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聚砜PSU、PSF的介绍(Ⅲ)

4.聚砜的成型加工性能

聚砜可采用注射、挤出、吹塑、旋转等各种方法成型。通用级、熔化流动级适用于注射、挤出成型;高分子量的型号可采用吹塑、挤出成型。树脂本身呈透明琥珀色并可以着色。也可与玻璃纤维、无机填料、碳纤维以及氟塑料制成复合物。

聚砜在成型过程中对剪切速率不敏感,粘度较高,熔融流动中的分子定向较低,易获得均匀的制品,易进行规格和形状的调整,适合于挤出成型加工异形制品。

⑴聚砜的注塑工艺特性:

  • ①PSU是非结晶型聚合物,无明显熔点,Tg为190℃,成型温度在280℃以上。制品呈透明性。
  • ②PSU的成型特点与PC相似。熔体的流动特性接近牛顿流体、聚合物熔体粘度对温度较为敏感。当熔体温度超过330℃时,每提高30℃,熔体粘度可下降50%。
  • ③尽管PSU的熔体粘度对温度敏感,其粘度仍然很高,成型过程中流动性较差;另外,熔体的冷却速度较快,分子链又呈刚性,因此,成型中所产生的内应力难以消除。
  • ④显然,PSU的分子结构中无亲水基团,吸水性较小,平衡吸水性为0.6%,但在成型过程中,微量水分的存在,会因高温及强机械力作用导致熔体降解。因此,在注塑之前,必须进行干燥。
  • ⑤过高的注射速率会使PSU熔体出现熔体破裂,限制了充模速率,造成充模困难。

☆聚砚的流动性:在当剪切速率较低时,低密度聚乙烯与聚苯乙烯的熔融粘度要高于聚砜和聚碳酸酯。但随着剪切速率增加,由于流动方向的定向度降低,LDPE和PS的熔融核度急剧下降,而PC和PSF的变化不大。在高温时粘度都较低。在成型加工时可以调整螺筒与棋具的温度来控制其流动性。PSF的粘度—温度曲线的斜率与PC一致,故挤出机、注射机和模具若采用与PC相同的成型设备,便可获得较好的PSF制品。

☆原料干燥:PSF原料在成型前必须充分干燥,否则制品表面会出现气泡、银丝现象。一般库存的原料含湿率约0.3%,须干操到0.05%以下。下角料经粉碎、干燥后可再生利用。

⑵对注塑设备的要求:一般选择精密耐磨的螺杆料筒组,要求如下:

  • ①加工PSU时,通常选用的螺杆形式为单头、全螺纹、等距、低压缩比,其长径比在14~20之间;
  • ②由于PSU的熔体粘度较高,为减轻螺杆转动的负荷,要求注塑机又有低挡调速装置,可在15~45r/min之间进行无级调速;
  • ③为适应PSU成型加工的要求,对料筒温度的控制装置应具有在较高温度区域内自由选样调节,并有稳定的工作性能,温度要求在400℃左右;
  • ④应选用配有加热控温装置的延伸式喷嘴。喷嘴的孔径大于5mm,由于熔体粘度大,不会产生流延。

⑶制品与模具设计:设计模具时应注意使熔融流动的阻力最小,采用高温高压注射成型时应使物料流程最短。注射嘴直径应大于3mm,当制品尺寸达100mm时注射嘴直径应大于4mm。

对于PSU制品和模具设计时要注意如下几点:

①PSU熔体的流动性差,熔体流动长度与壁厚之比仅为80左右,因此,PSU制品壁厚不得小于1.5mm,大多在2mm以上。PSU制品对缺口较为敏感,因此,在直角或锐角处应采用圆弧过渡。PSU的成型收缩率比较稳定,为0.4%~0.8%,熔体流动方向与垂直方向上的收缩基本一致。脱模斜度应该取50:1。 为了得到表观光洁明亮的制品,要求模具型腔的表面粗糙度为Ra 0.4以上。 为了有利于熔体流动,要求模具的主流道短而粗,其直径至少为制品厚度的1/2以上,并具有3°~5°的斜度,分流道截面最好采用圆弧形或梯形,避免弯道的存在。

②浇口的形式可随制品而定。但尺寸应尽可能地大,浇口的平直部分应尽可能地短,其长度可控制在0.5~1.0mm之间。进料口的位置应设置在厚壁处。

③在主流道末端设置足够的冷料穴。由于PSU制品特别是薄壁制品在成型中需要较高注射压力和较快的注射速率,为使模胶内的空气得以及时排出,要设置良好的排气孔或槽。这些排气孔或槽的深度应控制在0.08mm以下。

④模具温度的设置:温度的设置应有利改善PSU熔体充膜时的流动性。模具温度可高达140℃以上(至少在120℃以上)。

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