当前位置:首页 信息中心 技术文章

适合气辅成型用PC/PBT合金材料

作者:admin    添加时间:2012-11-23 02:40:34    浏览量:5742

文/上海锦湖日丽塑料有限公司  李文强

聚碳酸酯(PC)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)均属工程塑料。PC具有优异的机械性能、耐热性、良好的尺寸稳定性和电绝缘性性能,并具有无毒和吸水性低的特点,能在较宽的温度范围内使用,且透光率可达92%,素有“透明金属”的称号,常用来代替铜或其他有色金属,广泛应用于电子电气、汽车工业、机械、光学、医药等领域。但PC的熔体粘度大,流动性、耐化学品性和耐磨性较差,这些要求一定程度上限制了其应用。PBT是一种半结晶性的材料,其结晶速率快,熔体流动性好,具有良好的耐溶剂侵蚀性。但其耐热性能差,高温刚性不足,对缺口敏感显示脆性。所以,近年来利用共混改性的技术手段、充分利用两种材料的优势而制备的PC/PBT合金材料在市场上有了广泛的应用,如汽车行李支架基座、汽车保险杠、汽车牵引盖板、安全头盔、防身护板、安全鞋头和医疗器械连接器等等。

 

近年来,随着技术的进步和特殊产品功能上的需求,PC/PBT合金材料的应用在制品成型方式上也呈现多元化,如除常见的注塑手段外,改善尺寸稳定和节约材料成本而采取的气辅成型方式也日益受到业界的重视,一个典型的应用就是汽车外门拉手。

 

而气辅成型制品(如外门拉手)往往对材料的要求非常苛刻,具体是材料的粘度、可加工性、热稳定性、机械强度、抗疲劳性能、低温韧性和抗化学品腐蚀性能等都有很高的要求。气辅成型工艺包括熔体注射、气体注射和气体保压三个过程,其成模周期往往为注塑方式的2至3倍,对材料的抗热氧老化稳定性要求很高;且因成型过程中通过气压传输模腔,对材料的粘度要求也较为苛刻,粘度过高,吹起困难,粘度过低,容易胀模;其最终制品常需测试抗拉拔强度、疲劳试验和低温韧性性能,对材料的机械性能要求也非常重要。上述苛刻的要求使普通PC/PBT材料在气辅成型应用的推进变得艰难。考虑不周,常常会使出现麻点、黄变银丝、褶皱、收缩和强度试验实效等问题。如何考虑这些要求,设计出易加工、高性能、高的热稳定性能的产品是成功与否的关键因素。又因为考虑因素众多,在设计上很容易出现顾此失彼的情况,如何平衡这些要求常常使研发设计师们头疼。

 

上海锦湖日丽塑料有限公司(以下简称“锦湖日丽”)致力为客户提供材料创新解决方案,通过大量模拟、试制制品和后续制品按照汽车相关标准评价试验,成功开发出适合气辅成型PC/PBT合金材料HCB9230GA,目前在比亚迪、起亚和铃木等主机厂汽车外门拉手项目上通过认证并应用。

 

气辅成型顺利与否首先与材料的流动性能有很大的关系,合适的粘度至关重要。通过了解市场国外同类材料的加工性和多次的试模结果,最终确定的产品设计所体现的流动性能如图1所示。从图中可以看出,HCB9230GA有比较好的流动性效果,加工制品时工艺调整自由度也较高,产品良率高。

 

图1 HCB9230GA与国外同类材料流变性对比

 

把两种材料的制件进行表面分析,如图2、图3所示。从图中可以看出,HCB9230GA有良好的表面效果,麻点缺陷少。图4为用HCB9230GA气辅成型外门拉手制件。

 

      

图2 Competitor制件表面效果(200倍)                 图3 HCB9230GA制件表面效果(200倍)

 

图4 用HCB9230GA气辅成型外门拉手

其次,材料的热氧老化稳定性也是评价的重要指标,通过模拟制造工艺条件,制定了评价材料热稳定的方法为高温热停留,为此,对两种材料用260℃/15min的条件做了对比,图图5所示。从图中可以看出,HCB9230GA在高温停留15min 的情况下,色板表明无银丝和明显的黄化现象,而气辅成型外门拉手的成型周期一般为170s左右,考虑到结构的因素也足够满足抗热氧老化稳定性的要求。

 

图5 热停留评价对比图(260℃/15min)

 

    再次,材料的相态控制也至关重要,良好的相态是保证材料具备优异性能的基石,从研发的历程来看,最终制造工艺制造出的产品具备类似双连续的相态结构,使材料的组分性能协同到最佳状态,相态结构改善前后的图片如图6、图7所示。

 

        

图6 普通制造工艺PC/PBT相貌                               图7 特殊制造工艺HCB9230GA相貌

   最后,材料性能与认证试验能否匹配,HCB9230GA制成的制品在做后续试验时也有良好的表现。试验条件分3种:常温、低温(-30℃)、高温(80℃),载荷力为1470N,测试其强度的高低。普通材料在常温就很难通过,低温性能表现更差。通过试验比对,HCB9230GA具有良好的表现,3种试验条件均可通过。图8为普通PC/PBT材料和HCB9230GA材料拉拔试验强度试验后状态图片。

 

图8 普通PC/PBT材料和HCB9230GA材料拉拔试验强度图片(-30℃)

 

 

表1 HCB9230GA与国外同类材料性能比较

项目

测试方法

单位

测试条件

HCB9230GA

国外同类产品

拉伸强度

ASTM D638

Mpa

50mm/min

62

61.4

延伸率

ASTM D638

%

50mm/min

120

100

弯曲强度

ASTM D790

Mpa

1.3mm/min

92

93.1

弯曲模量

ASTM D790

Mpa

1.3mm/min

2280

2340

缺口冲击强度

ASTM D256

J/m

1/8in 23℃

800

670

缺口冲击强度

ASTM D256

J/m

1/8in -30℃

420

110

HDT

ASTM D648

1.82Mpa/3.2mm

95

93

密度

ASTM D792

g/cm3

23℃

1.21

1.22

熔融指数

ASTM D1238

g/10min

250℃×5kg

19

9.6

 

锦湖日丽潜心于改性材料的研发,始终秉持重视客户需求并为客户提供创新型解决方案,新推出的气辅成型PC/PBTHCB9230GA材料通过多项实验数据证明其性能优异,与国外同类材料相比优势明显。目前,这款产品已得到比亚迪、起亚和铃木等汽车主机厂的初步认可,将被用于气辅成型外门拉手的应用。