一、玻纖增強聚碳酸酯簡介
聚碳酸酯具有優良的物理機械性能,尤其是耐沖擊性優異,拉伸強度、彎曲強度、壓縮強度高;蠕變性小,尺寸穩定;具有良好的耐熱性和耐低溫性,但其抗疲勞強度差,容易產生應力開裂,抗溶劑性差,耐磨性欠佳。所以通過玻璃纖維來改善抗疲勞、抗溶劑性等性能,使更廣泛運用于玻璃裝配業、汽車工業和電子、電器工業,其次還有工業機械零件、光盤、包裝、計算機等辦公室設備、醫療及保健、薄膜、休閑和防護器材等。

二、玻纖增強聚碳酸酯“浮纖”現象產生原因
增強聚碳酸酯成型生產中容易出現一些問題,包括因熔融粘度大造成的充填困難、因混煉不均造成的性能變化以及制品表面質量、翹曲變形等等。特別是制品表面質量,對于外觀要求越來越高的產品零件來說,有著十分重要的意義。“浮纖”現象是玻纖增強PC在注射成型過程中,經常出現的表面質量問題,一直困擾著塑料制品的生產制造。

浮纖
浮纖也叫露纖。在生產加玻纖的原料時最容易出現的就是表面外觀不良,主要為燒焦、露纖和料花。而這個里面最主要的、最難解決的就是露纖了。所謂露纖就是玻璃纖維露在產品表面,比較粗糙,外觀上比較難以接受。
浮纖形成的原因有很多,但最主要原因有三種:
1.玻璃纖維與聚碳酸酯的相容性
玻纖增強聚碳酸酯是由玻璃纖維和聚碳酸酯所構成的復合體,兩種材質差異較大,彼此混合后存在相容的問題,為了保證塑料的性能,玻璃纖維要經過表面處理才能與塑料分子產生一定的界面相容性,但偶聯劑添加到一定的份量會達到一個相容力的極限,這種相容性是相對的,有限的及不穩定的,狀態改變時外因作用達到一定程度就會被破壞,玻璃纖維會因此擺脫束縛。
2.玻璃纖維與基料的比重差異
“浮纖”現象是在注射成型過程中出現的,處于粘流狀態的聚酯熔體從注射機噴嘴經由模具的澆注系統注入型腔,在這個流動過程中,由于玻璃纖維與聚碳酸酯的比重不同,其流動性也會有差異,使兩者形成分離的趨勢,當分離作用力大于界面粘結力時便會脫離開,而且密度小的物質浮向表面,密度大的物質沉入里面,因玻璃纖維密度較小,故浮向表層而外露,在制品表面產生白色的痕跡。此外,聚酯在流動過程中受到嫘桿、噴嘴、道流及澆口的摩擦剪切力左右,既易造成局部粘度的差異,又會破壞玻纖表面的界面層,熔體粘度愈小,界面層受損,玻璃纖維受到的粘結力也愈小,當粘度小到一定程度時,玻璃纖維便會擺脫樹脂基體的束縛,逐漸向表面累積而外露。
3.噴泉效應
聚酯熔體注入型模時,會形成“噴泉”效應,即玻璃纖維會由內部向外表流動,與型腔表面接觸,由于模具型面溫度較低,質量輕冷凝快的玻璃纖維被瞬嗣凍結,若不能及時被熔體充分包圍,就會外露而形成“浮纖”。
三、我司玻纖增強聚碳酸酯“浮纖”現象解決方案
根據浮纖產生的原因,提出相對應的解決方案:
改善玻纖與聚碳酸酯的相容性
通過加入相容劑、分散劑、潤滑劑來改性玻纖,從而提高玻纖與聚酯的相容性,增加界面粘結強度,來改善“浮纖”現象。但目前市場上的玻纖生產廠家,如巨石集團、泰山玻纖等均生產改性專用的無堿玻纖無捻粗紗,其涂覆硅烷浸潤劑,能改善二者的相容性。但二者的相容性是相對的,因此玻纖與聚碳酸酯的配方也是非常關鍵的。
改善玻纖與聚碳酸酯的比重
聚碳酸酯要選用流動性高的,這樣既能保證增強聚酯具有良好的流動性,因此能改善由于剪切力引起局部黏度差異。而玻纖則要選擇短纖,由于短纖與聚酯分散混合均勻,能改善浮纖的現象,但是相對無捻粗紗連續玻纖成本就提升了,目前國內大部分改性廠家都是用連續玻纖。而連續玻纖是通過螺桿剪切分散在聚碳酸酯基體中,因此控制控制螺桿的轉速以及聚酯的進料量是連續玻纖增強的關鍵所在。只要控制好二者的量,生產出來的玻纖增強PC也能改善“浮纖”現象。
通過改善成型工藝條件
(1) 適當提高溫度
由于玻纖增強PC的熔融指數相對應的降低了,因此要適當的提高料桶的問題,改善流動性,避免填充及熔接不良,但溫度不宜過高,加料段溫度比壓縮段稍低即可,以利用其預熱效果,降低螺桿對玻纖產生的剪切作用,減少局部黏度的差異及對玻纖袁面的破壞力,保證二者的粘結強度。此外,還需還對應的提高模具溫度,減少了玻纖和模具接觸阻力,讓玻纖與聚碳酸酯的速度差盡量變小,從而可以減少浮纖。
(2) 適當提高壓力以及射速
較高的注塑壓力和背壓有利于填充,提高玻纖分散性,但會容易造成翹曲變形,脫模困難,因此壓力只需比非增強的PC略高點即可。
提高射速能明顯的改善“浮纖”現象,雖然二者存在的流速差,但相對于高速射膠而言,他們的相對速度差較少,從而減少取向性、增加玻纖的分散性,但需要注意澆口處發生“噴射”現象。
在注塑成型過程中,維持玻纖與聚碳酸酯具有穩定的相容性,是改善“浮纖”現象的關鍵所在,這要求一方面需進一步強化其界面親和力,另一方面則要持續保證玻纖具有足夠的分散性。因此,在合成玻纖增強PC時,增強料的好壞直接決定著“浮纖”現象。
成果:
下面的幾幅圖為客戶用我司TG-2630粒子所注塑的產品圖片,為清楚起見,圖片為放大圖片,倍率為5-10倍。

此圖為軍用接線器圖片。所注塑產品表面光滑平整,有漢白玉一般的質感,堅硬無比。用放大鏡也無法找到玻纖外露現象。
下圖的民用注塑件所用模具精度不高,但所獲得的產品依然性能優越。敲擊隱隱有金屬聲。
客戶產品眾多,如精密印版、電腦組件、手機組件等等,鑒于篇幅和其他原因,這里就不一一列舉了。

