普通abs耐熱性能不夠好,限制了其使用范圍。現在,通過添加α-甲基苯乙烯共聚物和N-苯基馬來酰亞胺共聚物等耐熱劑的方法,開發了一系列耐熱ABS樹脂,其熱變形溫度(HDT)可以從90℃到120℃。例如上海錦湖日麗的雙易(ECONOMIC&EASY)系列耐熱ABS樹脂,包括ABSHU630、ABSHU670和ABSHU670E,它們能夠滿足95~109℃不同程度的耐熱需求,可廣泛應用于微波爐、電飯煲、電暖氣及電吹風等小家電;同時,還有更高耐熱的650M、HGX4300等系列產品,可以滿足109℃-120℃的耐熱需求,廣泛應用于汽車、家電、機電等行業。
由于耐熱ABS的分子結構中含有高剛性的苯環和N-苯基基團,在提高材料耐熱性的同時,也增加了分子鏈的空間位阻效應,使分子鏈的松弛速度降低,易使制品存在較大的內應力,從而導致制品應力開裂、應力發白、產品發脆等缺陷。因此,降低制品內應力,是耐熱ABS注塑成型的關鍵。以下就耐熱ABS樹脂的成型加工要點加以闡述。
一)產品模具設計
針對耐熱ABS樹脂的內應力問題,從產品及模具設計上應注意以下幾點:
1)產品壁厚要求均一,ABS產品的壁厚差異應控制在25%以內,防止壁厚差異過大引起局部應力集中。
2)強度較弱的柱子根部需增加R角過渡或追加加強筋,防止柱子斷裂。
3)卡扣設計,卡扣的根部需要倒R角,R角的大小取決于產品的壁厚,R角和壁厚比應在0.3以上,隨此比值增大,內應力逐步減小,但也要考慮產品表面縮水問題。
4)模具冷卻水道的設計要保證冷卻的均勻性,避免冷卻不均、收縮不一而造成的內應力。
二)材料干燥
通常情況下,耐熱ABS樹脂在儲存運輸過程中會吸收空氣中的水分,其吸水率隨空氣濕度變化而變化,一般在0.2~0.4%之間,所以必須對材料進行充分干燥,使材料含水率降至0.05%以下,最好在0.02%以下,否則可能出現水花、銀絲等表面不良現象。
耐熱ABS樹脂的干燥溫度比普通ABS高,根據耐熱性不同,通常為80-95℃,干燥時間3-4小時。
三)成型溫度
成型溫度是耐熱ABS加工時需特別關注的一個參數,其設定是以確保耐熱ABS充分塑化為基準,應盡量使用供應商建議的成型溫度之中間值偏上的溫度區域,因為成型溫度提高會明顯地降低耐熱ABS的粘度,增加樹脂的流動性,使流動距離變長,來保證材料有足夠的填充能力。例如,錦湖日麗的耐熱ABSHU600建議成型溫度為240-260℃。
原則上,當使用建議的成型溫度上限時,應使熔膠滯留時間盡可能短,避免材料高溫降解。
四)保壓壓力和時間
對于耐熱ABS來說,保壓壓力和時間的設定是否合理,直接影響了制件內應力的大小。保壓壓力的增加會使分子間隙變小,鏈段活動范圍減小,熔體的體積縮小,密度變大,分子之間的作用力增加,可以改善產品的縮水及內部質量,但會導致內應力變大,因此,在保證產品外觀質量的前提下盡量選用較低的保壓壓力。
保壓時間的設定是根據澆口隨著冷卻完成其固化,螺桿再推進已不再對成型品施加壓力為止的時間。保壓時間過長,容易使材料填充過分,分子間隙變小,內應力變大;保壓時間過短,產品容易產生縮水,尺寸不穩定。所以保壓時間設定應以制品重量不再變化時的最短時間為最佳保壓時間。
五)模具溫度
模具溫度對最終制件的充填程度、外觀、殘余應力的影響是非常重要的。我們建議在成型耐熱ABS時使用模溫機來控制模具溫度,建議的模溫是60-80℃。較高的模具溫度,往往會產生良好的流動、較高的熔接線強度、較小的產品內應力,但成型周期會適當延長。若模具溫度比建議的低,就會導致制品內應力過高,會降低制品的性能,可能出現制品脆裂、螺絲孔開裂或噴漆開裂等不良現象。
為了更好地加工耐熱ABS樹脂,得到質量穩定、外觀更好、性能最優的產品,合理的產品模具設計、以及完善的溫度、壓力和時間等工藝控制都是必須的要素,當然,各成型工藝要素還應該綜合考慮,彼此協調。