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注塑成型工艺及技术路线(注塑成型工艺方法分析)

注塑成型工艺及技术路线(注塑成型工艺方法分析)公式中:Fcm–锁模力,(KN)K–安全系数,一般取1-1.2 P平均–模腔平均压力(MPa)A制品–制品在模具分型面上的最大投影面积(c㎡)Fcm>=K×P平均×A制品×10要考虑是否需要一些特殊配置,如生产PA、PC等材料时需选用专用螺杆,成型带有进抽芯或脱螺纹的模具时需配备相应的装置;再次,要根据模具结构、产品质量等方面的因素来确定是否需要选用一些具有特殊功能的注塑机,如成型薄壁长流动制品(一般指L/D300)时,需选用高注射速度注塑机,精密电子配件需选用精密全闭环控制注塑机等。锁模力设定理论上,锁模力可按下式进行计算:

注塑设备的进一步发展和制品质量要求的不断提高,都对注射成型工艺提出了更高的要求。正确选择注射设备,并合理地设定成型工艺、优化工艺条件,是提高制品质量的关键。

注塑成型工艺及技术路线(注塑成型工艺方法分析)(1)


  • 注塑机规格选择

在选择注塑机规格时,首先要考虑到生产模具的状况,因为同一台注塑机往往要满足大小不同的多副模具生产,应根据制件重量、模具尺寸等来确定注塑机规格,即注塑机最大锁模力和最大注射量,然后根据注塑机厂商所提供的规格型号选择合适的机型。

要考虑是否需要一些特殊配置,如生产PA、PC等材料时需选用专用螺杆,成型带有进抽芯或脱螺纹的模具时需配备相应的装置;再次,要根据模具结构、产品质量等方面的因素来确定是否需要选用一些具有特殊功能的注塑机,如成型薄壁长流动制品(一般指L/D300)时,需选用高注射速度注塑机,精密电子配件需选用精密全闭环控制注塑机等。

  • 锁模力设定

理论上,锁模力可按下式进行计算:

Fcm>=K×P平均×A制品×10

公式中:Fcm–锁模力,(KN)K–安全系数,一般取1-1.2 P平均–模腔平均压力(MPa)A制品–制品在模具分型面上的最大投影面积(c㎡)

在实际生产中,锁模力的调整还应考虑模具在生产中受热膨胀所产生的影响,一般应留有0.1-0.2mm的余量;锁模力的设定原则是在保证产品质量的前提下以低锁模力为宜。

注塑工艺参数设定

  • 料筒温度、模具温度

根据不同塑料材料的性能来设定螺杆料筒温度,料筒设定温度一般高于塑料熔点10℃-30℃。必须注意,不同厂商所提供的材料因合成方法或添加助剂类型的不同,它们的熔点和在料筒中允许停留时间也会有差异。

模具温度在设定时一般使用循环水冷却,但在生产精密尺寸或表面质量要求较高的制品时,应根据工艺要求使用能够进行准确控制的模温机。

  • 注射保压时间、冷却时间

注射时间、保压时间和冷却时间须根据产品厚度、模具温度、材料性能等进行设定。注射时间设定一般以略大于螺杆完成注射行程移动的时间即可,过长的注射时间不但会产生机械磨损、能耗增加等负面影响,同时也会延长成型周期。保压时间设定根据产品厚度来设定,薄壁产品在成型时可不用保压时间;

在设定保压时间时,只要产品表面无明显凹陷即可,也可用称重法来确定,逐步延长保压时间直至产品质量不再变化的时间即可定为最佳保压时间。冷却时间同样需根据产品厚度、模具温度、材料性能来确定,一般无定型聚合物所需冷却时间要比结晶型聚合物时间长。

  • 注射压力、速度

注射压力设定要遵循宜低不宜高的原则,只要能提供足够动力达到所要求的注射速度、使熔体能够顺利充满型腔即可,过高的压力容易使制品内产生内应力;但在成型尺寸精度较高的制品时,为防止产品收缩过度,可以采用高压力注射以减少制品脱模後的收缩。

注射速度会影响产品的外观质量,其设定应根据模具的几何结构、排气状况等进行设定,一般在保证良好的外观前提下,尽量提高注射速度,以减少充填时间。

在注射成型中,熔体在模具内流动时,模壁会形成固化层,因而降低了可流动通道的厚度,一般根据模具结构和注射速度不同,模壁会有0.2mm左右的固化层。因此成型中通常采用较快的注射速度。

  • 注射行程、多级注射参数

在成型中,首先须确定注射行程,理论上,注射行程可按下式计算:

S1=4(CVp Va)/ρDs2

公式中:注射行程Vp–产品体积ρ–树脂密度C–型腔数目Va–浇口体积Ds–螺杆直径

在实际生产中,若已知“产品 浇口”的总重量,则可用下式来计算注射行程S1=(M/Mmax)·Smax (5~10)mm


公式中S1:注射行程,mm M–“产品 浇口”总重量,g Mmax–注塑机最大注射量,g/Smax–注塑机最大注射行程

由于浇道系统及模具各部位几何形状不同,为满足产品质量要求,在不同部位对充模熔体的流动状态(主要指流动时压力、速度)有不同要求。在一个注射过程中,螺杆向模具推进熔体时,要求实现在不同的位置上有不同的压力和速度,称之为多级注射成型。

一般塑件在成型时至少设定三段或四段以上注射才是比较科学的,即主流道处为第一段,分流道至浇口处为第二段,产品充满型腔约90%为第三段,剩余部分为第四段,可用计算重量法来确定各段的切换位置点;

实际生产中,应根据产品质量要求、流道结构、模具排气状况等对多级注射工艺参数进行科学分析,合理设定。通常可采用调试观察法进行设定,将注射时所需找切换位置点的压力/速度设定为0,观察熔体的走向位置及产品缺陷状况,逐步进行调整,直至找出合理的位置点。但在调试观察的过程中必须注意欠注产品的脱模状况,以免在模具某些凹陷部位因欠注而发生粘模。

  • 其它工艺参数

在注射成型中,除了成型温度、压力、速度、时间、多级注射切换位置等几个主要参数的设定以外,还有许多其它的工艺参数,如背压、螺杆转速、螺杆倒索防流延以及其它各动作参数设定等,也不能忽视其设定。

注塑成型工艺及技术路线(注塑成型工艺方法分析)(2)


  • 工艺参数设定实例

以生产尼龙束线带产品为例,产品质量要求:

产品达到规定拉力标准;表面无银丝、气泡、缩痕等各类不良现象;成型後产品束紧性良好,无松脱现象。使用材料为PA66,模具结构为热流道式,浇口型式为点浇口。

首先根据产品特点以及模具结构来确定工艺参数设定原则:

  • 因产品流动长度较长,L/t(流程与壁厚比)为511,应选择高速注射成型;

  • 浇口型式为点浇口,须使用较高压力以克服流动时的阻力;

  • 为保证产品能顺利充模,熔料必须有良好的流动性,成型温度应适当偏高;

  • 高压高速注射至未端时容易产生飞边,成型机必须有低惯性压力、速度切换;

  • 因产品壁厚较小,可不使用保压;制定各主要成型工艺参数

拟定注射工艺参数必须了解设备性能、模具结构、成型材料及产品质量要求等方面的信息,科学合理地设定各成型参数。

首先要根据产品成型状况逐步进行工艺参数的调整,正确的调整顺序为压力→速度→温度。每次更改参数时,输入的参数已为电脑所确认后再进行下一个参数更改,应避免同时更改两个以上参数;

其次在产品进入稳定生产中,须尽量保持各参数的稳定,应作详细记录,若变更幅度过大时,应及时查找原因。另外,每次模具上线时成型工艺须尽量固定,便于成品质量控制。

短射

短射的指是由于模具未被完全充满而导致的射出的产品不完整的情况。

这种缺陷通常出现在距离浇口最远的点上,或者出现在需要通过模具上的狭窄部位才能到达的部分,因为狭窄部分有可能阻碍熔体的流动。

短射有可能造成很微小的斑痕,也有可能明显地造成产品较大部分的缺失。

原因:

可能造成短射的原因有:

  • 射入模具的原料不足

  • 熔流阻力过大,致使其无法流到模具各处

  • 模具排气不良形成气穴,气穴阻挡熔体,使其无法流到模具的一些部位。

飞边

飞边是从模穴中挤出的多余原料粘附在产品上形成的。

此缺陷会出现在产品边缘上,或模具的各个组成部分之间。原料可能沿分型线从模具中溢出,还可能从动静模的接合处溢出。

飞边还有可能出现在型芯处,这可能是由于液压或带角的销子造成的。

飞边问题的严重程度不同,有时较薄,严重时也可能比较厚。

原因:

可能造成飞边的原因有:

  • 模具锁模面损坏或磨损严重

  • 动静模相锁时错位

  • 模具内原料的压力大于锁模力

上面提到的第三种情况也会由很多不同的原因造成。在下列情况中,原料压力可能大于锁模力:

  • 在注塑的初始阶段(充模阶段)注入了过多的原料,增加了模具内的压力

  • 在充模过程中熔流的阻力过大也会增加模具内的压力

  • 在保压阶段模腔压力过高

  • 锁模力不够

降解

由降解造成的结果由很多种,问题的程度和严重性各不相同。最严重时可能造成产品完全脱色,并且造成其机械性能不良。而局部的降解仅仅会造成暗条纹或斑点。

原因:

降解是由于原料受破坏引起的。形成塑料的长链分子在过度受热或过大剪切应力的作用下会发生分解。分子分解过程种产生的挥发性气体能够加速降解的过程,这就会造成原料脱色。大量的分子分解会最终破坏原料的成分,对其机械性能造成不良的影响。

局部降解可能是由烘料筒温度不均造成的。

在以下情况下会发生降解:

  • 原料在烘料筒或热流道系统中过度加热

  • 原料在烘料筒中停留的时间过长

  • 在注塑过程中施加在原料上的剪切应力过大。如果喷嘴阻塞、浇口及流道过窄或发生类似情形,那么还将加剧应力过大的情况。

变形

正常情况下,产品的形状应和模具的形状相符。变形缺陷指的是产品发生畸形。

情况严重时,产品从模具中顶出时会完全变形;情况不严重时,产品形状会出现细小的不规则情况。

产品上较长而无支撑的边缘和面积较大的平面是最容易发生变形的区域。

原因:

造成变形的原因有:

  • 产品脱模时温度过高

  • 由于产品较厚和较薄的区域的冷却时间不同,或由于动静模模温不同导致产品内部产生收缩差异

  • 因充模时模流不畅(即所谓的“冻结取向”)或保压阶段模穴压力过高引起的模内压力

杂质

杂质的表现形式是在产品上出现颜色不同的斑点、斑块或斑纹。最常见的情况是出现黑色斑点。

杂质可能只是极小的斑点,严重时也会表现为明显的条纹或大块的褪色。

原因:

杂质产生的原因是有杂物混入了原料,例如:

  • 原料在进料漏斗中混入了杂物

  • 降解原料可能从机器的螺栓、烘料筒内壁、接头/喷嘴总成或任何切断机构中掉落出来,混入原料中

分层

分层缺陷会在产品表面形成“皮肤效果”,即产品的表面与其它部分原料的质地和性质都不同,形成一层可以剥落下来的表皮。

分层缺陷严重时,整个横截面都是由多个分层组成的,未熔合在一起。缺陷较轻时,产品的外观可能符合要求,但缺陷会破坏产品的机械性能。

原因:

分层缺陷的产生主要有两个原因:第一,当两种不同的原料错误地混合在一起时会导致分层。两种原料在压力的作用下可能同时进入烘料筒,但在模具中冷却时无法正常熔合在一起,只是作为不同的分层被强行压在一起形成产品。

第二,如果迫使冷熔体高速通过狭窄的浇口,就会产生剪切应力。过高的剪切应力会造成提前熔化的熔体层无法完全熔合。

混料的风险:

请注意,一些原料混在一起处理时会发生强烈的化学反应。例如,PVC和Avetal绝对不可以混合处理。

银丝

银丝通常在产品表面表现为银色或灰色的条纹。

银丝可能只表现为局部的条纹,情况严重时整个表面都会被条纹覆盖。

银丝会影响产品外观,同时也会破坏产品的机械性能。

原因:

造成银丝的主要原因有以下两点:

  • 原料潮湿。有些吸湿的原料会吸收空气中的水气。如果原料过潮,在烘料筒高温和高压的作用下,就会形成加压蒸汽。这些蒸汽冲破产品表面就形成了银色的条纹。

  • 熔体收到热损伤,产生局部的降解。由此产生的挥发性气体在模具表面受阻,就在产品表面形成条纹。

这种情况没有前面提到的降解那么严重。只要熔体温度过高,或在塑化或注入模具的过程中受到剪切应力,就会导致这种情况的发生。

光泽/阴影

产品表面的光洁度应和模具的光洁度一样。当两者的光洁度不同时,就发生了光泽/阴影缺陷。

缺陷产生时本应光滑的表面会呈现暗淡,本应粗糙的表面呈现光泽。

原因:

发生光泽/阴影缺陷的原因有:

  • 熔体流动不畅或模具表面温度较低,使材料成型时无法复制模具表面的光洁度。

  • 在保压阶段产生的模腔压力不足,致使冷却过程中材料无法紧贴模具表面而留下缩痕。

流痕

流痕会出现在产品表面,有多种表现形式,一般会形成一个阴影区域。

流痕在产品表面上不出现凹凸,用手指划过时感觉不出来。这种缺陷还被成为拖痕、重影和阴影。

流痕严重时会形成凹槽,在产品表面留下像记号一样的缺陷痕迹。

原因:

在下列情况下会出现流痕:

  • 熔体流动性不佳或模具表面温度较低,使得充模过程中塑料流动阻力过大。

  • 充模过程中熔体流动受阻。这可能是由于模具表面不平,模具表面印有标志或图案,或充模过程中熔体流向发生变化造成的。

接合线

接合线是两个熔体前沿在充模过程中相遇时产生的。它会像一条线一样出现在产品表面。

接合线可能在产品表面形成像“裂缝”一样的线,也可能只是不易被发现的细纹。

设计模具时,有些肉眼能够看到的接合线是无法避免的。在这种情况下,需要把线尽量缩短,以免破坏产品强度或影响产品外观。

原因:

形成熔体前沿的原因有很多。熔体沿一个核心的边缘流动时最容易形成熔体前沿。当两个熔体前沿相遇时就形成了接合线。两个熔体前沿的温度都必须足够高,以便它们能够顺利地熔合在一起,不对产品的强度和外观造成影响。

两个熔体前沿不能充分熔合时就会造成接合线缺陷。

发生缺陷的情况有:

  • 在模具较厚和较薄的部分,熔体的流速不同。熔体流过模具较薄的部分时温度会降低

  • 每个流道的长短不同,较长的流道比较容易冷却

  • 保压阶段模腔压力不足以让熔体前沿完全熔合

  • 残存的气泡使得熔体前沿无法熔合,这也会进而导致烧焦缺陷。

烧焦

烧焦的表现与短射类似,但带有不规则的退色边缘及微微的焦味。情况严重时会在产品上出现炭黑色的区域,并伴有塑料燃烧的气味。

如不排除缺陷,模具上则通常会出现黑色的沉积。如果不及时检查因烧焦产生的气体或油性物质,它们还可能阻塞气孔。烧焦通常会出现在通道的尽头处。

原因:

烧焦是由内燃效应造成的。当空气在短时间内加压时,温度就会升高,造成燃烧。统计数据显示,注塑过程中的内燃效应可能产生600°C以上的高温。

在下列情况中可能出现烧焦缺陷:

  • 充模速度过快致使空气无法从模腔排除。空气被流入的塑料阻挡形成气泡,受压后产生内燃效应

  • 气孔堵塞或通风不畅。模具中的空气应从气孔排出。如果由于气孔的位置、数量、尺寸或功能不佳造成通风不畅,空气就会残留在模具内,导致烧焦。锁模力过大也会导致通风不畅。

缩印

缩印指的是产品表面浅浅的凹陷。

缺陷较轻时表现为产品表面的不平整;较严重时表现为整个产品的大面积塌陷。带有拱、柄和突起的产品经常会发生缩印缺陷。

原因:

缩印是原料在冷却过程中发生大面积收缩造成的。

在产品较厚的部分(如拱),原料的核心温度较低,所以会晚于表面发生收缩,这样就会在原料内部产生一个收缩力,将外边面拉进向内凹陷,形成缩印。

在以下情况中会出现缩印:

  • 冷却过程中模腔压力低于原料收缩产生的力

  • 冷却过程中模腔加压时间不够,导致原料从浇口回流出模腔

  • 在成型和保压阶段原料没有足够的缓冲量,这可能是由于在挤入足够的附加原料之前,螺杆已完全退出。

  • 流道和浇口截面远小于产品的壁厚。这意味着产品被完全挤出之前浇口可能已经冻结了。

气泡

真空泡以气泡的形式出现,在透明的产品上很容易看到,在不透明产品的截面上也能看到。

原因:

气泡是产品上的真空部分,是在冷却过程中当原料收缩时产生的。

和缩印一样,原料内部产生了收缩力,不同的是气泡产生时,产品外部表面已凝固,未发生塌陷,这样就在产品上产生了中空的气泡。

导致气泡产生的原因和缩印相同,包括:

  • 模腔压力不足

  • 模腔加压时间不足

  • 流道和浇口尺寸过小

喷痕

喷痕指的是浇口对面出现的螺纹状区域。喷痕不但影响产品外观,还影响产品强度。

原因:

喷痕是由于充模过程中熔体流动失控引起的。

熔化的塑料是在巨大的压力下进入模具的。如果充模速度过快,塑料会从模腔的开放空隙中喷出,并迅速弹回、冷却,形成螺纹,阻碍后面的熔化塑料进入浇口。

产生喷痕的主要原因是浇口位置不佳或浇口设计不好,但以下两种情况会使缺陷加巨:

  • 充模速度过快

  • 充模时熔体流动不畅

利用干粉或色母粒等方法着色塑料制品时,可能出现颜色变化现象,从而影响产品质量。

变色可能由下述方面原因引起:

(1)高温成型时,基体树脂的氧化降解引起;

  

(2)由于塑料制品的某些组分,如基体与助剂,或基体与着色颜料,亦或助剂与颜料间发生化学反应所致;

  

(3)由于着色颜料或助剂等不耐高温所引起,等等。我们通过剖析这些因素引起色变之机理,为诸多塑料制品厂家提供参考,以便正确选择原材料,从而生产出合格的塑料制品。

  

塑料成型加工所引起的颜色变化

1.高温成型时,基体树脂氧化降解变色

  

当塑料成型加工设备之加热圈或加热板因失控而一直处于加热状态时,容易导致局部温度过高,使得树脂在高温下发生氧化分解,对于那些热敏性塑料,如PVC等,在成型加工时更易出现这种现象,严重时,将烧焦变黄,甚至变黑,并伴随大量低分子挥发物逸出。

  

这种降解包括解聚、无规断链、侧基和低分子物的脱除等反应。

  

(1)解聚

解聚反应系先在大分子未端断裂, 然后按连锁机理迅速脱除单体,在聚合上限温度以上尤其容易进行。

  

(2)无规断链(降解)

对于诸如PE等聚合物在高温成型时,其主链任何位置都可能断裂,分子量迅速下降,但单体收率很少,这类反应称作无规断链,有时也称作降解,聚乙烯断链后形成的自由基活性很高,四周又有较多的二级氢,易发生链转移反应,几乎无单体产生。

  

(3)取代基的脱除

聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯腈、聚氟乙烯等受热时,取代基将脱除。以聚氯乙烯(PVC)为例,PVC在180~200℃以下温度加工成型,但在较低的温度(如100~120℃)下,即开始脱氢(HCl),200℃左右失去HCl很快,而使聚合物变成深色,强度变低,总反应简示如下:﹏CH2CHCIH2CHCl~~→~~CH=CHCH=CH~~ 2HCl

  

游离HCl对脱氯化氢有催化作用 金属氯化物 如氯化氢与加工设备作用形成的氯化铁 促进催化。3HCl Fe→FeCl3 3HCl

  

PVC在热加工时须加百分之几的酸吸收剂,如硬脂酸钡、有机锡、铅化合物等,以提高其稳定性。

  

利用通迅电缆着色市话通迅电缆线时,铜导线上聚烯烃层如稳定得不好,聚合物—铜的界面上就会形成绿色的羧酸铜。这些反应促使铜扩散入聚合物中,加速了铜的催化氧化。

  

因此,为了降低聚烯烃的氧化降解速率,常加入酚类或芳胺类抗氧剂(AH),终止上述反应,形成不活泼的自由基A·:ROO· AH-→ROOH A·

  

(4)氧化降解

聚合物在加工和使用时都要接触空气中的氧气,在受热时,加速氧化降解。

  

聚烯烃的热氧化属于自由基连锁反应机理,有自动催化行为,可分为引发、增长、终止三步反应。

  

氢过氧化基团引起的链的断裂导致分子量降低,其均裂的主产物为醇、醛、酮,最后氧化成羧酸。羧酸对金属催化氧化起着主要作用。

  

2. 塑料成型加工时,着色剂因不耐高温而发生分解褪色变色

  

用于塑料着色的颜料或染料均存在耐温极限,达到这一极限温度,颜料或染料将发生化学变化,生成各种较低分子量化合物,其反应式均较复杂;不同的颜料存在不同的反应及产物,通过失重等分析方法可以检测不同颜料的耐温性,一般地:

粉红色

永固紫

单一色

拼色

黄、红拼成的紫色

镉红、镉黄、钛黄、钴蓝、钴绿

无机颜料

有机颜料、染料

色淀红、偶氮黄、透明红

喹吖啶酮红

大分子颜料

小分子颜料

色淀颜料偶氮2B红

注塑、吹塑

短时间受热

长时间受热

板材挤出

吹膜

低温

高温

涂覆

   

着色剂与树脂反应所引起的颜色变化

着色剂与树脂的反应主要表现在某些颜料或染料与树脂在加工成型时发生的,这些化学反应将导致色相的变化,并使聚合物发生降解,从而使制品性能发生变化。

1.还原反应

某些高聚物,如尼龙和氨基塑料在熔融状态下,是很强的酸性还原剂,它们能使在加工温度下很稳定的颜料或染料被还原褪色。

  

2.碱交换作用

聚氯乙烯乳液聚合物或某些稳定化了的聚丙烯中的碱土金属,能与着色剂中的碱土金属发生“碱交换作用”,从而使颜色从蓝红色变成橙色。

PVC乳液聚合物是VC在乳化剂(如十二烷基磺酸钠C12H25SO3Na )水溶液中借助搅拌聚合的方法,反应中含有Na ;为提高PP的耐热氧性能,常加有1010、DLTDP等抗氧剂,抗氧剂1010是由3,5一二叔丁基一4一羟基丙酸甲酯与季戊四醇酸钠催化下进行酯交换反应,而DLTDP是由Na2S水溶液与丙烯腈反应制备硫代二丙腈,经水解生成硫代二丙酸,最后用月桂醇酯化而得,反应中亦均含有Na 。

在塑料制品成型加工时,树脂中残余的Na 将与含有金属离子的色淀颜料如C.I.Pigment·Red 48:2(BBC或2BP)发生反应:XCa2 2Na →XNa2 Ca2

  

3.颜料与卤化氢(HX)间的反应

PVC在温度升至170℃或受光作用下脱去HCI而形成共轭双键。

  

含卤阻燃性聚烯烃或有色阻燃塑料制品在高温成型亦脱卤化氢HX。

  

(1)群青与HX反应

广泛用于塑料着色或消去黄光的群青颜料,是一种含硫复合物。

  

(2)铜金粉颜料加速PVC树脂的氧化分解

铜颜料高温时可被氧化生成Cu 、Cu2 将加速PVC分解

  

(3)金属离子对聚合物的破坏作用

某些颜料对聚合物有破坏作用,如锰色淀颜料C.I.Pigment Red48:4不适合PP塑料制品成型,原因在于变价金属锰离子在PP的热氧化或光氧化中,通过电子的转移催化氢过氧化物的分解导致PP的加速老化;聚碳酸酯中的酯键,加热时易水解和遇碱分解,一旦颜料中存在金属离子更容易促进分解;金属离子也会促使PVC等树脂的热氧分解,并导致颜色变化。

  

纵上所述,生产塑料制品时,我们应避免使用与树脂发生反应的着色颜料是最可行且有效的办法。

  

着色剂与助剂间的反应

1、含硫颜料与助剂间的反应

含硫颜料,如镉黄(CdS和CdSe的固溶体),由于耐酸性较差,不宜用于PVC,也不应和含铅的助剂一起使用。

  

2、含铅化合物与含硫稳定剂反应

铬黄颜料或钼铬红中铅成分与抗氧剂如硫代二硬脂酸酯DSTDP反应。

  

3、颜料与抗氧剂间的反应

加有抗氧剂的树脂,如PP,除前述“3.2”之外,某些颜料与抗氧剂亦会发生反应,因而减弱了抗氧剂的功能,使树脂的热氧稳定性变劣。例如,酚类抗氧剂易被炭黑吸收或与其反应而失去活性;白色或浅色塑料制品中酚类抗氧剂与钛离子形成酚状芳烃络合物使制品发生黄变现象,我们通过选择合适抗氧剂或添加辅助添加剂,如抗酸锌盐(硬脂酸锌)或P2型亚磷酸酯防止白色颜料(TiO2)色变。

  

4、颜料与光稳定剂间的反应

颜料和光稳定剂发生作用,除前面已述含硫颜料与含镍光稳定剂发生反应外,一般都会降低光稳定剂的效用,尤其受阻胺光稳定剂和偶氮黄、红颜料作用,其光稳定下降效果更为明显,还不如未着色稳定,此现象目前尚无确切的解释。

 

助剂间的反应

许多助剂如使用不当,将有可能发生意想不到的反应而使制品发生色变。如阻燃剂Sb2O3与含硫抗反应生成Sb2S3:Sb2O3 –S–→ Sb2S3 –O–

因此,在考虑生产配方时,必须谨慎选择助剂。

  

助剂自动氧化导致的色变

酚类稳定剂的自动氧化,是促进白色或浅色制品色变的重要因素,这种色变在国外常称为“Pinking”(泛红),它是由诸如BHT抗氧剂(2-6-二叔丁基-4-甲基苯酚)氧化产物偶合,并形如3 3′ 5 5′一均二苯乙烯醌淡红色反应产物 这种变色仅在有氧和水以及无光的情况下发生 曝置在紫外光下,淡红的均二苯乙烯醌迅速分解成黄色的单环产物。

  

着色颜料在光热作用下互变异构引起色变

部分着色颜料在光热作用下,分子构型互变异构,如使用C.I.Pig.R2(BBC)颜料由偶氮型互变为醌型,改变了原共轭效变,引起共轭键的减少,导致颜色从深色的兰光红变成浅色的桔红色;同时,在光的催化作用下,与水发生分解,使共结晶水发生变化而引起褪色。

  

大气污染物引起的色变

塑料制品存放或使用时,一些反应性基团,不管是树脂还是助剂,亦或着色颜料,在光、热作用下,将与大气中的水分或化学污染物一酸、碱等发生作用,引起各种复杂的化学反应,久而久之,将导致褪色或变色,通过加入合适的热氧稳定剂、光稳定剂,或选用优质耐候助剂与颜料可以避免或缓和这种情况的发生。

  

结论

  (1) 高温成型时,基体树脂氧化降解可能引起色变;

  (2) 着色剂高温下褪色会引起塑料制品变色;

  (3) 着色剂与基体树脂或助剂发生化学反应将导致色变;

  (4) 助剂间的反应及助剂自动氧化将引起颜色变化;

  (5) 着色颜料在光热作用下互变异构会引起制品颜色变化;

  (6) 大气污染物将可能引起塑料制品发生变化。

注塑成型工艺及技术路线(注塑成型工艺方法分析)(3)


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