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PC/ABS熔接线的形成机理

作者:admin    添加时间:2014-07-04 09:13:16    浏览量:7393

PC/ABS合金兼具PC的刚强和ABS的强韧,使其成为应用最为广泛的工程塑料之一。现如今,注塑成型因简便高效成为PC/ABS最主要的加工方法,然而,当制件尺寸较大或是形状结构复杂时,熔接线成为影响产品外观和性能的一大“祸首”。

 

在注塑过程中,模腔内若有两股或多股料流面对面相遇,不再产生新的流动,则形成的熔接线称为冷熔接线(cold weld);若聚合物熔体遇到障碍物后分成两股或多股料流而后又重新汇合并继续流动,此时则形成所谓的热熔接线(hot weld)。无论是哪种熔接线,熔体的不良熔合均会对产品的外观和性能带来隐患,常见问题包括熔接线位置的颜色变化,制品表面的不平整,熔接位置强度不足,甚至潜在的后加工问题。

 

表观的熔接线现象其实是熔体流动过程中分子链在微观上的取向以及在熔接线位置分子间相互扩散不良造成的,图1为熔接线区域的SEM照片。

 

图1 熔接线形貌的SEM照片

 

而对于多组分材料,如PC/ABS,橡胶分散相在熔接线位置的分散状态也是影响熔接线性能的一个重要因素。从图2的SEM照片可清楚看到熔接线及其两侧区域特殊的结构形貌。

 

图2 PC/ABS熔接线两侧区域的SEM照片

 

进一步通过TEM对比PC/ABS熔接线及非熔接线处的相态结构,如图3所示,表明了这种特殊形貌是由PB橡胶粒子团聚继而受剪切形变形成的。

 

PC/ABS浇口附近的TEM照片 PC/ABS熔接线区域TEM照片
图3 (左)PC/ABS浇口附近的TEM照片 (右)PC/ABS熔接线区域TEM照片

 

结合熔接线的形成过程,不难解释该位置特殊相结构的成因。这是因为在注塑成型中,料流前锋包裹着一层温度较低、张力大的冷凝层,阻止熔接位置分子链间的扩散。而熔接线两侧则因相对流动形成应力场,导致橡胶粒子的团聚和橡胶相的剪切伸长。但在熔接线上则通常呈现出较为平整的结构,一方面是因为PC松弛时间短而在此缠结,一方面是熔接线上的流动剪切应力小。

 

熔接线拉伸和冲击强度是表征熔合好坏的量化手段。前面讲到PC/ABS合金中橡胶相在熔接线两侧易于团聚和取向,在垂直熔接线方向的作用力下该位置就成为了最薄弱的区域,微裂纹产生于表面的V型沟痕并沿着取向区扩展,而非熔接线处。图4是熔接线拉伸断裂后的SEM照片。

 

图4 熔接线拉伸强度测试后断裂位置的SEM照片

 

由此我们不难发现,PC/ABS熔接线的力学强度并不是由熔接线处的相形态控制的,而是由熔接线两侧区域的相形态决定的。

 

那么,如何改善熔接线两侧区域橡胶相的相态呢?让我们一起期待下一期的精彩探讨。