聚苯硫醚(PPS)注塑成型工藝有哪一些？

聚苯硫醚樹脂(PPS)的推薦長期工作溫度為220～240℃。該材料具有良好的熱穩定性，其力學性能在100℃、160℃和200℃下分別保持原始值的80%和60%左右。該材料在室溫下具有優異的抗蠕變和抗疲勞性能。
該材料還具有優良的耐酸、堿、鹽、有機溶劑和其他介質的性能，但氧化性酸和強氧化性介質除外，幾乎不溶於170℃以下的任何化學溶劑，特別適用於氫氟酸、鹵代烴和氯離子耐腐蝕的情況。
PPS是一種阻燃材料，氧指數為46～53，優於大多數工程塑料。聚苯硫醚具有高電阻和低介電常數的電性能，並能在高溫高濕條件下保持良好的電性能。
此外，樹脂材料的機械性能不是很突出，是因為它與玻璃纖維、碳纖維、無機填料和固體潤滑劑具有良好的親和力，改性後效果良好，因此注射成型中使用的顆粒主要由各種纖維和無機填料改性和增強。
一、聚苯硫醚成型方法
聚苯硫醚通常采用：注塑、擠塑、模壓、噴塗等方法成型加工。
1. 注塑成型
PPS采用注塑成型時其熔融速率通常控製在20～150g/min(在343℃和0.5MPa下測量)並且大部分所用的碳纖維或填料需增強或化學改性；對於注塑成型所用的注塑機一般選擇螺杆注塑機，如圖1所示。在進行注塑時要求加熱溫度應達到200～350℃,注射壓力應達到50～150MPa。
模具加熱：在低模具溫度(低於90℃)下獲得的注塑製品結晶度較低一般為20%～30%，在較高的模具溫度(120～220℃)下，可獲得50%～60%的高結晶度產品；
注塑成型工藝的條件為：料筒體溫度控製在300～350℃,注塑壓力控製在65～130MPa，模具溫度控製在120～200℃,保壓時間控製在30～120h，成型收縮率約0.25%～0.75%。
2. 擠塑成型
PPS擠塑成型主要采用排氣式擠塑機如圖2所示。其工藝為：冷卻槽低於200℃;加熱器溫度300～340℃,加熱器與冷卻槽連接溫度320～340℃,模具溫度300～320℃。
3. 模壓成型
對於模壓成型首先需將樹脂粉末置於250℃以下預幹燥2h，然後再將樹脂粉末與填料按一定比例混合均勻一起加入模具中經過高溫熔融(370℃)一段時間取出並放置於冷壓機上進行冷卻處理；冷卻溫度時間取決於產品的厚度。
4. 噴塗成型
PPS噴塗成型通常以靜電粉末為主。在噴塗前需用油清潔金屬工件，噴砂時再進行化學處理，這樣有利於提高噴料與工件之間的粘著力。此外，噴塗前工件需進行熱處理，然後再用噴槍將聚苯硫醚粉靜電粉末均勻噴塗在待處理工件表麵，待硬化後塗上塗層。
二、PPS注塑加工成型要點
聚苯硫醚(PPS)是一種新型功能性工程塑料，具有機械強度高、尺寸穩定性好、優異的加工性能，同時該材料本身還具有良好的耐熱性、阻燃性和優異的耐化學腐蝕性等，是一種可在惡劣環境條件下長時間使用的特種工程塑料。
PPS純樹脂不適合注射成型，注射成型生產中使用的大多數塑料都是用於加工的改性塑料。PPS塑料堅硬易碎，落地時發出金屬聲，很容易引起應力裂紋。PPS熱變形溫度為260℃,熔點為280℃,根據上述特點在模具生產和注塑過程中的關鍵點如下。
(1) 注射壓力和注射速度對熔體、模具填充和產品質量有很大影響。一般來說，注射速度越快，表麵性能越好，但同時容易產生產品變形和易燃燒等缺陷，可根據實際情況進行調整。
(2) PPS材料的結晶導致加工後壁厚和角度變化的零件中的應力集中，這將降低零件的強度，會導致尺寸變化，嚴重時會出現裂紋和其他缺陷，導致零件失效。因此，在設計塑料零件時，應避免零件壁厚的過度變化，並處理零件上角的圓角。除了提高零件的強度和硬度外，還有助於消除殘餘應力並提高熔體處理的流動性。
(3) 退火處理的目的是提高工件的綜合機械性能和尺寸穩定性，消除內部殘餘應力，獲得更好的均勻顏色外觀。
聚苯硫醚材料零件的退火溫度通常為180～240℃,退火時間為0.5～2.0h。退火溫度高，退火時間短；退火溫度低，退火時間長；較厚製品的退火溫度較高，退火時間相應延長；對在低模具溫度下形成的零件，采用較低的退火溫度。一旦工件達到退火時間時，必須隨加熱爐緩慢冷卻，以利於過程中消除內部殘餘應力。
(4) 在設計模具時，應考慮模具的高溫(加熱溫度應高於130℃)，模具鋼應經45～60℃(HRC)熱處理硬化以減少玻璃纖維在模具上的磨損。模具必須充分通風，並在主通道出口的水端打開排氣槽，以避免充模不足和模具腐蝕。
聚苯硫醚成型後製品硬度大，成型收縮率小，故不能采用潛伏型澆口，可采用圓形、梯形或邊部型澆口，可考慮開設冷料井。模具澆口形式取決於聚苯硫醚製品的形狀。
(5) 與其他工程塑料相比成型工藝的條件要求不嚴格，並且設置了適當的空氣注膠成型溫度值。可采用高速高壓成型(由於高速和高壓快速填充的高熔點不適合在注塑過程中使用，材料會與冷模具結合並快速硬化成纖維流動，因此無法用膠填充或表麵異常粗糙)。
注射壓力速度還受到注塑機、模具和產品本身結構的複雜性的影響，因此可以在試生產後確定。注射時間和保壓時間受產品尺寸、過程長度、澆口模式、注射速度等因素的影響，並通過試產決定。
三、PPS注塑成型工藝
幹燥原材料
由於聚苯硫醚吸水率低，因此在加工前無法幹燥。然而，如果原料長期放置在高溫高濕的開放環境中，則必須在150～160℃下幹燥2～3h。
2. 成型溫度
聚苯硫醚成型溫度高，料筒體溫度280～360℃。在保證模具填充順暢和產品質量的前提下，料筒外殼的溫度不應盡可能高，以防止氧化料筒外殼中橡膠的交聯甚至硬化。噴嘴溫度應單獨控製，以保持良好的橡膠流動，不會堵塞和流涎。
3. 注射壓力
注射壓力在50～200mm之間。為了確保產品的機械性能和尺寸精度，最好采用高注射力，尤其是對於具有複雜形狀的薄壁零件。
4.注射速率
注射速率快，產品表麵光潔度高，強度也高，但注射速率過快會導致產品扭曲、燒傷等現象，注射速率控製勻速較佳。
5.螺杆轉速
螺杆速度可在50～200r/min之間，較高的速度可用於快速成型。此時，由於剪切速度高，膠料的溫升很大，必須降低桶體溫度。
6.保壓壓力
為了防止內應力的產生，保存壓壓力應盡量低，滿足補縮便可，以製品不出現凹陷為準。
7.背壓
一定的背壓促進橡膠排氣和混合，以生產質量相對穩定的產品。通常背壓在0.5～1.5MPa範圍內。對於幹燥不良的材料，背壓可能更高。
8.成型溫度
PPS是一種結晶聚合物。成型的溫度直接影響產品的結晶度，從而獲得各種特征和尺寸精度。不同的模具溫度導致結晶差異很大，例如94℃時為8%，150℃時為48%。模具溫度高，產品結晶度也高，力學性能好，但存在收縮大、凹陷、變形、衝擊強度差等問題；反之模具溫度低，產品結晶度低，收縮小，尺寸再現性好(產品尺寸和模具尺寸的複製程度)，衝擊強度好，超聲波焊接性改善，但機械性能較差。因此，成型溫度應根據產品要求確定。
9.成型周期
由於聚苯硫醚是一種結晶聚合物，需要較高的模具溫度和較長的冷卻時間才能獲得良好的機械性能，以提高結晶度。對於厚壁產品，注射時間、壓力保持時間和冷卻時間比薄壁產品長。為了避免冷卻收縮和內應力，複雜零件和薄壁產品的保壓時間也應適當延長。
10. 產品後處理
為了提高產品的性能，消除內部應力並保持產品性能和尺寸的穩定性，可以將產品放入爐中進行退火。條件通常為溫度200～260℃,時間2～4h。具體條件取決於產品的厚度和用途。厚產品需要很長時間，退火使產品再次結晶，從而結晶度提高，其性能也提高，但它會導致產品再次因收縮而改變尺寸，在模具設計中應考慮這一因素。
11.再生材料的使用
再生材料可以與新材料混合，比例取決於產品的性能要求。如果再生材料的比例較高，則產品的性能通常應降低不超過30%，以避免造成產品性能和質量的顯著下降。
12.停機處理
由於聚苯硫醚對金屬有很強的粘附力，加工後附著在桶體和螺杆上的聚苯硫醚材料必須在停機前清潔，否則冷卻後膠料會牢固粘附在螺杆上，影響下次或其他材料的生產。通常高密度聚乙烯(HDPE)可用於清潔；為了縮短時間，可以先用玻璃纖維材料清潔，然後用HDPE材料進行清洗，這樣清潔效果更好，但價格更高。
在生產過程中成型需停運一段時間，必須排出整個筒體的膠料，筒體溫度必須降至270℃以下，由於熔融材料在高溫條件下長時間加熱會分解並釋放有毒氣體，因此生產現場必須注意通風。
綜上，聚苯硫醚是一種結晶性樹脂，其特征是模具收縮的衝擊強度增加或降低、長期熱變形溫度、表麵硬度、抗蠕變、耐熱性和耐水性，所有這些都受到結晶度的影響。因此，成型過程中應適當控製模具溫度，模具溫度應為50～180℃，最好在120～160℃之間。在模製產品的表麵狀況較差，沒有光澤或尺寸穩定性較差，使用時剛性不足，可以考慮將模具溫度提高160℃以上。

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