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PA6/PA66低翘曲改性填料形貌分析 玻纤矿物复配收缩率控制 东莞改性尼龙厂家

作者:中尔新材 时间: 浏览:14

资讯摘要:

玻纤增强PA6/PA66注塑大尺寸扁平件时,玻纤沿流动方向高度取向导致收缩各向异性,是翘曲变形的根本原因。不同形貌的填料对收缩率和翘曲度的影响差异显著。从填料形貌分类、...

一、填料按形貌分三类,对收缩各向异性的影响差别很大

做 PA6/PA66 改性的填料,按形貌基本就三类:纤维状(短切玻纤、碳纤维、晶须)、片状(滑石粉、云母、玻璃鳞片)、粒状(碳酸钙、硫酸钡、玻璃微珠)。纤维状填料在注塑充模时会沿熔体流动方向高度取向,结果就是流动方向(MD)的收缩率明显小于垂直方向(TD),两者差距能达到 0.5%~1.0%。大尺寸扁平件最常见的弓形翘曲,原因主要就出在这里。片状填料在流动场里也会取向,但取向度比纤维低得多,而且片状结构在平面方向上对收缩的补偿能力更强,所以它对收缩各向异性的贡献温和不少。粒状填料本身各向同性,不随流动取向,收缩率在各个方向上基本一致,是三类里平衡收缩差异最有效的一种。

二、玻纤和片状矿物复配,把收缩率拉平

只用短切玻纤增强 PA6/PA66,刚性和强度确实上去了,但收缩各向异性也最突出,注塑大尺寸平板件基本躲不开翘曲。解决办法是把片状矿物填料和玻纤搭着用。滑石粉和云母粉是最常用的两种片状矿物:滑石粉片径比适中,分散在基体里能提供一定的平面增强,同时它偏各向同性的收缩行为可以中和玻纤取向带来的收缩差;云母粉片径比更大,平面增强更明显,对降翘曲的贡献更突出,但价格偏高,也会影响冲击韧性。配方上一般把玻纤控制在 15%~25%、片状矿物控制在 10%~15%,靠调整两者比例去平衡刚性、韧性和收缩率。从经验数据看,玻纤加滑石粉的体系相比纯玻纤,翘曲度能降 40%~60%。

三、填料取向,可以从模具和工艺两头管

填料取向程度直接决定收缩各向异性的强弱,而取向又受熔体流动和模具结构影响很大。充模时,型腔壁面附近剪切高,填料在这块区域高度取向;芯层剪切低,取向也低。这种 "皮 - 芯" 取向结构让制品沿厚度方向的收缩不一致,翘曲起来更麻烦。要减轻取向的负面影响,模具和工艺两头都能下手。模具上,浇口位置和数量尽量让熔体在型腔里流动平衡,别因为流程太长让玻纤过度取向;用扇形浇口或膜状浇口代替针点浇口,能有效降低剪切速率、减轻玻纤取向。工艺上,适当把模具温度提到 80℃~100℃,熔体黏度低一些,冷却时的取向冻结也能缓一缓;再用中低速多段射胶,避开高速充模带来的高剪切取向。

四、结晶行为也掺和进收缩和翘曲里

PA6/PA66 是半结晶聚合物,结晶度高低、晶区分布是否均匀,直接影响制品的收缩率和翘曲度。注塑冷却时如果结晶不充分或不均匀,脱模后还会继续 "后结晶",尺寸持续变化,翘曲跟着变大。填料会改变尼龙的结晶行为:玻纤和矿物填料在基体里相当于异相成核点,能加快结晶、提高结晶度,但也可能让晶区分布不均匀。要做低翘曲的制品,配方里得加高效成核剂,比如有机羧酸盐类或超细滑石粉微粉,让尼龙在冷却时又快又均匀地结晶。成核剂一般控制在 0.2%~0.5%,加多了反而结晶过快、内应力集中,又造出新的翘曲问题。另外填料的表面处理也很关键,用硅烷偶联剂处理过的填料和尼龙基体界面结合更强,应力传递更有效,能减少因界面脱粘引起的局部收缩异常。

五、模具冷却和注塑工艺,决定翘曲能不能压住

配方之外,注塑工艺和模具冷却系统往往就决定翘曲压不压得住。冷却水路的排布得保证动模、定模两侧冷却速率对称,哪一边冷快了,制品两侧收缩不一致就会弯。大尺寸扁平件建议用多组独立控温的冷却回路,保证型腔各区域模温均匀。工艺上,保压压力设为注射压力的 60%~80%,保压时间要持续到浇口完全冻结,用来补偿制品冷却收缩时的体积亏空,避免局部收缩不均引起翘曲。翘曲要求很严的精密件,脱模后可以马上放进专用定型治具,在室温或低温下慢慢冷却定型,把残余内应力释放掉,让尺寸更稳定。

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