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PA— 聚(jù)酰胺、也稱尼龍,是一大類酰胺型聚合物的統稱。最常見的有 PA6 、 PA66 、 PA1010 。最近,隨著 I T 業的(de)發展,一種新型的聚酰胺 —PA46 的使用(yòng)量劇增,它用於代(dài)替 LCP (液晶聚合物)生產電腦上的插件。由於 PA 具有良好的機械(xiè)性能,韌性好、抗(kàng)衝擊、耐磨、自(zì)潤滑、阻(zǔ)燃、絕緣等特點,所以被廣泛用於汽車、機械(xiè)、電子、儀表、化(huà)工等多個領域,如(rú)齒輪、滑(huá)輪、軸承、葉輪、襯套、容器、刷子、拉鏈等。
PA6 、 PA66 、 PA46 都屬脂肪族聚酰胺,是線性(xìng)聚合物,其分子結構中有極強極性的酰胺基,所以具有高度的結晶能力。PA 製品的性能依賴於其結晶形態及結晶度(dù)。而加工條件對結晶形態和結(jié)晶度有(yǒu)影響,加工條件不同, PA 製品的結晶變化可達 40% ,製(zhì)品冷卻(què)慢,結晶度高,且形成較大尺寸的結晶形態。吸水性對(duì)其結晶度也有影響。
另外, PA 在注塑加工過程中由於流(liú)動、剪切作用會產生一定程度的取向(xiàng),導致製品(pǐn)性能的各向異性,沿取向方向的強度優於非取向方向,取向也(yě)有利於結晶過程的進行,在模具(jù)設計時要考慮(lǜ)這個(gè)因素。PA 的性能
• 物理性能
無※、無味、不黴爛、外觀為半透明或(huò)透明,乳白色或淡黃色(sè),密度 1.04-1.36 ,燃燒時(shí)放出特殊的蛋白味,火(huǒ)焰為(wéi)藍色(sè)上端呈黃色。
• 機械性能
剛(gāng)韌性好,耐(nài)反複衝擊震動,使用溫度為 – 40-100 ℃,耐摩擦、 耐磨耗(hào)、自潤滑,但(dàn)抗蠕變性差,尺寸(cùn)穩定性較差,可以通過加入玻璃纖維增強或與其他材料共混來克服此缺點。
• 耐化學品性能及耐候性
PA 的有機溶劑很少,乃化學(xué)性能良好, PA 的有機溶(róng)劑是甲酸、酚類化合(hé)物。不同濃度(dù)的無機酸、堿、鹽均(jun1)可導致 PA 溶脹、溶解或水解。在不(bú)受陽光照射的條件下,其耐老化性能良(liáng)好,但在熱作用、光照、輻射條件下(xià)老化快(kuài)、製(zhì)品變(biàn)色、性能下(xià)降。• 加工性能
易(yì)吸濕,成型前(qián)必須(xū)進行幹燥。
熔點高,熔(róng)限窄(zhǎi),熔點分別為:PA6 :215 ℃ , PA66:255℃ , PA46:290℃。
PA熔體粘度具有較高(gāo)的溫度敏感和剪切敏(mǐn)感,熔體粘度低,流動(dòng)性好。
PA熔融狀態的(de)熱穩定性較差,高溫下易分解(jiě)。
熔體的冷卻速度對製品的結構和性能有明顯(xiǎn)的(de)影響。成型過程伴隨(suí)結晶(jīng)產生,收縮率大。
成型設備與模具注塑機的選用(yòng)
螺杆與機筒由於 PA 具有韌性、自潤滑性、進料困難、剪切生熱大、熔點高、熔融(róng)速度快、易分解等特(tè)點。要求螺杆具備壓(yā)縮排氣集中,吃料能力強,驅動力大(dà),耐磨性好。因此, PA 注塑加工的塑化係統為:螺杆的加料(liào)段較長,加料段的螺槽較深(shēn),壓縮段、均(jun1)化段較短,機(jī)筒加料(liào)段(duàn)處拉槽(cáo),加大油馬達的功率,螺杆帶有高效的(de)止逆環。
• 射嘴由於 PA 在熔融狀態下粘度低(dī),流動性好,機筒內也不可避免留有部分殘(cán)餘壓力,如果采用開放式射嘴,開模取出製品時熔體會從(cóng)射嘴處流出(即流涎現象(xiàng)),既浪費材料(liào)又影響正常生產,故需采用自鎖式射嘴,常用彈簧針閥(fá)式(shì)射嘴(zuǐ)。
• 產品造性與模具設計壁厚在保證製品(pǐn)性能的前提下,盡可(kě)能取小值,製品越厚,收縮越大,強度不夠,可(kě)以增加加強筋。製(zhì)品(pǐn)收(shōu)縮(suō)率大,易脫模,脫模(mó)斜度為 40 ′ -1゜40′。
• 流道與澆口流(liú)道直徑Ф 3-6 mm,澆口直徑為壁厚的2/3-3/4。但不得小於0.8mm。澆口太小會使熔體剪切過熱(rè)而降解(jiě),影響製品性能。
• 嵌件
尼龍的熱膨脹係(xì)數比鋼大9-10倍,比鋁大4-5倍,金屬(shǔ)嵌件妨礙(ài)尼龍的收縮,產生較大的應力,可能引起開裂,要求嵌(qiàn)件周圍的厚(hòu)度不小於嵌件金屬的(de)直徑尺寸。• 排氣
PA 的粘度小,高壓注射下,充模(mó)快,如果氣體不能及時排(pái)出,製品容易產生氣泡、灼傷等缺陷,模具必須開設(shè)排氣孔或排(pái)氣槽,一般開在澆(jiāo)口的對麵,排氣(qì)孔直徑為Ф1.5-1mm,排氣槽深度小於0.03 mm。• 成型工藝
1、原材料的準(zhǔn)備因 PA 易吸濕,吸濕後對(duì)加工過程有影響,如熔體粘(zhān)度下降,製品表麵有氣泡、銀紋等。而且製品的力(lì)學性能也明顯下降。因此,成型前必須進(jìn)行幹燥處理(lǐ)。又 PA 在高溫下易被氧化(huà)而變色和降解,所以,最好采(cǎi)用真空幹燥,但在沒有真(zhēn)空幹燥條件下,也(yě)可采用常壓(yā)熱風幹燥。
真空幹燥溫度為 85-95 ℃,時間4-6H,熱風幹燥為:溫度:90-100℃,時間8-10H,幹燥後的(de)PA 料不宜長時間放置在空氣中(不超過1-3H)。
2、成型溫度機筒溫度的選擇,以 PA 的(de)熔點為主要依據,同時與注塑機的類型、製品的形(xíng)狀、、尺寸有關。一般在(zài) 220-320 ℃, PA6:220-300℃;PA66:260-320℃,因PA 的加工溫度較窄,故機筒溫度必須嚴格控製,以免熔料降解而使製品變壞。
機筒溫(wēn)度的設置對塑料的塑(sù)化和熔(róng)膠的(de)快慢影響較(jiào)大, 機筒的中段溫度要高於熔點 20--40 ℃、低於分解溫度 20-30℃,前段溫(wēn)度(dù)比中段溫度低5-10℃,後段(加料段)溫度比中段溫度低20-50℃;加料口處冷卻必須有(yǒu)效(xiào);如果中段溫度太低,螺杆轉速過快,可能會出現卡※現象,後段溫度過高,會影響輸送能力,螺杆吃料慢,影響生產效率。
3、注射(shè)壓力(lì)注射壓力(lì)對(duì)PA的力學影響較小。注射壓力的選擇(zé),主(zhǔ)要依(yī)據注塑機的(de)類型、機筒溫度、製品形(xíng)狀、尺寸(cùn)、模具結構、還取決於注射速度、注射時間、保壓時間等因素。
4 、注射速度
注射速度的選取與製品的壁(bì)厚、熔體的溫度、澆口的大小等有關,對薄壁產品,注射速度可(kě)較(jiào)快,而(ér)對厚壁產品則注射(shè)速度可較(jiào)慢,熔體溫(wēn)度高,注射速度注射速度要慢(màn)些,澆口尺寸小,注射速度不能太快,否則會因剪(jiǎn)切過量引起熔體溫度過高而降解,導致製品變色和力學性能下降。注射速度太快,也(yě)會使製品出現氣(qì)泡(pào)、燒焦等缺(quē)陷。
• 螺杆轉速
適(shì)宜采用中速,轉(zhuǎn)速太快會因剪切過量而使塑料降解,導(dǎo)致(zhì)製品變色和性能下(xià)降,轉速太慢,會影響熔膠的質量,同時也會因熔膠時間長而影響生產效率。
• 背壓在保證製品質量的前提下,背壓越(yuè)低越好,高背(bèi)壓會使熔體剪切過量而過熱降解。
• 模具溫度模具溫度高,製品的硬(yìng)度、密度、拉伸強度、彈性模(mó)量提(tí)高。 模具溫度與製品的性能要求有關,對於要求伸長率、透明性好的薄製品,模具溫度低些較好;而要求(qiú)強度高、耐磨性好、使用變形小的(de)厚製品,則模具(jù)溫度高些好。
具體如下:製品厚度 模具溫度:小於 3mm 20-40 ℃ , 3-6mm 40-60℃ , 6-10mm 60-90℃ , 大於10mm 100℃ 模具溫度對製品的收縮率影響很大,模(mó)溫越高,收縮率越大,反之,收縮率小。
• 成型周期
主要取決於製品的壁厚,對(duì)薄壁製品,注射時間、保壓時間、冷(lěng)卻時間都可以較短,而厚壁製品(pǐn),為防止收縮(suō)變形(xíng)、凹痕、氣泡等出現,注射時間、保壓時間相應加長(zhǎng),采(cǎi)用高模溫,冷卻時間應(yīng)較長(zhǎng)。• 製(zhì)品後處理
PA 在成型過(guò)程中分(fèn)子取(qǔ)向,冷卻過(guò)程中的結晶,使製品存在(zài)一定的內應力,在以後的儲放或使用(yòng)過程中,製品的尺(chǐ)寸和形狀(zhuàng)會發生變化(huà)。因此需要進行退火、調濕處理(lǐ)。
• 退火使用溫度高於 80 ℃或精度(dù)要求高的製品,製品(pǐn)脫模取出後,放於油或石蠟中退火。退火(huǒ)溫度高於使用溫(wēn)度 10-20℃,時間(jiān)10-60分鍾。(視製品的厚度而定)
• 調濕
長期在潮濕或是、水溶液中使用的製品,在成型過程中,製品取(qǔ)出後,放於沸水或醋酸鉀水溶液中 1-2天。• 機筒滯留時間
在生產(chǎn)過程中,若膠溫度在300℃以上,要(yào)避免熔體(tǐ)在機筒內滯留時間過長(20分鍾),否(fǒu)則會過熱分解,使產品變(biàn)色或變脆。若需臨時停(tíng)機超過20分鍾,可把機(jī)筒溫度降至200℃。長時間停(tíng)機時,必須使用粘(zhān)度較高的聚合物(wù)來清洗機筒,可以用HDPE或PP來清洗。400電話