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適合氣輔成型用PC/PBT合金材料

作者:admin    添加時間:2012-11-23 02:40:34    瀏覽量:10620

文/上海錦湖日麗塑料有限公司??李文強

聚碳酸酯(PC)和聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)均屬工程塑料。PC具有優異的機械性能、耐熱性、良好的尺寸穩定性和電絕緣性性能,并具有無毒和吸水性低的特點,能在較寬的溫度范圍內使用,且透光率可達92%,素有“透明金屬”的稱號,常用來代替銅或其他有色金屬,廣泛應用于電子電氣、汽車工業、機械、光學、醫藥等領域。但PC的熔體粘度大,流動性、耐化學品性和耐磨性較差,這些要求一定程度上限制了其應用。PBT是一種半結晶性的材料,其結晶速率快,熔體流動性好,具有良好的耐溶劑侵蝕性。但其耐熱性能差,高溫剛性不足,對缺口敏感顯示脆性。所以,近年來利用共混改性的技術手段、充分利用兩種材料的優勢而制備的PC/PBT合金材料在市場上有了廣泛的應用,如汽車行李支架基座、汽車保險杠、汽車牽引蓋板、安全頭盔、防身護板、安全鞋頭和醫療器械連接器等等。

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近年來,隨著技術的進步和特殊產品功能上的需求,PC/PBT合金材料的應用在制品成型方式上也呈現多元化,如除常見的注塑手段外,改善尺寸穩定和節約材料成本而采取的氣輔成型方式也日益受到業界的重視,一個典型的應用就是汽車外門拉手。

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而氣輔成型制品(如外門拉手)往往對材料的要求非??量?,具體是材料的粘度、可加工性、熱穩定性、機械強度、抗疲勞性能、低溫韌性和抗化學品腐蝕性能等都有很高的要求。氣輔成型工藝包括熔體注射、氣體注射和氣體保壓三個過程,其成模周期往往為注塑方式的2至3倍,對材料的抗熱氧老化穩定性要求很高;且因成型過程中通過氣壓傳輸模腔,對材料的粘度要求也較為苛刻,粘度過高,吹起困難,粘度過低,容易脹模;其最終制品常需測試抗拉拔強度、疲勞試驗和低溫韌性性能,對材料的機械性能要求也非常重要。上述苛刻的要求使普通PC/PBT材料在氣輔成型應用的推進變得艱難??紤]不周,常常會使出現麻點、黃變銀絲、褶皺、收縮和強度試驗實效等問題。如何考慮這些要求,設計出易加工、高性能、高的熱穩定性能的產品是成功與否的關鍵因素。又因為考慮因素眾多,在設計上很容易出現顧此失彼的情況,如何平衡這些要求常常使研發設計師們頭疼。

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上海錦湖日麗塑料有限公司(以下簡稱“錦湖日麗”)致力為客戶提供材料創新解決方案,通過大量模擬、試制制品和后續制品按照汽車相關標準評價試驗,成功開發出適合氣輔成型PC/PBT合金材料HCB9230GA,目前在比亞迪、起亞和鈴木等主機廠汽車外門拉手項目上通過認證并應用。

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氣輔成型順利與否首先與材料的流動性能有很大的關系,合適的粘度至關重要。通過了解市場國外同類材料的加工性和多次的試模結果,最終確定的產品設計所體現的流動性能如圖1所示。從圖中可以看出,HCB9230GA有比較好的流動性效果,加工制品時工藝調整自由度也較高,產品良率高。

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圖1?HCB9230GA與國外同類材料流變性對比

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把兩種材料的制件進行表面分析,如圖2、圖3所示。從圖中可以看出,HCB9230GA有良好的表面效果,麻點缺陷少。圖4為用HCB9230GA氣輔成型外門拉手制件。

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圖2?Competitor制件表面效果(200倍) ? ? ? ? ? ? ? ? 圖3?HCB9230GA制件表面效果(200倍)

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圖4?用HCB9230GA氣輔成型外門拉手

其次,材料的熱氧老化穩定性也是評價的重要指標,通過模擬制造工藝條件,制定了評價材料熱穩定的方法為高溫熱停留,為此,對兩種材料用260℃/15min的條件做了對比,圖圖5所示。從圖中可以看出,HCB9230GA在高溫停留15min?的情況下,色板表明無銀絲和明顯的黃化現象,而氣輔成型外門拉手的成型周期一般為170s左右,考慮到結構的因素也足夠滿足抗熱氧老化穩定性的要求。

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圖5?熱停留評價對比圖(260℃/15min)

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????再次,材料的相態控制也至關重要,良好的相態是保證材料具備優異性能的基石,從研發的歷程來看,最終制造工藝制造出的產品具備類似雙連續的相態結構,使材料的組分性能協同到最佳狀態,相態結構改善前后的圖片如圖6、圖7所示。

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圖6?普通制造工藝PC/PBT相貌 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖7?特殊制造工藝HCB9230GA相貌

???最后,材料性能與認證試驗能否匹配,HCB9230GA制成的制品在做后續試驗時也有良好的表現。試驗條件分3種:常溫、低溫(-30℃)、高溫(80℃),載荷力為1470N,測試其強度的高低。普通材料在常溫就很難通過,低溫性能表現更差。通過試驗比對,HCB9230GA具有良好的表現,3種試驗條件均可通過。圖8為普通PC/PBT材料和HCB9230GA材料拉拔試驗強度試驗后狀態圖片。

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圖8?普通PC/PBT材料和HCB9230GA材料拉拔試驗強度圖片(-30℃)

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表1?HCB9230GA與國外同類材料性能比較

項目

測試方法

單位

測試條件

HCB9230GA

國外同類產品

拉伸強度

ASTM?D638

Mpa

50mm/min

62

61.4

延伸率

ASTM?D638

%

50mm/min

120

100

彎曲強度

ASTM?D790

Mpa

1.3mm/min

92

93.1

彎曲模量

ASTM?D790

Mpa

1.3mm/min

2280

2340

缺口沖擊強度

ASTM?D256

J/m

1/8in?23℃

800

670

缺口沖擊強度

ASTM?D256

J/m

1/8in?-30℃

420

110

HDT

ASTM?D648

1.82Mpa/3.2mm

95

93

密度

ASTM?D792

g/cm3

23℃

1.21

1.22

熔融指數

ASTM?D1238

g/10min

250℃×5kg

19

9.6

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錦湖日麗潛心于改性材料的研發,始終秉持重視客戶需求并為客戶提供創新型解決方案,新推出的氣輔成型PC/PBTHCB9230GA材料通過多項實驗數據證明其性能優異,與國外同類材料相比優勢明顯。目前,這款產品已得到比亞迪、起亞和鈴木等汽車主機廠的初步認可,將被用于氣輔成型外門拉手的應用。

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