为什么pc材料注塑后会裂

如题所述

一方面可能是强度韧性不佳,另一方面可能是因为应力没有完全释放.塑料制品的退火处理是指塑料在料筒里塑化不均或者产品在模腔内冷却速度不均而引起产品内应力的存在导致产品在以后有变形.开裂.老化等原因。退火处理是在产品在室内，用热液体介质如热水，热矿物油，热甘油等液体，加热到比产品使用温度高20-35度或者比产品的热变形温度低25-35度的温度下，将产品放进去，退火的时间长短要视产品的壁厚而定，越厚的壁要退火的时间越长。要注意，经退火的产品拿出热液体后要摆平让它自然冷却，不可以用冷水采取速冷的方法。退火的产品一般为PC，PS等塑料，对于POM，PVC等塑料就不用退火处理的

聚碳酸酯（PC）是一种无色透明的工程塑料，具有极高的冲击强度，宽广的使用温度范围，良好的抗蠕变性、电绝缘性和尺寸稳定性；缺点是对缺口敏感、耐环境应力开裂性差，成型带金属嵌件的制品较困难。
聚碳酸酯，英文名Polycarbonate, 简称PC。PC是一种无定型、无臭、无毒、高度透明的无色或微黄色热塑性工程塑料，具有优良的物理机械性能，尤其是耐冲击性优异，拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高；蠕变性小，尺寸稳定；具有良好的耐热性和耐低温性，在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能，尺寸稳定性，电性能和阻燃性，可在 -60~120℃下长期使用；无明显熔点，在 220-230℃呈熔融状态；由于分子链刚性大，树脂熔体粘度大；吸水率小，收缩率小，尺寸精度高，尺寸稳定性好，薄膜透气性小；属自熄性材料；对光稳定，但不耐紫外光，耐候性好；耐油、耐酸、不耐强碱、氧化性酸及胺、酮类，溶于氯化烃类和芳香族溶剂，长期在水中易引起水解和开裂，缺点是因抗疲劳强度差，容易产生应力开裂，抗溶剂性差，耐磨性欠佳。
物化性能
PC塑料的工艺特点如下：
①属无定型塑料，Tg为149～150℃；Tf为215～225℃；成型温度为250～310℃；相对平均分子质量为2～4万。
②热稳定性较好，并随相对分子质量的增大而提高。
③流变特性接近牛顿液体，表观粘度受温度的影响较大，受剪切速率的影响较小，随相对平均分子质量的增大而增大。无明显的熔点，熔体粘度较高。PC分子链中有苯环，所以，分子链的刚性大。
④PC的抗蠕变性好，尺寸稳定性好；但内应力不易消除。
⑤PC高温下遇水易降解，成型时要求水分含量在0.02％以下。
⑥制品易开裂。

在成型前，PC树脂必须进行充分干燥。干燥方法可采用沸腾床干燥(温度120～130℃，时间1～2h)、真空干燥(温度110℃，真空度96kPa以上、时间10～25h)、热风循环干燥(温度120～130℃，时间6h以上)。为防止干燥后的树脂重新吸湿，应将其置于90℃的保温箱内，随用随取，不宜久存。成型时料斗必须是密闭的，料斗中应设有加热装置，温度不低于100℃、对无保温装置的料斗，一次加料量最好少于半小时的用量，并要加盖盖严。

判断干燥效果的快速检验法，是在注塑机上采用“对空注射”。如果从喷嘴缓慢流出的物料是均匀透明、光亮无银丝和气泡的细条时，则为合格。此法对一般塑料均适用。

PC的熔体粘度比PA、PS、PE等大得多，流动性较差。熔体的流动特性接近于牛顿流体，熔体粘度受剪切速率影响较小，而对温度的变化十分敏感，因此，成型时只要调节加工温度，就能有效地控制PC的表现粘度。

成型温度的选择与树脂的相对平均分子质量及其分布、制品的形状与尺寸、注塑机的类型等有关，一般控制在250～310℃范围内。注塑用料，宜选用相对平均分子质量稍低的树脂，MFR为5～7g/10min；对形状复杂或薄壁制品。成型温度应偏高，为285～305℃；而厚壁制品，成型温度稍低，为250～280℃。不同的注塑机，成型温度也不一样。螺杆式为260～285℃，柱塞式为270～310℃。料筒温度的设定是用前高后低的方式，靠近料斗一端的后料筒温度要控制在PC的软化温度以上，即大于230℃，以减少物料阻力和注射压力损失。尽管提高成型温度有利熔体充模。但不能超过230℃，否则，PC会发生降解，使制品颜色变深，表面出现银丝、暗条、黑点、气泡等缺陷，同时，物理力学性能也会显著下降。

喷嘴温度为260～310℃，两种类型的注塑机喷嘴的温度控制有所不同。

模具温度对制品的力学性能影响很大。随着模温的提高．料温与模温间的温差变小，剪切应力降低，熔体可在模腔内缓慢冷却，分子链得以松弛，取向程度减小，从而减少了制品的内应力，但制品的冲击强度、伸长率显著下降，同时会出现制品脱模困难。脱模时易变形，并延长了成型周期，降低生产效率；而模温较低，又会使制品的内应力增加。因此，必须控制好模温。通常，PC的模温为80～120℃。普通制品控制在80～100℃，而对于形状复杂、薄壁及要求较高的制品，则控制在100～120℃，不允许超过其热变形温度。

成型PC厚壁制品时，模具温度的控制显得特别重要。例如，在成型简支梁冲击试验样条(厚度为10mm)时，如果模具不进行控制温度，则成型的样条内部缩孔很多，也很大。此时，模具如果没有设置加热装置，则可采用简易的方法将模具主流道加热。该简易的方法就是在一根铁丝上系上棉花球，蘸上工业酒精，加热主流道，这样，虽不能消除缩孔，但缩孔的数量大为减少。程度大为减轻。当然．这是一种没有办法的办法，是一种土办法，不推荐使用。因为这样，容易使模具主流道变形和氧化。

尽管注塑时注射压力对熔体强度和流动性影响较小，但由于PC熔体粘度高、流动性较差，因此，注射压力不能太低，一般控制在80～120MPa，采用柱塞式注塑机时，注射压力应为100～150MPa；而对于薄壁长流距、形状复杂、浇口尺寸较小的制品，为使熔体顺利、及时充模，注射压力要适当提高至120～150MPa。PC注塑工艺控制的总的原则是：高料温，低压力。

保压压力大小和保压时间长短直接影响制品的质量。保压压力过小，则补缩作用小，制品内部会因收缩而形成气泡，制品表面也会出现凹痕；保压压力过大。在浇口周围易产生较大的内应力。保压时间长，制品尺寸精度高、收缩率低、表面质量良好，但增加了制品中的内应力，延长了成型周期。保压压力为80～100 MPa。如前所述方法——用火加热主流道，延长浇口中熔体的凝固时间，以增加补缩作用。PC注射成型时，可提高背压压力。

注射速率对制品的性能影响不大。但从成型角度考虑，注射速率不宜太慢，否则进入模腔内的熔体易冷凝而导致充模不足，即使充满了，制品表面包易出现波纹、料流痕等缺陷；注射速率也不宜太快，以防裹入空气和出现熔体破裂现象。生产中，一般采用中速或慢速，最好采用多级注塑。注塑时，速度没定为慢→快→慢，这样可大大提高制品质量。

螺杆转速不可太高，一般为30～60 r/min。嵌件需预热到200℃，至少也要有120℃，一般为110～130℃。再生料的再生次数不超过3次，用量为20％左右。

PC是透明性塑料，成型时一般不推荐使用脱模剂，以免影响制品透明度。对脱模确有困难的制品，可使用硬脂酸或硅油类物质作脱模剂，但用量要严格控制。

PC制品中应尽量避免使用金属嵌件。若确需使用金属嵌件时，则必须先把金属嵌件预热至200℃左右后，再置人模腔中进行注塑，这样可避免因膨胀系数的悬殊差别，在冷却时发生收缩不一致而严生较大的内应力，使制品开裂。

减小内应力的方法，除了在制品造型设计时避免缺口、锐角、厚薄悬殊以及采用正确的成型工艺参数等外，最好是对制品进行热处理，热处理温度控制在125～135℃(树脂Tg以下10～20℃)，处理时间为2h左右，制品越厚处理时间越长。一般壁厚小于5mm的制品，时间为8h；大于20mm的制品、时间为24h。

制品的内应力大小可通过偏振光检验法和溶剂浸渍法。偏振光检验法适用各种透明制品，它是利用PC的透明性，把制品置于偏振光镜片之间，从镜上观察制品表面彩色光带面积，以彩色光带面积的大小来确定制品内应力大小，如果观察到的彩包光带面积大，说明制品内应力大；溶剂浸渍法是工厂中普遍采用的一种检测手段，该法是将PC制品浸入某些溶剂(如苯、四氯化碳、环己烷、乙醇、甲醇等)之中，以制品发生开裂破坏所需的时间，来判断应力的大小，时间越长则应力越小。如果浸渍5～15 s就开裂，说明内应力很大；如果浸渍1～2min不出现裂纹，说明内应力很小，这种制品在使用过程一般不会开裂。

注塑工艺
干燥处理：PC材料具有吸湿性，加工前的干燥很重要。建议干燥条件为100C到200C，3~4小时。加工前的湿度必须小于0.02%。
熔化温度：260~340C。
模具温度：70~120C。
注射压力：尽可能地使用高注射压力。
注射速度：对于较小的浇口使用低速注射，对其它类型的浇口使用高速注射。
应用范围
PC可注塑、挤出、模压、吹塑、热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工，最重要的加工方法是注塑。成型之前必须预干燥，水分含量应低于0.02%，微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽，银丝和气泡，PC在室温下具有相当大的强迫高弹形变能力。冲击韧性高，因此可进行冷压，冷拉，冷辊压等冷成型加工。挤出用PC分子量应大于3万，要采用渐变压缩型螺杆，长径比1：18~24，压缩比1：2.5，可采用挤出吹塑，注-吹、注-拉-吹法成型高质量，高透明瓶子。PC合金种类繁多，改进PC熔体粘度大（加工性）和制品易应力开裂等缺陷，PC与不同聚合物形成合金或共混物，提高材料性能。具体有PC/ABS合金，PC/ASA合金、PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/弹性体共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等，利有两种材料性能优点，并降低成本，如PC/ABS合金中，PC主要贡献高耐热性，较好的韧性和冲击强度，高强度、阻燃性， ABS则能改进可成型性，表观质量，降低密度。PC的三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业，其次还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器材等。PC可用作门窗玻璃，PC层压板广泛用于银行、使馆、拘留所和公共场所的防护窗，用于飞机舱罩，照明设备、工业安全档板和防弹玻璃。 PC板可做各种标牌，如汽油泵表盘、汽车仪表板、货栈及露天商业标牌、点式滑动指示器， PC树脂用于汽车照相系统，仪表盘系统和内装饰系统，用作前灯罩，带加强筋汽车前后档板，反光镜框，门框套、操作杆护套、阻流板、PC被应用用作接线盒、插座、插头及套管、垫片、电视转换装置，电话线路支架下通讯电缆的连接件，电闸盒、电话总机、配电盘元件，继电器外壳， PC可做低载荷零件，用于家用电器马达、真空吸尘器，洗头器、咖啡机、烤面包机、动力工具的手柄，各种齿轮、蜗轮、轴套、导规、冰箱内搁架。PC是光盘储存介质理想的材料。PC瓶（容器）透明、重量轻、抗冲性好，耐一定的高温和腐蚀溶液洗涤，作为可回收利用瓶（容器）。PC及PC合金可做计算机架，外壳及辅机，打印机零件。改性PC耐高能辐射杀菌，耐蒸煮和烘烤消毒，可用于采血标本器具，血液充氧器，外科手术器械，肾透析器等，PC可做头盔和安全帽，防护面罩，墨镜和运动护眼罩。 PC薄膜广泛用于印刷图表，医药包装，膜式换向器。

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