理论教育 其他重要非结晶性材料微孔成型技术探析

其他重要非结晶性材料微孔成型技术探析

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:还有很多非结晶性材料已成功用于微孔注射成型。其加工窗口比大多数工程塑料都宽得多,尽管成型温度高达400℃,但微孔成型很容易。微孔成型的优势之一是加工过程中Ultem与气体的混合物的黏度很低,因此,Ultem材料微孔成型时注射压力低于传统注射成型。而且,微孔成型时仍需将其在150℃下干燥4h。

其他重要非结晶性材料微孔成型技术探析

还有很多非结晶性材料已成功用于微孔注射成型。下面介绍了几种非结晶性材料,其加工数据和材料性能数据都适用于工业应用。

1.高抗冲聚苯乙烯(PS-HI)的微孔成型

很明显,图3-2中PS-HI的泡孔结构不如图1-1中GPPS的,但与图3-1批处理工艺所得PS-HI的泡孔结构类似,只不过泡孔尺寸比较大。PS-HI中的橡胶相尺寸和形态都会显著影响最终泡孔的形态结构。图3-1所示注塑件表面质量不如图3-2所示的注塑件,强度下降也很大。

2.聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的微孔成型

PMMA是一种透明度高、透光率优异的材料,耐紫外线照射,密度也低,非常适合用作光学部件。PMMA也是一种好的微孔成型用材料,N2和CO2都已成功用作其发泡剂。N2在PMMA中的典型用量为0.6%~0.8%(质量分数),如果泡孔结构需要改善,注射成型时N2的最大用量可达1%。然而,N2用量高时注塑件的表面质量很差。批处理时CO2在PMMA中的最大用量为13%(质量分数),注射成型时为8%(质量分数)。很明显,批处理工艺中气体在PMMA中的最大吸收量高于注射成型中扩散进PMMA中的最大气体量,这是因为气体在注射成型中的计量时间受到限制。

发泡和未发泡PMMA注塑件之间没有明显的外观差异。发泡注塑件会变白,因此只适用于对透明度没有要求的制品。

3.聚砜(PSU)的微孔成型

实验表明,PSU已经成功用于微孔注射成型。主要有4种不同的砜:标准砜、聚芳基、聚醚基和聚苯基。市场上成功商业化的PSU品种之一是4,4′-二氯二苯砜和双酚A基聚(芳基醚砜),是联碳公司1965年以Bakelite聚砜推出的,商标为Udel®,是一种通用注射成型级树脂。其主链最明显的特征是具有二亚苯基砜基团,预测其具有优异的耐热性和抗氧化性,甚至在高温下也能保持高硬度。

聚合物主链的柔韧性有望赋予其韧性,这是醚键和异丙撑键适度增强的结果,可以改善其加工性能;醚键还有助于提高其热稳定性。(www.daowen.com)

PSU会吸收少量水分,虽然水分不能从化学结构上使聚砜分解,但会使其发泡、在注塑件上产生银纹。解决这一问题的方法是在微孔注射成型之前将水分含量减少至0.05%(质量分数)以下,因为水分引起的发泡会产生大孔而不是微孔。

PSU线形尺寸的增加与所吸收的水分含量成正比,水分每增加0.1%(质量分数),其尺寸就会加大0.012%[22]

与所有芳香族聚合物一样,PSU的耐紫外线(UV)性差,但着色和填充的PSU树脂有助于改善其UV稳定性。例如,炭黑能改善其UV稳定性,已经成功用其作太阳能集热器的吸收板。另外,炭黑在微孔成型中也起到了优异成核剂的作用。

PSU的流变性能与PC类似,其玻璃化转变温度高,而且PSU和PC都对剪切不敏感,因此,高的成型温度是降低黏度、顺利成型的有效方法。已经发现,微孔成型时充足的气体扩散到了熔融PSU中,进而降低了成型温度和注射压力

4.聚醚酰亚胺(PEI)

PEI是一种高性能非结晶性热塑性材料,由有规律重复的醚键和酰亚胺键构成。芳香酰亚胺单体赋予其硬度,而醚键使其具有优异的熔体流动性和加工性能。PEI是一种很好的工程塑料,能够满足电气/电子、运输和工业市场应用的高难度设计要求。通用电气公司(现Sabic创新塑料公司)已将其商业化,商标为Ultem®[22]

Trexel公司于1999年将Ultem®材料成功用于微孔成型实验,自此,很多公司都开始使用Ultem®,因为它是一种使用广泛、性能优异的工程材料。其加工窗口比大多数工程塑料都宽得多,尽管成型温度高达400℃,但微孔成型很容易。即使成型温度很高,但其黏度也很高,与聚碳酸酯、聚砜类似。微孔成型的优势之一是加工过程中Ultem®与气体的混合物的黏度很低,因此,Ultem®材料微孔成型时注射压力低于传统注射成型。而且,微孔成型时仍需将其在150℃下干燥4h。如果成型周期长,微孔注射成型时最好使用料斗干燥器

Ultem®材料的另一个独特性能是不需要添加阻燃剂、稳定剂就具有优异的阻燃性和UV稳定性。换句话说,也就是它可以在无有害腐蚀剂的低腐蚀性环境中成型加工。高热变形温度和稳定的电性能也是其所具有的特殊性能。一般来说,Ultem®是一种比较昂贵的材料,微孔成型可以控制泡孔结构,节省材料,且性能并没有明显降低。

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