求助P-1700材料特性及应用

leo819

求助P-1700材料特性及应用 。。我们Molding后有时会有开裂现象，请指教

hpl1750

P-1700即是聚砜Polysalfone（简称PSF或PSU）有普通双酚A型PSF（即通常所说的PSF），聚芳砜和聚醚砜二种。PSF是略带琥珀色非晶型透明或透明聚合物，力学性能优异，刚性大，耐磨、高强度，即使在高温下也保持优良的机械性能是其突出的优点，其范围为为-100—160℃, 热稳定性高。主要特点 热稳定性高,耐水解,尺寸稳定性好,成型收缩率小,无毒,耐辐射,耐燃,有熄性。在宽广的温度和频率范围内有优良的电性能。化学稳定性好，除浓硝酸、浓硫酸、卤代烃外，能耐一般酸、碱、盐、在酮，酯中溶胀。主要应用制作各种接触器、接插件、变压器绝缘件、绝缘套管、线圈骨架、接线柱，印刷电路板、轴套、罩、电视系统零件、电刷座，碱性蓄电池盒、电线电缆包覆；防护罩组件、电动齿轮、蓄电池盖、飞机内外部零配件、宇航器外部防护罩，照相器档板，灯具部件、传感器。代替玻璃和不锈钢做蒸汽餐盘，咖啡盛器，微波烹调器、牛奶盛器、挤奶器部件、饮料和食品分配器；医疗器械方面有外科手术盘、喷雾器、加湿器、牙科器械、流量控制器。化工设备（泵外罩、塔外保护层、耐酸喷嘴、管道、阀门容器）

trues2006

PSU-1700成型过程需要严格控制，注意项目比较多；
  1.无定形料,吸湿大，吸水率0.2％-0.4％，使用前须充分干燥，并防止再吸湿。保证含水量在0.1％以下。
　2.热稳定性差，360度时开始出现分解。
7 _4 `, G, R) I1 Y4 p% X- G　3.流动性差，冷却快，宜用高温高压成型。模具应有足够的强度和刚度，设冷料井，流道应短，浇口尺寸取塑件壁厚的1/2-1/3
3 ^# n; v% ~6 w' n5 a4 n( A　4.为减小注塑制品产生内应力，模具温度应控制在100-140度。成型后可采取退火处理甘油浴退火处理，160度，1-5分钟；或采取空气浴160度，1-4小时。退火时间取决于制品的大小和壁厚。
　5.聚砜在熔融状态下接近于牛顿体，类似于聚碳酸脂，起流动性对温度比较敏感，在310度-420度内，温度每升高30度，流动性就增加1倍。故成型时主要通过提高温度来改善加工流动性。

leo819

最近公司更换成型材料导致产生大量裂纹，谢谢大家的讨论与分享

HW19811207

P-1700材料特性及应用楼上的已经说的很清楚了，下面我们谈谈型材料导致产生大量裂纹的问题。
( X0 M& Y3 H* Z, G* |     聚砜是一类在分子主链上含有砜基的芳香族非结晶高性能的热塑性工程翅料，足略带琥珀色非晶型透明或半透明聚合物。它具有突出的热稳定性(在一100℃一+150℃范围内能保持良好的性能)、优良的力学性能(拉仲强度为70 MPa一75MPa，弯曲模量2680MPa)、突出的长期耐蠕变性、优异的介电性能(在水中或190。C下仍能保持很高的介电性能)。另外，它还具有耐水解，尺寸稳定性好，成型收缩率小，无毒，耐辐射，耐燃等特点。优异的性能使聚砜的应用广泛，目前聚砜主要应用在电子、电气方面，用于制作接触器、变压器绝缘件、可控硅帽、绝缘套管、线圈骨架、接线柱、印刷电路板、轴套等各种电气零件范⋯。聚砜零件的加工方法主要有压制成型和机加工成型两种，前者是在注塑机上利用模具将粉末状聚砜材料压成型
，适合于外形尺寸不大、结构相对简单、有生产规模的零部件；后者是采用类似于金属切削加工方法进行，如：车、铣、钻、锯等对聚砜棒料或板料毛坯进行切削加工，加工完成后再放髓到烘箱中进行去应力处理。后一种方法适用范围广，足主要采用的加工手段。不同的零件结构、加工方法、使用要求，使聚砜零件加工后的合格率不尽相同。据调查了解国内、外同行业加工现状与发展动态，加工后合格率高者可达70％一80％，低者不足20％。但对于使用要求高、结构复杂的聚砜零件加工合格率则普遍居低不上.
9 J, l$ r2 G; x8 [+ E一、机加工成型开裂情况与开裂原因探。
聚砜材料经过机械加工及热处理后，零件时常有开裂现象发生，开裂点主要集巾在应力集中和尺寸跳跃过渡的地方，开裂现象影响了聚砜零件的加工合格率和使用性能。针对聚砜材料开裂的现象，经过深入细致地了解原材料生产过程、零件机加工和热处理生产过程，分析原机加工方式、方法和操作习惯等细节后，认为产生开裂现象的主要原因有：
& u' A& D0 {' u3 p) w0 ^①机加工方式不合理：在机加工后热处理前，很少会出现开裂现象，这是因为还没有经过去应力处理，机加工产生的应力尚未得到释放。当不合理机加工的零件经去应力处理，开裂问题将暴露无遗，不可避免。
不合理的机加工主要体现在：刀具选择、加工方法、装夹方式、切削速度、进刀量、加工角度等方面上，这些方面带来的后果就是机加工过后使零件受到大的应力影响。应力的产生将使材料的组织结构与分子排列出现变化，不同应力部位变化的程度有差异，这种差异导致零件在热处理时内部结构无法再恢复到先前有序、匀称的状态，从而出现开裂现象；
②冷却液使用不当：在进行不同材料的机加工过程中，有的不需要冷却液，有的需使用肥皂液、切削油、自来水等进行冷却。虽然聚砜材料化学稳定性好，除浓硝酸、浓硫酸、卤代烃外，能耐一般酸、碱、盐等，但机加工过程中常使用的肥皂液、切削油等冷却液，会改变其材料特性，使之出现溶胀。而由于担料的耐热性不及金属材料，加工过程中也需月】冷却液来降温。因此，若使用了不恰当的冷却液或冷却方式，会造成加工完处理后出现开裂问题，降低零件的合格率；
③热处理工序安排与参数没置不尽完善：一般情况下，只在机加工全部结束后采取去应力处理。但对于形状与结构较复杂的零件，由于机加工工序长，所受应力点多，而又未安排粗加工或部分机加工后去应力处理，导致在机加工过程中就产生开裂或最后热处理后出现开裂；
④其它开裂原因：用聚砜材料加工并热处理合格的零件，在后续使用过程中，囚接触了丙酮、香蕉水、甲苯、四氯化碳等溶剂而出现开裂或分层等现象；合格的零件，在转运、储存过程中跌落或受到强挤压，高温晒、熏、烤等因素『fIj产生开裂问题。
2 {' N; H. T4 d& y& p解决方式
( H: [- k( a5 n- n& m; g1、总的原则足：在机加工过程中：尽量避免和减小应力的产生。
a．优选加工刀具：聚砜材料属于热塑性翅料，而塑料是由多种成分组成的，其组织、硬度、强度不均匀，回弹性强，尺寸精度不易控制，在切削时要求刀具刃口要锋利、耐磨，否则若刀具很快被磨损而失去切削能力，则在切削力作用下和刀具麽钝后，因挤压作用大，切入切出处易发生开裂和崩边。困此，加工聚砜材料零件时应使用专门的锋钢类刀具；
b．优化加工方法及装夹方式：聚砜零件在机加工过程中受到应力是无法避免的，由于应力大小对零件加工合格率有重要影响，因此在工艺设计和操作加工时要充分考虑应力因素，选用合理的装夹方式和必要的工装保障，装夹部位也尽可能选择在可切除的地方；
c．合理选定加工角度、切削速度、进刀量：在机加工过程中，这三个参数对零件加工后遗留的应力大小有非常大的影响。
①加工角度：聚砜材料的弹性模量、硬度在热塑性塑料中均属最佳一级，它刚性大、耐磨、强度高，针对其特点，宜选取合适的切削角、Ij{f角、后角、调整角、刀头半径、钻头旋转角等；
9 u- @0 f) G6 g! e3 C3 Q& M0 l②切削速度：由于塑料类的硬度和强度比金属类低，其切削力小，导热性和耐热性也比金属类差，因此不能采用较高的切削速度。而且在车削和钻削时，切屑旱带状，易缠绕在工件或刀具上，有时挤压成硬团，影响加工的顺利进行，从而也影响到切削速度；
③进刀量：进给量的大小，主要受表面质量、振动和工件变形的影响，应根据工件余量、工件刚性和变形来选取。在切入和切出时，为了防止开裂、崩边，保证加工质量，精加工时宜选择小的切削深度和进给量。只有合理选定了上述参数，才可使机加工后零件受到的应力尽可能得小，为避免去应力处理后出现开裂现象奠定良好基础。
2、正确使用冷却液
3 G) y* A4 i" t$ C. R8 v0 x8 X经试验、对比、验证后，使用纯净水对零件正加工部位进行循环冷却，可保证能加工出符合质量和后续热处理要求的合格零件。但在零件加工完毕后，应及时清洁加工没备，防止其阒水侵蚀而腐锈。
: x+ ^; |2 ?) n1 k7 P- p/ e3、优化热处理工序安排，合理设置热处理参数
1 U' C" `5 e7 j5 V6 t; S* da．对于形状与结构复杂的零件，在机加工过程中根据实际情况增加一道或数道去应力处理；形状与结构简单的零件，在最后一道工序进行去应力处理。
b．聚砜零件热处理时，温度、时间参数的设置和控制至关重要。该种材料的耐温为150。C，升温速率快了，应力在热处理时会快速地加以释放，因不同位、不同受力点的应力大小有差异，应力在短时间内的集中快速释放很容易造成零件开裂现象；保温温度低了，保温时问短了，则起不到去应力作用或应力难以得到完全释放。因此选择合理的升、降温速率及保温温
度与保温时问非常关键与重要。在上述认识与分析基础上，经过大量的试验、论证，对聚砜零件热处理的参数进行了重新没置。

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（继续）二、注塑成型开裂情况与开裂原因探。
聚砜(Psu)是一种耐热、耐寒、耐水解、抗蠕变、尺寸稳定性优良的特种工程塑料。它强度高，尤其是冲击韧性大，可在一100一150℃长期使用；介电性能优良，即使在水、潮湿空气或高温下均有良好的电绝缘性；化学稳定性好，除硫酸、浓硝酸外能耐其它酸碱及脂肪族溶剂；能电镀，因此近年来一直用
生产某些军工零部件，而且产量在不断增长。在塑料制品成型加工过程中，由于塑料原料品种、模具结构差异及设备的工艺参数不同，所生产的塑料制品会产生各种各样的成型缺陷，尤其以制品外观不良、表面质量缺陷为最多。Psu制品表面质量问题主要是制品表面有黑点、条纹，制品表面头部及尾部有银丝状波纹、气泡等缺陷”陷产生的原因进行了分析。
1、制品良品率低的原因分析
  U, L7 L* ~7 z5 ~4 D. P由二酚基丙烷和4，4-二氯二苯基砜缩聚而成的双酚A型PSu生
产一个产品放置一段时间后有轻微的裂纹，生产中出现制品表面质量缺陷，通常与注塑前原材料的处理和贮存、注射成型过程中的注射条件、注射之后制品的处理和修饰等因素有关，也就是说，注塑的质量问题可以从成型原材料、成型工艺、成型设备及模其中寻找答案。造成PSu良品率低
' \& j/ y2 j% r0 Q下面着重从原材料的工艺性能来分析造成制品表面质量良品率低的几个因素。
4 Z3 k( Q3 ?2 q3 v  O- y2、原料和工艺性能分析
# I4 i6 ~! F6 D. z- L2．1原料外观检验
( j/ G' ~. e; g) W1 W原料外观包括原料色泽、粒子大小及均匀性等几个方面。
. ]4 S2 [4 j" U2 f9 W6 }PsU树脂为淡黄色或淡棕色，呈颗粒状，树脂颗粒的颜色直接影响制品表观的颜色。有的原料色泽有差异，在相同批次的材料中，颜色深浅也不一致；有的PSu中还掺杂造成制品表面产生黑点的色料。出现这种情况，主要是由于厂家对生产工艺、原材料质量控制不严所致。有的粒料粒度不均匀，有长条或块状料。虽然粒径小的Psu能提高制品的外观质量，但粒径太小会造成注塑时所包入的空气不易被排除而产生小的气泡。另外，树脂粒子大小不均匀，在注塑时受机械的振动，会使颗粒小的聚集在容器或料斗的底部，有可能出现制品性能前后不一致的现象。应采取的措施：尽可能挑出有色斑的材料，加强
原材料入厂验收的外观检验，包括粒度的测定、带黑点粒料含量的测定等。
2．2原材料的干燥
: X5 \4 j$ M$ x/ ~8 ^# }/ E原料中的水分是指吸收的大气中的水汽或制造塑料时没有排完的游离水分。挥发分是指原料受热受压时所释放的低分子物如氨、甲醛与结合水等。Psu因其大分子上含有亲水基团，容易吸湿，有粘附水倾向，致使其含有不同程度的水分。当水分高过规定量时，轻则使制品表面出现银丝等缺陷，重则引起Psu在注塑时产生降解，使其流动性过大(水分有增塑作用)、成型周期延长，制品收缩率增大，出现多孔、翘曲、表面带有波纹和闷光等现象，更重要的是降低了制品的电性能和力学性能，严重地影响到外观和内在质量，使各项性能指标显著降低。因
  @* ]" D+ x8 b此，注塑前必须使原料含水量降低到一定限度，对其进行干燥处理是非常必要的。应采取的措施：加强烘料工艺的控制，要求Psu树脂的含水率不大于0.05％；烘料设备选用电动鼓风干燥机，烘箱温度llO—130℃，干燥时间为6～lOh。为提高烘料的均匀性，需每2 h翻动1次。烘晾厚度为30一50 mm。另外，为防止二次吸潮，应将烘干料放在50℃的烘箱中保存。
5 k; @% {, w1 J7 y* C2．3成型温度
Psu的熔体粘度比尼龙(PA)、聚苯乙烯(Ps)大得多，且对温度变化十分敏感。温度太低，不能注满型腔，成型的制件有缺料现象；温度太高，则易使材料发生降解，性能变差，特别容易使制品表面出现色差、颜色不一致。这也是Psu较其它材料注塑工艺要求较高的主要原因，特别对壁薄、流道长、嵌件大的制件工艺要求更加苛刻。为避免和改善塑料件内应力的产生，通过提高温度来降低粘度比提高压力更有效。因Psu的成型温度较高，在保证顺利充模和制品质量的前提下，机筒温度尽量不要太高，以免引起原材料在机筒内氧化交联甚至固化。喷嘴温度要单独控制，以保证熔料保持良好的流动性，以不堵塞、不流涎为宜。应采取的措旋：注射温度根据每批料的粘度在
/ J- i$ t8 C* Q; O$ N; g- H. s270一300℃范围选定。
2 [2 B% x; L7 Q! o1 U4 s* r) }2．4残留物料
由于Psu对金属有粘附性，故加工完成后，在停机前必须把机筒内、螺杆上粘附的Psu料清洗出来，否则Psu料冷却后会牢固地粘附在螺杆上，影响下次生产。笔者在生产Psu制品时，每班的前200个制品经常会出现外观缺陷，其原因就是由于熔料粘附在螺杆上，在高温条件下长时间受热分解变色所致。料筒的清洗应采取正确的操作步骤，通常psu的成型温度高，熔体粘度大，而料筒留料又是热敏性的，预防Psu分解应选用流动性好、热稳定性高的Ps或聚乙烯(PE)作过渡换料。另外，Psu的成型温度比生产其它塑料都高，也可将料筒和喷嘴温度升高到欲换料的最低加工温度(也可使用欲换料的回收料)，并连续进行对空注射，直至全部存料清洗完毕再调整温度进行正常生产。主流道表面粗糙度高、料筒上喷嘴与模具配合不良也会导致残留物料。残留物料由于受高温烘烤，在后续物料注塑时，易在制品表面形成色斑、熔接痕而影响表面质量。应采取的措施：进行料筒清洗、延长冷却时间、提高模具温度、使模具主流道前端直径大于料筒喷嘴直径、改进主流道表面粗糙度等以消除残留物料。
; Q6 w% R  f# g3 {7 |2．5嵌件的预热
, s: B- p$ j! k) G2 M对于具有刚性分子链的Psu，其制件在成型加工中容易产生应力开裂现象，因此对采用的金属嵌件一般要进行预热。有的制品由于嵌件体积较大，注射后在塑料制品尾部易出现细小裂纹，这主要是由于熔料与嵌件存在温度差，即塑料与金属的线
) _. i+ w' J8 T7 ?2 A/ R% m9 o) K, [; F胀系数相差悬殊所致，在塑料熔融状态冷却固化时，围绕金属嵌件周围易产生应力或开裂，所以进行预热可使嵌件周围的熔料冷却较慢，收缩较均匀，发生一定的热料补缩作用，防止周围产生过大的内应力。应采取的措施：增加嵌件的预热工艺。预热温度以不损伤金属表面为限，一般为llO一130cc“1。
2、6模具温度
模具温度的高低取决于Psu的特性、制品的形状尺寸及性能要求等。模温高时，制品结晶度高，硬度大，耐磨性好；模温低时，制品结晶度低，断裂伸长率大，透明性和韧性好。如果模温过低，制件各部分的冷却速率很可能不均匀，以致制件注塑后出现空隙等弊病。当生产Psu等熔体粘度较高的塑料时，选择的模具温度应高一些，适当提高模具温度可增加流动性，改善制品表面粗糙度。提高模温还可以调整制品的冷却速率，缓慢冷却能使应力得到充分松弛，防止制品产生凹痕、裂纹等缺陷。应采取的措施：加工Psu的模具温度以130～150℃为宜”。
2．7注塑压力
: W: ?3 P/ D* E1 D, J注塑压力是指柱塞或螺杆顶部对塑料所施加的压力，其主要作用是克服塑料熔体从料筒向型腔的流动阻力，给予熔体一定的充模速率。注塑压力不仅与制品的质量、产量有密切的关系，而且还受塑料品种、注塑机类型、模具结构及其它工艺条件的影响。通常情况下，对于熔体粘度高、薄壁、流程长、精度高且形状复杂的Psu制件，为了保证制品的力学性能和尺寸精度，最好使用较高的注塑压力。应采取的措施：Psu的注塑压力一般以90～140 MPa为宜。
2．8保压时间
3 U3 h9 k8 I) h. X2 ?- @; @; f保压时间对制品的内应力影响较大，为防止出现裂纹，获得各项性能良好的制件，应选用高料温和低压力，需要一定的保压时间，这将减小制品的残余应力。但保压时间过长，不仅内应力大，制品易开裂，使强度降低，而且会延长成型周期。应采取的措施：Psu的保压时间为：0—5 s。
2．9注射速率
1 O6 `) v7 w! R' o9 [注射速率高，制品的表面粗糙度低，强度也较高，但过高的注射速率会使制品出现翘曲、烧焦等现象，直接影响制品的表面质量。应采取的措施：将注射速率控制在7～10 n∥s。
2．10制品后处理
作为工程塑料零件，要求具有～定的尺寸稳定性，为了加速制品脱模后的收缩，防止裂纹的产生，最好对制品进行热处理。
8 ~4 D' o/ S  `% H  n热处理对制件的性能影响较大，制件通过热处理后，内应力基本消除，随热处理时间的延长，其拉伸强度、弯曲强度、洛氏硬度、热变形温度等都有所提高，以Psu为原材料的制品试验证明，热处理时间2 h左右上述性能有较大提高，但断裂伸长率和冲击强度却有所降低，不过这种降低在热处理2 h内并不明显，待20 h后降低程度才显著。为提高制品的性能，消除内应力，保持制品的性能和尺寸稳定性，必须将制品放入烘箱内进行退火处理，具体时间根据制品的厚度和用途而定，厚制品的时间应长些。应采取的措施：Psu的后处理温度以100一130℃为宜。另外．排气不良也会引起烧焦、变色和表面粗糙，影响制品的外观和质量；由于排气不良和脱模顶出不平稳，使制品局部产生残余应力，易引起制品裂纹和尺寸精度不一致，这些都应引起注意。应采取的措施：模具合理开设排气孔，为了保证制品的光洁、平整度及易于脱模，模具的型腔、流道
等部位应有较低的表面粗糙度及较小的脱模斜度。
. w# J3 Z) [4 T6 Y3结语
1 ~. S1 f1 X, T/ p) w+ `综上所述，通过加强对原材料的质量控制，不断进行工艺试验总结，使各种工艺参数达到一个最佳值，可以达到塑化均匀，无裂纹，表面无银丝、气泡、黑点等疵病的表面质量要求，确保Psu良品率的不断提高，最终生产出合格的产品。