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      尼龍的分類及特性-丹陽市賽爾塑業有限公司

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      尼龍的分類及特性

      來源:本站    發表時間:2019-09-23    

       

      聚酰胺纖維俗稱尼龍(Nylon),英文名稱Polyamide(簡稱PA),密度1.15g/cm3,是分子主鏈上含有重復酰胺基團—[NHCO]—的熱塑性樹脂總稱,包括脂肪族PA,脂肪—芳香族PA和芳香族PA。

      其中脂肪族PA品種多,產量大,應用廣泛,其命名由合成單體具體的碳原子數而定。由美國著名化學家卡羅瑟斯和他的科研小組發明。

      分類

      1、根據二元胺和二元酸的碳原子數,由兩種單體合成的尼龍有:46、66、610、612、613、1010、1313。

      2、根據單體所含的碳原子數命名有:尼龍4、5、6、7、8、9、11、12、13。

      特性

      1、尼龍有優良的韌性、自潤滑性、耐磨性、耐化學性、氣體透過性、及耐油性、無毒和容易著色等優點,所以尼龍在工業上得到廣泛應用。

      沖擊強度高(高過ABS` POM但比PC低) 。熱變形溫度低, 吸濕性大, 尺寸穩定性差。

      2、最常用的PA66 在尼龍材料中結構最強, PA6具有最佳的加工性能。

      (二)尼龍的工藝特性

      (1)尼龍的流變特性

      尼龍大多數為結晶性樹脂,當溫度超過其熔點后,其熔體粘度較小,熔體流動性極好,應防止溢邊的發生。同時由于熔體冷凝速度快,應防止物料阻塞噴嘴、流道、澆口等引起制品不足現象。模具溢邊值0.03,而且熔體粘度對溫度和剪切力變化都比較敏感,但對溫度更加敏感,降低熔體粘度先從料筒溫度入手。

      (一)尼龍的分類及特性
      (2)尼龍的吸水性與干燥

      尼龍的吸水性較大,潮濕的尼龍在成型過程中,表現為粘度急劇下降并混有氣泡制品表面出現銀絲,所得制品機械強度下降,所以加工前材料必需干燥。建設用三機一體除濕干燥機,并且確保除濕干燥機的露點溫度在負38左右,含水率可確保在0.2%以下.

      (一)尼龍的分類及特性
      部分尼龍注射水分允許含量

      (一)尼龍的分類及特性
      尼龍66干燥溫度

      (3)結晶性

      除透明尼龍外,尼龍大都為結晶高聚物,結晶度高,制品拉伸強度、耐磨性、硬度、潤滑性等項性能有所提高,熱膨脹系數和吸水性趨于下降,但對透明度以及抗沖擊性能有所不利。

      模具溫度對結晶影響較大,模溫高結晶度高,模溫底結晶度低。

      (4)收縮率

      與其他結晶塑料相似,尼龍樹脂存在收縮率較大的問題,一般尼龍的收縮同結晶關系最大,當制品結晶度大時制品收縮也會加大 ,在成型過程中降低模具溫度\加大注射壓力\降低料溫都會減小收縮,但制品內應力加大易變形.比如PA66收縮率1.5-2%對于沒有添加劑的產品,PA6的收縮率在1%到1.5%之間。加入玻璃纖維添加劑可以使收縮率降低到0.3%(但和流程相垂直的方向還要稍高一些)。

      (5)成型設備

      尼龍成型時,主要注意防止“噴嘴的流涎現象”,因此對尼龍料的加工一般選用自鎖式噴嘴。另外最好選擇塑化容量適當大些的注塑機。

      (6)制品與模具

      1、制品的壁厚

      尼龍的流長比為150-200之間,尼龍的制品壁厚不底于0.8mm一般在1-3.2mm之間選擇,而且制品的收縮與制品的壁厚有關,壁厚越厚收縮越大。

      2、排氣

      尼龍樹脂的溢邊值為0.03mm左右,所以排氣孔槽應控制在0.025以下。

      3、模具溫度

      制品壁薄難成型或要求結晶度高的模具加溫控制,要求制品有一定的柔韌性的一般采用冷水控溫。

      4、流道和澆口澆口孔徑不要小于0.5*t(這里t為塑件厚度)。用潛入式澆口,澆口的最小直徑應當是0.75mm

      (三)尼龍的成型工藝

      料筒溫度

      (一)尼龍的分類及特性
      (1)因尼龍是結晶型聚合物,所以熔點明顯,尼龍類樹脂在注塑時所選擇的料筒溫度同樹脂本身的性能、設備、制品的形狀因素有關。

      (2)過高的料溫易使膠件出現色變、質脆及銀絲,而過低的料溫使材料很硬可能損傷模具及螺桿。

      (3)一般尼龍6的熔體溫度最低為210℃,尼龍66為260℃。由于尼龍的熱穩定性較差,所以不宜高溫長時間在料筒中停留,以免引起物料變色發黃,同時由于尼龍的流動性較好,溫度超過其熔點后就流動迅速。

      注射壓力

      尼龍溶體的粘度低,流動性好,但是冷凝速度較快,在形狀復雜和壁厚較薄的制品上易出現不足問題,故還是需要較高的注射壓力,尤其是加了玻纖。

      通常壓力過高,制品會出現溢邊問題;壓力過低,制品會產生波紋、氣泡、明顯的熔結痕或制品不足等缺陷,大多數尼龍品種的注射壓力不超過120MPA,一般在60-100MPA范圍內選取是滿足大部分制品的要求,只要制品不出現氣泡、凹痕等缺陷,一般不希望采用較高的保壓壓力,以免造成制品內應力增加。

      注射速度

      對尼龍而言,注塑速度以快為益,可以防止因冷卻速度過慢而造成的波紋,充模不足問題。快的注射速度對制品的性能影響并不突出。

      模具溫度

      (1)模具溫度對結晶度及成型收縮率有一定的影響,高模溫結晶度高、耐磨性、硬度、彈性模量增加、吸水性下降、制品的成型收縮率增加,適合厚制品;低模溫結晶度低、韌性好、伸長率較高、收縮率下降,適合透明性好的薄制品。

      (2)如果壁厚大于3mm,建議使用20~40C的低溫模具。對于玻璃增強材料模具溫度應大于80C。

      (四)尼龍成型工藝參數表

      (五)尼龍加工注意事項

      1、再生料的使用

      最好不超過三次,以免引起制品變色或機械物理性能的急劇下降,應用量應控制在25%以下,過多會引起工藝條件的波動,再生料與新料混合必須進行干燥。

      2、安全須知

      尼龍類樹脂開機時應首先開啟噴嘴溫度,然后在給料筒加溫,當噴嘴阻塞時,切忌面對噴孔,以防料筒內的溶體因壓力聚集而突然釋放,發生危險。

      3、脫模劑的使用

      使用少量的脫模劑有時對氣泡等缺陷有改善和消除的作用。尼龍制品的脫模劑可選用硬脂酸鋅和白油等,也可以混合成糊狀使用,使用時必須量少而均勻,以免造成制品表面缺陷。

      4、在停機時要清空螺桿,防止下次生產時,扭斷了

      (六)尼龍制品后處理

      尼龍制品的后處理,是為了防止和消除制品中的殘留應力或因吸濕作用所引起的尺寸變化。后處理方法有熱處理法和調濕法兩種。

      1 .熱處理

      常用方法在礦物油、甘油、液體石蠟等高沸點液體中,熱處理溫度應高于使用溫度10-20℃,處理時間視制品壁厚而異,厚度在3mm以下為10-15分鐘,厚度為3-6mm時間為15-30分鐘,經熱處理的制品應注意緩慢冷卻至室溫,以防止驟冷引起制品中應力重新生成。

      2.調濕處理

      有經驗的注塑師傅,在尼龍制品成型后,會放置在溫水(90~100℃)里浸泡一段時間(2~3h),從而提高制品的沖擊性能。尼龍“水煮”因為和金屬的回火處理有著異曲同工之妙,亦稱為“回火”。

      (一)尼龍的分類及特性
      尼龍滑動角(圖片來自百度圖庫) 那么,尼龍在“水煮”過程中,為何會提高制品的沖擊性能?為何會有白色的粉末析出?又為何需要在水里添加一定量的白醋?到底“水”對尼龍做了什么? 想必讀到這,您可能會覺得,煮了一輩子的尼龍,還真沒有想過“水”對尼龍做了什么。稍安勿躁,小編接下來就分三章十二回,給大家詳細的說道說道。 一、尼龍制品為何需要進行“水煮”? 尼龍(PA6、PA66等)屬于熱塑性的結晶聚合物,在注射成型過程中,由于模具溫度和機頭溫度相差較大,聚合物熔體在注射到模腔內會迅速冷卻至玻璃化溫度(Tg,即不受外力下聚合物分子鏈能夠運動的最低溫度)以下,分子鏈被凍結,導致大分子鏈沒有足夠的時間進行排序和堆砌,形成自然結晶的材料。此時,材料內部的大分子鏈并沒有完全處于熱力學穩定狀態,仍然會有趨向于自然取向和結晶的運動狀態。

      (一)尼龍的分類及特性
      尼龍座椅扶手(圖片源自百度文庫) 所以,制品的內應力增大,制品沖擊性能降低,性脆。這就好比一根橡皮筋,拉直后,固定兩端,這樣橡皮筋就處于回縮的運動趨勢,你敢去亂碰嗎?

      尼龍66合成化學反應式 所以,在尼龍制品成型后,會放在90~100℃的溫水中“煮”2~3h,可以消除產品的內應力,提高制品的沖擊性能?那么,為何“水”可以消除尼龍制品的內應力?也就是讓拉直的橡皮經回到原來的狀態。 溫馨提示:點擊此處申請加入艾邦材料交流群 二、為何“水”可以消除尼龍制品的內應力? 尼龍行業的人都知道,在尼龍注塑成型前,需要對尼龍進行干燥處理(烘料)。因為尼龍分子結構中含有極性親水集團——酰胺基團,具有強的吸濕嚴性。如不進行烘料,水汽的存在會是制品的性能大幅降低。那么既然這樣,為何還對尼龍進行“水煮”?

      圖片源自百度圖庫 回答這個問題,小編可以用形容韓信的一句話來解釋——“成也蕭何敗蕭何”。正是因為尼龍有很強的吸濕性,所以講尼龍制品進行“水煮”,尼龍分子鏈在吸收水汽之后,有助于分子鏈的取向運動(熱力學運動),促進材料的自然結晶過程,降低內應內,提高制品的沖擊性能。

      圖片源自百度圖庫 所以,這就好比哲學上的絕對與相對,沒有絕對的行與不行。但是,這時又有一個問題,為什么在“水煮”時,會有白色粉末的析出?這就不是哲學可以解答得了,還得需要科學。 三、尼龍“水煮”時為何會出現白色粉末? 聚合物是一類由許多小分子單體通過化學反應形成的高分子化合物。以PA6為例,由己內酰胺通過縮聚,形成的高分子化合物。由于在聚合反應過程中,存在著化學反應平衡,所以最終合成的產物中已然存在少量的己內酰胺單體,處于游離狀態。

      尼龍6化學結構式 這些游離的小分子單體,由于熱運動會向制品的表面遷移,特別是在“水煮”過程中,會加快這些小分子單體的遷移速率并析出,就相當于萃取的過程。所以,在“水煮”過程中,就會有白色粉末的析出。在尼龍6切片廠家生產過程中,會有專門的設備將這些單體進行回收,從而提高原料的利用率。但是由于設備成本較高,所以一般的注塑廠家并不能做到。

      尼龍無障礙扶手(圖片源自百度圖庫) 所以為了解決這個問題,通常會在水中添加一定量的白醋。來抑制游離單體的析出,減少白色粉末的出現。

      調濕處理主要是對使用環境濕度較大的制品而進行的,其辦法有兩種:一沸水調濕法;二醋酸鉀水溶液調濕法(醋酸鉀與水的比例為1.25:1,沸點121℃)。

      沸水調濕法簡便,只要將制品放置在濕度為65%的環境下,使其達到平衡吸濕量即可,但時間較長,而醋酸鉀水溶液調濕法的處理溫度為80-100醋酸鉀水溶液調濕法,處理時間主要取決制品壁厚,當壁厚為1.5mm時約2小時,3mm為8小時,6mm為16-18小時。

      (一)尼龍的分類及特性
      (七)尼龍制品常見缺陷與處理

      欠注-注塑壓力不穩定

      一般這種情況與注塑機的射咀孔過小有關,因為射咀是同模具長期接觸的,模具溫度很低20-90 ℃,射咀溫度240-280 ℃。他們之間存在溫差難免會發生熱交換,當射咀的溫度降到尼龍的熔點以下時,射咀孔被凍結,在下次注射時得大的壓力沖開,造成壓力損失產生欠注,但這時加大注塑壓力后,生產幾模后又會漲模。

      從現象看是注塑機注塑不穩定,其實是射咀孔過小,加大射咀孔這個現象就會消失。

      例如:PA POM ABS 這幾種材料都會產生這種問題。

      (一)尼龍的分類及特性
      波浪形流痕

      產生機理是膠料在模腔內流速過慢,凍結后的膠料沒有辦法貼緊模具。

      解決方法:

      1、提高注射速度;

      2、提高模具溫度;

      3、提高料筒溫度;

      4、適當增加射咀孔徑或澆口。

      (一)尼龍的分類及特性
      銀絲

      產生機理是塑化好的料中有氣體,在注射時氣體在模具表面被強行壓出,在制品表面出現白色的絲紋。

      解決方法:

      1、檢查是否原料潮濕或混入其他原料;

      2、檢查原料是否在料筒中分解(料筒溫度過高,螺桿轉速過快);

      3、檢查射咀孔是否過小;

      4、檢查是否模溫過低;

      5、模具排氣不良;

      6、澆口尺寸是否過小;

      7、背壓過低,再生料應用過多。

      熔接痕

      產生機理是在流動末端膠料溫度很低結合性較差壓力傳遞弱,這樣使兩股料流結合不緊密。

      解決方法:

      1、提高注射壓力、速度;

      2、提高模溫;

      3、提高料溫;

      4、改善模具排氣。

      (一)尼龍的分類及特性
      縮孔

      產生機理是制品欠注或縮水。

      如果是欠注用欠注方法解決;如果是縮水用縮水的方法解決。

      (一)尼龍的分類及特性
      焦斑

      產生機理是注射時膠料高速占領模腔當模腔內的氣體來不及排除時,這部分氣體被壓縮,氣體壓縮后升溫把制品燒焦。

      解決方法:

      1、降低注塑速度或壓力;

      2、降低熔體溫度;

      3、改善模具排氣;

      4、減小合模力;

      5、增大射咀孔徑。

      脫模不良

      1、模溫控制不當,使各部收縮不均造成包模力不均。

      2、制品內注射殘余應力大,使其產生大的包模力致使脫模困難。

      解決方法:

      1、降低注射、保壓壓力;

      2、降低注射、保壓時間;

      3、提高或降低料溫;

      4、提高或降低模溫;

      5、檢查模具拔模斜度。

      翹曲變形

      產生機理是制品內應力過大、制品收縮不均。

      制品內應力過大:

      1、降低注射壓力,降低注射時間,降低保壓壓力,降低保壓時間

      2、提高料溫,提高模具溫度。

      制品收縮不均:

      1、降低料溫,降低模具溫度,提高冷卻時間。

      2、提高注射壓力,提高注射時間,提高保壓壓力,提高保壓時間。

      其他原因:

      1、澆口位置設定不合理;

      2、制品壁厚設置不合理;

      3、模具結構設置不合理。

      噴嘴流涎

      這是在生產尼龍經常遇到的問題。

      解決方法:

      1、加大后抽膠;

      2、降低料溫、降低噴嘴溫度;

      3、原料干燥不充分;

      4、加彈弓射咀。

      塑化不良

      1、背壓過低;

      2、料筒溫度過低;

      3、螺桿轉速過快;

      4、成型周期太短

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