氣槽深度小于0.03 mm。   

? 成型工藝  

1、原材料的準(zhǔn)備  

因 PA 易吸濕,吸濕后對(duì)加工過(guò)程有影響,如熔體粘度下降,制品表面有氣泡、銀紋等。而且制品的力學(xué)性能也明顯下降。因此,成型前必須進(jìn)行干燥處理。又 PA 在高溫下易被氧化而變色和降解,所以,最好采用真空干燥,但在沒(méi)有真空干燥條件下,也可采用常壓熱風(fēng)干燥。

真空干燥溫度為 85-95 ℃,時(shí)間4-6H,熱風(fēng)干燥為:溫度:90-100℃,時(shí)間8-10H,干燥后的PA 料不宜長(zhǎng)時(shí)間放置在空氣中(不超過(guò)1-3H)。   

2、成型溫度  

機(jī)筒溫度的選擇,以 PA 的熔點(diǎn)為主要依據(jù),同時(shí)與注塑機(jī)的類(lèi)型、制品的形狀、、尺寸有關(guān)。一般在 220-320 ℃, PA6:220-300℃;PA66:260-320℃,因PA 的加工溫度較窄,故機(jī)筒溫度必須嚴(yán)格控制,以免熔料降解而使制品變壞。

機(jī)筒溫度的設(shè)置對(duì)塑料的塑化和熔膠的快慢影響較大, 機(jī)筒的中段溫度要高于熔點(diǎn) 20--40 ℃、低于分解溫度 20-30℃,前段溫度比中段溫度低5-10℃,后段(加料段)溫度比中段溫度低20-50℃;加料口處冷卻必須有效;如果中段溫度太低,螺桿轉(zhuǎn)速過(guò)快,可能會(huì)出現(xiàn)卡※現(xiàn)象,后段溫度過(guò)高,會(huì)影響輸送能力,螺桿吃料慢,影響生產(chǎn)效率。   

3、注射壓力  

注射壓力對(duì)PA的力學(xué)影響較小。注射壓力的選擇,主要依據(jù)注塑機(jī)的類(lèi)型、機(jī)筒溫度、制品形狀、尺寸、模具結(jié)構(gòu)、還取決于注射速度、注射時(shí)間、保壓時(shí)間等因素。   

4 、注射速度  

注射速度的選取與制品的壁厚、熔體的溫度、澆口的大小等有關(guān),對(duì)薄壁產(chǎn)品,注射速度可較快,而對(duì)厚壁產(chǎn)品則注射速度可較慢,熔體溫度高,注射速度注射速度要慢些,澆口尺寸小,注射速度不能太快,否則會(huì)因剪切過(guò)量引起熔體溫度過(guò)高而降解,導(dǎo)致制品變色和力學(xué)性能下降。注射速度太快,也會(huì)使制品出現(xiàn)氣泡、燒焦等缺陷。   

? 螺桿轉(zhuǎn)速  

適宜采用中速,轉(zhuǎn)速太快會(huì)因剪切過(guò)量而使塑料降解,導(dǎo)致制品變色和性能下降,轉(zhuǎn)速太慢,會(huì)影響熔膠的質(zhì)量,同時(shí)也會(huì)因熔膠時(shí)間長(zhǎng)而影響生產(chǎn)效率。   

? 背壓  

在保證制品質(zhì)量的前提下,背壓越低越好,高背壓會(huì)使熔體剪切過(guò)量而過(guò)熱降解。   

? 模具溫度    

模具溫度高,制品的硬度、密度、拉伸強(qiáng)度、彈性模量提高。 模具溫度與制品的性能要求有關(guān),對(duì)于要求伸長(zhǎng)率、透明性好的薄制品,模具溫度低些較好;而要求強(qiáng)度高、耐磨性好、使用變形小的厚制品,則模具溫度高些好。

具體如下: 

制品厚度 模具溫度:小于 3mm 20-40 ℃ , 3-6mm 40-60℃ , 6-10mm 60-90℃ , 大于10mm 100℃  模具溫度對(duì)制品的收縮率影響很大,模溫越高,收縮率越大,反之,收縮率小。   

? 成型周期  

主要取決于制品的壁厚,對(duì)薄壁制品,注射時(shí)間、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間都可以較短,而厚壁制品,為防止收縮變形、凹痕、氣泡等出現(xiàn),注射時(shí)間、保壓時(shí)間相應(yīng)加長(zhǎng),采用高模溫,冷卻時(shí)間應(yīng)較長(zhǎng)。 

? 制品后處理    

PA 在成型過(guò)程中分子取向,冷卻過(guò)程中的結(jié)晶,使制品存在一定的內(nèi)應(yīng)力,在以后的儲(chǔ)放或使用過(guò)程中,制品的尺寸和形狀會(huì)發(fā)生變化。因此需要進(jìn)行退火、調(diào)濕處理。   

? 退火  

使用溫度高于 80 ℃或精度要求高的制品,制品脫模取出后,放于油或石蠟中退火。退火溫度高于使用溫度 10-20℃,時(shí)間10-60分鐘。(視制品的厚度而定)    

? 調(diào)濕    

長(zhǎng)期在潮濕或是、水溶液中使用的制品,在成型過(guò)程中,制品取出后,放于沸水或醋酸鉀水溶液中 1-2天。   

? 機(jī)筒滯留時(shí)間  

在生產(chǎn)過(guò)程中,若膠溫度在300℃以上,要避免熔體在機(jī)筒內(nèi)滯留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(20分鐘),否則會(huì)過(guò)熱分解,使產(chǎn)品變色或變脆。若需臨時(shí)停機(jī)超過(guò)20分鐘,可把機(jī)筒溫度降至200℃。長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)時(shí),必須使用粘度較高的聚合物來(lái)清洗機(jī)筒,可以用HDPE或PP來(lái)清洗。

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