尼龙注塑成型工艺

课程名称：增强增韧尼龙课程名称：增强增韧尼龙 姓姓名：彭儒名：彭儒 学学号：号： 专专业：业： 任课教师：钱浩任课教师：钱浩 華 僑 大 学 6666 汽车专用料汽车专用料 08141220290814122029 0808 高分子二班高分子二班 1 前言：前言： 尼龙是结晶型塑料，品种颇多，已达到130多种，应用于注塑加工的有尼龙 6、 尼龙66、 尼龙610 、 尼龙1010以及共聚性尼龙、 超韧性尼龙、 玻璃纤维增强 尼龙、矿物增强尼龙等等。世界市场中，应用量最大的是尼龙66。 尼龙最早在1889年首先由Gabriel 和Maass两人合成制得，但系统的研究并最 终实现工业化实在1929年，由美国杜邦公司的Carothers 着手进行的。1931年 Carothers 申请了第一篇尼龙专利， 1935年首先制得尼龙66， 1939年实现工业化。 尼龙66的应用领域一般在汽车、电子电器、化工设备、机械设备等方面。从最 终用途看，汽车行业消耗的尼龙66占第一位，电子电器占第二位。大约有88% 的尼龙66通过注射成型加工成各种制件，约12% 的尼龙66则通过挤出、吹塑 等成型加工成相应的制品。 由于尼龙66优良的耐热性、耐化学药品性、强度和加工方便等，因而在汽 车工业得到了大量应用， 目前几乎已能用于汽车的所有部位， 如发动机部位， 电 器部位和车体部位。发动机部位包括进气系统和燃油系统，如发动机气缸盖罩、 节气门、 空气滤清器机器外壳， 车用空气喇叭、 车用空调软管、 冷却风扇及其外 壳、 进水管、 刹车油罐及灌盖， 等等。 车体部位零部件有： 汽车挡泥板、 后视镜 架、保险杠、仪表盘、行李架、车门手柄、雨刷支架、安全带扣搭、车内各种装 饰件等等。车内电器方面如电控门窗、连接器、保鲜盒、电缆扎线等。 工艺特点：工艺特点： ⑴吸水性⑴吸水性尼龙66较易吸湿，如果长时间暴露在空气下，会吸收大气中 的水分。 吸水后会发生体积膨胀， 影响制品的尺寸精度， 如在注塑前吸收过量的 水分时，其制作的外国外观和力学性质都会受损。 2 ⑵结晶性⑵结晶性尼龙66为结晶性高聚物，一般在20%~30% 之间。结晶度的 高低与性能有关， 结晶度高， 拉伸强度、 耐磨性、 硬度、 润滑性等性能有所提高， 热膨胀系数和吸水性趋于下降。 ⑶热稳定性⑶热稳定性 在熔点以上温度， 约254 ℃， 水分子会与尼龙66发生化学反 应，使聚合物水解或裂解，使尼龙66变色，树脂分子量及其韧性相对减弱，流 动性增大， 不单带来加工上的困难， 而且会对制品性能造成损害。 注塑时喷嘴流 涎， 制件飞边严重。 聚合物裂解产生的气体和从空气中吸收的水分， 共同夹击制 件， 轻则在表面形成不光洁、银丝、 斑纹、 微孔、 气泡， 重则反生熔体膨胀无法 成型或成型后机械强度下降。 最后， 经过这种水解裂解的尼龙， 其性能完全不可 还原，即使重新干燥也不能再次使用。 干燥好的原料如果随便在空气中露置， 会迅速在空气中吸收水分而使干燥效 果丧失殆尽。 即使在加盖的机台料斗内， 存放的时间也不宜太长， 一般雨天不超 过1h，晴天限制在3h之内。 尼龙66熔融温度虽然高，但当达到熔点后，其粘度远较一般热塑性塑料如 聚苯乙烯等低很多，故成型时流动性不成问题，尼龙66的流变特性是剪切速率 增加时其表观粘度下降不突出，加之熔融温度范围较窄，在3~5 ℃之间，所以高 的料温无疑是顺利冲模的保证，而不在乎高的注射速度和压力。 ⑷流动性⑷流动性 尼龙66熔体的粘度低， 流动性大， 容易冲模成型， 对薄壁制品 更是如此，而且制品在模内能迅速固化，模塑周期短。 制品配方及分析：制品配方及分析： PA66PA66 PA6PA6 接枝接枝 EPDMEPDM 抗氧化剂抗氧化剂 3 接枝聚丙烯接枝聚丙烯 接枝聚乙烯接枝聚乙烯 接枝接枝 POEPOE 光亮润滑剂光亮润滑剂 玻璃纤维玻璃纤维 分析：此配方实现了强度、韧性、刚性、耐热同时提高。分析：此配方实现了强度、韧性、刚性、耐热同时提高。 尼龙树脂品种的选定尼龙树脂品种的选定: :以尼龙66为主，加入一定量的尼龙6，在综合考虑流 动性和强度基础上，选择了中等粘度的尼龙作为主要原料。 增韧剂的选定：增韧剂的选定：尼龙66和尼龙6虽具备前述优点，但也存在韧性较低、耐寒 性差， 改善这两种尼龙的韧性几乎是所有尼龙合金改性的关键， 用作尼龙增韧的 增韧剂主要是热塑性弹性体或橡胶弹性体的接枝物，及POE-g-MAH 、 PE-g-MAH 、EPDM-g-MAH 。热塑性弹性体中马来酸酐接枝聚乙烯无论是增韧 效果还是加工流动性均较差，不予考虑。马来酸酐接枝POE增韧效果虽然略逊 于橡胶弹性体， 但加工流动性好， 而且不存在橡胶弹性体的交联问题。 从而综合 上述选择以POE-g-MAH 为主、EPDM-g-MAH 为辅的复合体系。 尼龙66和尼龙6强度一般在60~80Mpa 之间， 经过增韧改性， 强度会有所下降， 4 根据尼龙合金汽车料的指标要求，拉伸强度要超过120Mpa ，因此对尼龙合金进 行增强改性。 从图一可知， 随着玻璃纤维用量的增加， 尼龙合金拉伸强度也随之增加， 考虑到 纤维过高对制品行变和外观不利，实验时选择玻璃纤维分数30% 左右。 尼龙合金材料其他性能的改进：尼龙合金材料其他性能的改进：为防止尼龙合金在加工过程和长期实验过 程中出现降解或老化现象，需选择合适、适量的抗氧化剂； 在尼龙配方设计中， 还需要加入适量的润滑剂， 一是提高加工流动性， 二是改善 制品表面的光滑性，避免玻璃纤维外露产生。 注射成型设备：注射成型设备： 主要设备：主要设备：虽然柱塞式注塑机和螺杆式注塑机均可加工尼龙类塑料， 但从塑化 效果以及物料在料筒内所停留时间来看， 还是选用螺杆式注塑机。 特别是尼龙 66 热稳定性稍差的品种和经着色、增强、改性的尼龙尤为重要。 因尼龙因尼龙 6666 熔体的粘度较低，流动性较好，故在选择设备时须注意如熔体的粘度较低，流动性较好，故在选择设备时须注意如 下几点：下几点： ① 螺杆与料筒之间的配合要求间隙小，精度高，以防止熔体在注塑时产生逆流 现象，所以间隙一般控制在0.05mm 以下； ② 成型加工尼龙所用的螺杆形式为单头、全螺旋、压缩突变形螺杆，其长径比 L/D=12~20 ，压缩比C/R=2~3 ，为阻止逆流，螺杆还应配上止逆装置； 5 ③ 由于受热后， 尼龙66其熔体粘度较低， 若采用一般通用型喷嘴， 一旦工艺控 制不当，物料很容易从喷孔中流出，造成“流涎现象”从而影响制品、模具 以及成型加工，因此对其加工时一般要求选用自锁式喷嘴。当然在喷嘴上还 必须有加热控温装置，以防熔体冷却。 ④④ 因为尼龙 66 熔体粘度较低，流动性较好，在成型过程中易出现排气不良问 题，对此需开设一定的排气孔，在开设排气孔时还注意防止溢边。 双螺杆挤出机：双螺杆挤出机：SHI58-SHI58-Ⅱ、注塑机：Ⅱ、注塑机：CWF-120DCWF-120D、万能试验机、冲击、万能试验机、冲击 试验机、热变形温度检测仪试验机、热变形温度检测仪 成型工艺成型工艺 工艺流程：原料混合—挤出造粒—注塑打样—检测分析工艺流程：原料混合—挤出造粒—