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要降低 PC/ABS 樹脂的高潤滑性,核心在于減少材料表面的低表面能物質(zhì)(如潤滑劑、析出物),增加表面極性或粗糙度,從而削弱其 “易滑動” 特性。需從配方調(diào)整、添加劑改性、工藝優(yōu)化三個維度入手,同時兼顧材料原有力學性能(如沖擊強度、耐熱性)的平衡。
PC/ABS 的高潤滑性多源于加工時添加的外部潤滑劑(如硬脂酸鹽、硅酮、氟系化合物),這些物質(zhì)易在表面遷移形成 “潤滑膜”。降低潤滑性的首要步驟是減少此類成分。
排查并剔除高遷移性潤滑劑:
PC/ABS 加工中常用的潤滑劑包括硬脂酸鋅(ZnSt)、硬脂酸鈣(CaSt)、硅酮油(黏度 500-1000cSt)等。其中,ZnSt 因成本低、潤滑效果強而廣泛使用,但遷移性高,是導致表面潤滑的主要原因。若潤滑性過高,可將其添加量從 0.3%-0.8% 降至 0.1% 以下,或直接替換為低遷移性替代品(如乙撐雙硬脂酰胺,EBS,遷移性僅為 ZnSt 的 1/5)。
避免含氟 / 硅類內(nèi)潤滑劑:
氟系(如聚四氟乙烯微粉)、硅系潤滑劑(如聚二甲基硅氧烷)雖能改善加工流動性,但會***降低表面能(氟系表面能≈20mN/m,遠低于 PC 的 40mN/m),導致潤滑性飆升。若無需***加工流動性,應完全剔除這類成分。
| 潤滑劑類型 | 潤滑效果 | 表面遷移性 | 對潤滑性的影響 | 建議添加量(質(zhì)量分數(shù)) |
|---|---|---|---|---|
| 硬脂酸鋅(ZnSt) | 強 | 高 | ***提升 | 0-0.1%(需降低潤滑性時) |
| 乙撐雙硬脂酰胺(EBS) | 中 | 低 | 溫和提升 | 0.2-0.3%(僅維持加工性) |
| 硅酮油 | *** | 極高 | 劇烈提升 | 0%(直接剔除) |
通過添加極性添加劑(提升表面能)或剛性填料(增加表面粗糙度),可從物理或化學層面削弱 PC/ABS 的潤滑性,同時不破壞基體相容性。
推薦添加PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯):極性酯基與 PC 相容性好,添加 5%-10% 可使 PC/ABS 表面能從 35-40mN/m 提升至 45-50mN/m(表面能越高,潤滑性越弱),且不影響沖擊強度。
慎用PVC(聚氯乙烯):雖極性強,但添加量超過 3% 會導致 PC/ABS 熱穩(wěn)定性下降(加工溫度易分解產(chǎn)生 HCl),需配合熱穩(wěn)定劑使用。
玻璃纖維(短切,直徑 10-15μm):添加 5%-15%,表面粗糙度(Ra)可從 0.05μm 增至 0.2-0.5μm,潤滑性***下降,同時提升材料剛性(彎曲模量提高 20%-50%)。但需注意:長徑比過大(>30)易導致表面纖維外露,影響外觀。
碳酸鈣(納米級,表面經(jīng)硬脂酸改性):添加 10%-20%,成本低,表面粗糙度可控(Ra 0.1-0.3μm),但過量(>20%)會使沖擊強度下降 10%-15%。
| 改性劑類型 | 作用原理 | 添加量(質(zhì)量分數(shù)) | 對潤滑性的改善效果 | 對力學性能的影響 |
|---|---|---|---|---|
| PMMA | 提升表面極性 | 5%-10% | 中(表面能↑15%-20%) | 沖擊強度基本不變,耐熱性略升 |
| 短切玻璃纖維 | 增加表面粗糙度 | 5%-15% | 強(摩擦系數(shù)↑30%-50%) | 沖擊強度↓5%-10%,剛性↑20%-50% |
| 納米碳酸鈣 | 增加表面粗糙度 | 10%-20% | 中(摩擦系數(shù)↑20%-30%) | 沖擊強度↓10%-15%,成本↓5%-10% |
即使配方調(diào)整到位,加工過程中若溫度、剪切控制不當,仍可能導致內(nèi)部潤滑劑或低分子物向表面遷移,維持高潤滑性。需通過工藝參數(shù)優(yōu)化抑制這種遷移。
提高加工溫度,促進潤滑劑分散:
PC/ABS 的加工溫度通常為 230-260℃,若溫度偏低(<230℃),潤滑劑難以與樹脂充分相容,易聚集并遷移至表面??蓪囟忍岣咧?250-270℃(不超過 PC 分解溫度 280℃),使?jié)櫥瑒└鶆蚍稚⒃诨w中,減少表面析出。
增強螺桿剪切,提升相容性:
采用高剪切螺桿(如屏障型螺桿,壓縮比 3.5-4.5),或提高螺桿轉速(從 300r/min 增至 400-500r/min),通過強剪切力打破潤滑劑的聚集態(tài),使其與 PC/ABS 分子鏈更緊密結合,降低遷移能力。
延長冷卻時間,抑制表面遷移:
注塑成型時,縮短冷卻時間會導致材料內(nèi)部熱量未充分釋放,冷卻后內(nèi)部應力驅動潤滑劑向表面遷移。需延長冷卻時間(如從 10s 增至 15-20s),使材料緩慢冷卻,減少應力誘導的遷移。
避免過度去除潤滑劑:完全無潤滑劑會導致 PC/ABS 加工困難(如熔體破裂、模具黏附),需保留***量(如 EBS 0.2%)維持加工性。
填料添加量需控制:玻璃纖維超過 20% 會使材料沖擊強度下降>30%,納米碳酸鈣超過 25% 會導致表面粗糙度過高,影響外觀。
優(yōu)先選擇配方調(diào)整:相比工藝優(yōu)化,減少潤滑劑或添加 PMMA 的成本***(無需額外設備投入),且效果更穩(wěn)定。
降低 PC/ABS 高潤滑性的核心是 “減少表面潤滑物質(zhì) + 增加表面阻力”。若需輕度降低(如改善涂層附著力),可減少硬脂酸鋅至 0.1% 并添加 5% PMMA;若需***降低(如提升摩擦系數(shù)),可添加 10% 玻璃纖維 + 優(yōu)化加工溫度至 260℃。需根據(jù)實際需求(如是否允許外觀變化、力學性能損失)選擇方案,優(yōu)先平衡潤滑性與加工穩(wěn)定性。