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PPS制件开裂的原因及解决办法

发布日期:2019-08-31阅读(次) 评论条) 我要举报

聚苯硫醚,全称为聚次苯基硫醚,英文名称polyphenyleneSulfide(简称PPS),是分子主链上带有苯硫基的热塑性工程塑料。

聚苯硫醚耐热性优良,长期使用温度在260℃;耐化学药品性好,具有近似聚四氟乙烯的优异化学性能;还具有特殊的刚性,良好的与各种填料及其它高分子材料的共混性。目前,它是耐高温工程塑料中价格最低而又能以一般热塑性塑料加工方法成型的品种。


PPS制件做出来开裂,主要是由于制品内部存在内应力的缘故。


内应力,是指在没有外力的情况下,塑料内部由于成型不当、温度变化等原因所产生的应力,其本质是塑料分子高弹变形被冻结在制品内而形成的。


塑料制品的内应力可影响制品的力学性能和使用性能,如产生翘曲、变形甚至细小裂缝:内应力还会使注塑制品在流动方向上显示出较高的力学性能,而垂直于流动方向的强度则较低,使制品性能不均匀,从而影响制品的使用。特别是当制品受热或与特殊溶剂接触时将会加速开裂。


PPS制品的内应力是由取向应力和温度应力引起的,有时也与脱模不当有关。


1.取向应力


注射制品内部大分子取向后易产生内应力,造成应力集中。


在注射成型时熔体(料)迅速冷却,在较低温度下熔体粘度较高,取向的分子不能充分松弛,如此产生的内应力对零件的力学性能和尺寸稳定性都有影响。所以熔体温度(料筒温度)对取向应力的影响最大,提高熔体温度(料筒温度)对熔体粘度下降,因而剪切应力和取向应力降低。


① 在高的熔体温度(料筒温度)下取向应力的松弛程度较大,但当粘度降低时,注射机螺杆传递到模具型腔的压力增大,可能使剪切速率提高,导致取向应力增大。


② 保压时间太长,取向应力增大:提高注射机压力同样会因剪切应力和剪切速率的增加而引起取向应力增大。


③ 注塑制品厚度对内应力也有影响,取向应力随注塑制品厚度的增加而降低,因为厚壁注塑件冷却缓慢,熔体在模腔内冷却、松弛时间较长,取向分子有充足的时间回到无规状态。


④ 若模具温度高,熔体冷却缓慢,可使取向应力减少。


2. 温度应力


塑料在注塑时熔体温度(料温)和模具温度之间温差很大,这使靠近模壁的熔料冷却较为迅速,因而产生了在制品体积内分布不均匀的应力。


① 由于PPS的比热容较大,导热系数小,制品表面层比内层冷却快得多,制品表面所形成的凝固壳层会阻碍内部继续冷却时的自由收缩,其结果引起制品内部产生拉伸应力、而在外层则产生压缩应力。


② 热塑性塑料由收缩产生的应力越大,则材料在模内因压实作用所产生的应力越低,即保压时间短,保压压力低,可很好地减小向应力。


③ 制品的形态和尺寸对内应力也有很大的影响。制品表面积与体积之比越大,表面冷却越快,取向应力、温度应力也越大。


④ 取向应力主要产生在制品的表层内,因此,可以认为取向应力应该随制品的表面对其体积之比的增加而增大。


⑤ 若制品厚度不均匀或制品带有金属嵌件都容易产生取向应力,所以嵌件和浇口都宜设置在制品厚壁处。


通过以上几个方面分析,由于塑料的结构特征及注塑工艺条件的限制,要完全避免内应力是不可能的,只能尽量减小内应力或尽量使内应力在制品内分布均匀。


其方法是:


① 注射温度对制品内应力大小影响很大,因此要适当地提高料筒温度,保证物料塑化良好,使组分均匀以降低收缩率,减小内应力;提高模具温度,使制品冷却缓慢,以松弛取向分子,降低内应力。


② 过高的保压时间太长压力可使塑料分子取向作用増大而产生较大的剪切力,使塑料分子有序排列,制品取向应力増大,因此,要尽量采用较低的注射压力;若保压时间太长,模内压力由于补压作用而提高,熔料产生较高的受挤压效应,分子取向程度提高,使制品内应力増大,因此保压时间不宜太长。


③ 注射速率对注塑件内应力的影响比温度、压力等因素要小得多,不过最好采用变速注射、即快速充模,当模腔充满后改用低速,变速注射一方面充模过程快,减少熔接痕,另一方面低速保压可减少分子取向。


④ 设计浇口位置,一般来说浇口位置都宜设置在制品厚壁处,扁平制品要用平浇口、扇形浇口;PPS材料不适应潜伏式点浇口。顶出装置应设计成大面金属面积顶出;脱模斜度要大。


⑤ 当制品带有金属嵌件时,嵌件需预先加热(一般地要求加热200℃左右),以防止金属材料与塑料材料线膨涨系数不一致而产生内应力,过渡处需用圆弧过渡。


⑥ 出模后制品要在24小时内进行后处理,消除内应力,热处理的温度为200℃左右,保温时间2~3小时。其实质是使塑料分子中的链段、链节有一定的活动能力,冻结的弹性变形得到松弛,取向的分子回到无规状态。




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