工程塑胶材料ABS和PC技术专题报告
在产品的设计过程中，模具材料的选择、流道系统的布置、冷却方案和顶出方案的设计，都和塑料本身的性质密切相关。尽管塑料的内部结构比较复杂，系统地掌握其性能也比较困难，然而，对于一般的结构设计工程师来说，对塑料特性作一些基本的了解和认识，比如：流动性、机械性能、物理性能、化学性能及成型工艺等等，将有很大的帮助。
塑料的分类
我们常说的塑料，是对所有塑料品种的统称，它的应用很广泛，因此，分类方法也各有不同。按用途大体可以分为通用塑料和工程塑料两大类。通用塑料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、改性聚苯乙烯(例如：SAN、HIPS)、聚氯乙烯(PVC)等，这些是日常使用最广泛的材料，性能要求不高，成本低。工程塑料指一些具有机械零件或工程结构材料等工业品质的塑料。其机械性能、电气性能、对化学环境的耐受性、对高温、低温的耐受性等方面都具有较优越的特点，在工程技术上甚至能取代某些金属或其它材料。常见的有ABS、聚酰胺(简称PA，俗称尼龙)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、有机玻璃(PMMA)、聚酯树脂(如PET、PBT)等等，前四种发展最快，为国际上公认的四大工程塑料。
按加热时的工艺性能，塑料又可以分为热固性塑料和热塑性塑料两大类。热固性塑料在受热后分子结构转化成网状或体型而固化成型，变硬后即使加热也不能使它再软化。这种材料的特点是质地坚硬，耐热性好，尺寸比较稳定，不溶于溶剂。常见的有酚醛树脂(PF)、环氧树脂(EP)、不饱和聚酯(UP)等等。热塑性塑料在受热条件下软化熔融，冷却后定型，并可多次反复而始终具有可塑性，加工时所起的是物理变化。常见的有聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)及其改性品种、ABS、尼龙(PA)、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、有机玻璃(PMMA)等等。这类塑料在一定塑化温度及适当压力下成型过程比较简单，其塑料制品具有不同的物理性能和机械性能。
这里，我主要介绍与我们公司密切相关的两种工程塑胶材料：ABS和PC。
一、ABS 化学名：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物又称 超不碎胶
1、化学和物理特性
ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性： 丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。 三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相， 另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场 上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。 ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。收缩率一般为0.4%~0.7% 常用：0.5%。
ABS本色为浅象牙色，不透明，无毒无味，属于无定形塑料。燃烧时火焰呈黄色，冒黑烟，气味特殊，在继续燃烧时不会熔融滴落。
2、注塑工艺要点:
（1) 吸湿性较大, 必须干燥, 干燥条件85℃, 3hrs以上(如要求胶件表面光泽，更需长时间干燥)；
（2) 温度参数: 料温180-260℃(一般不宜超过250℃, 因过高温度会引致橡胶成份分解反而使流动性降低),模温40-80℃正常, 若要求外观光亮则模温取较高. （模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。
（3) 注射压力一般取70-100Mpa, 保压取第一压的30-60%, 注射速度取中、低速。
（4) 模具入水采用细水口及 热水口. 一般设计细水口为0.8-1.2mm.
3、典型用途
汽车（仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等），电冰箱， 大强度工具（头发烘干
机，搅拌器，食品加工机，割草机等），电话机壳体，打字机键盘，娱乐用车辆如高尔夫球
手推车以及喷气式雪撬车等。
4、主要优点：
（1）综合性能比较好：机械强度高；抗冲击能力强，低温时也不会迅速下降；缺口敏感性较好；抗蠕变性好，温度升高时也不会迅速下降；有一定的表面硬度，抗抓伤；耐磨性好，摩擦系数低；
（2）电气性能好，受温度、湿度、频率变化影响小；
（3）耐低温达-40℃；
（4）耐酸、碱、盐、油、水；
（5）可以用涂漆、印刷、电镀等方法对制品进行表面装饰；具有良好电镀性能, 也是所有
塑料中电镀性能最好的；
（6）较小的收缩率，较宽的成型工艺范围。
5、主要缺点：
（1）不耐有机溶剂，会被溶胀，也会被极性溶剂所溶解；
（2）耐候性较差，特别是耐紫外线性能不好；
（3）耐热性不够好。 普通ABS的热变形温度仅为70℃~90℃。ABS+PC混合材料热变形温度为90℃~100℃.
6、模具设计
为防止在充模过程中出现排气不良、灼伤、熔接缝等缺陷，要求开设深度不大于0.02mm的排气槽。
7、ABS的改性
ABS能与其它许多热塑性或热塑性塑料共混，改进这些塑料的加工和使用性能。如将ABS加入PVC中，可提高其冲击韧性、耐燃性、抗老化和抗寒能力，并改善其加工性能；将ABS与PC共混，可提高抗冲击强度和耐热性；以甲基丙烯酸甲酯替代ABS中丙烯腈组分，可制得MBS塑料，即通常所说的透明ABS。综上所述，ABS是一类较理想的工程塑料，为各行业所广为采用。航空、造船、机械、电气、纺织、汽车、建筑等制造业都将ABS作为首选非金属材料。
二、PC 化学名：聚碳酸酯 又稱 防弹玻璃胶
1、化学和物理特性
PC是一种非晶体工程材料，具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特
性、阻燃特性以及抗污染性。PC的缺口伊估德冲击强度（otched Izod impact stregth）非常高，并且收缩率很低，一般为0.4%~0.7%。常用：0.4%, 0.5%。
PC有很好的机械特性，但流动特性较差，因此这种材料的注塑过程较困难。在选用何种品质的 PC材料时，要以产品的最终期望为基准。如果塑件要求有较高的抗冲击性，那么就使用低流动率的PC材料；反之，可以使用高流动率的PC材料，这样可以优化注塑过程。
2、注塑工艺要点:
（1) 高温下PC对微量水份即敏感, 必须充分干燥原料, 使含水量降低到0.02%以下, 干燥条件: 100-120℃, 时间12小时以上；
（2) PC对温度很敏感, 熔体粘度随温度升高而明显下降. 料筒温度:250-320℃, (不超过350℃), 适当提高后料筒温度对塑化有利；
（3) 模温控制: 85-120℃,模温宜高以减少模温及料温的差异从而降低胶件内应力；
（4) 注射压力：尽可能地使用高注射压力；
（5) 注射速度：对于较小的浇口使用低速注射，对其它类型的浇口使用高速注射。
3、典型用途
电气和商业设备（计算机元件、连接器等），器具（食品加工机、电冰箱抽屉等），
交通运输行业（车辆的前后灯、仪表板等）。成品有：食品包装、餐饮器具、安全帽、泵叶、外科手术器械、医疗器械、高级绝缘材料、齿轮、车灯灯罩、高温透镜、窥视孔镜、电器连接件和镭射唱片、镭射影碟等。
4、主要优点：
（1）高透明度(接近PMMA), 非结晶体, 耐热性优异
（2）机械强度高, 居热塑料之冠, 蠕变小, 刚硬而有韧性；
（3）热性耐气候性优良； PC的热变形温度为130℃。
（4）成型精度高，尺寸稳定好,成型收缩率基本固定在0.4%~0.7%，流动方向与垂直方向的收缩基本一致,在很宽的使用温度范围内尺寸可靠性高。
5、主要缺点：
（1）自身流动性差，即使在较高的成型温度下，流动亦相对缓慢；
（2）在成型温度下对水分极其敏感，微量的水分即会引起水解，使制件变色、起泡、破裂；
（3）抗疲劳性、耐磨性较差、缺口效应敏感。
6、模具设计
PC制品与模具设计除了遵循一般塑料制品与模具的设计原则外,还需注意以下几点：
（1）由于PC的流动性较差，所以，流道系统和浇口的尺寸都应较大，优先采用侧浇口、扇形浇口、护耳式浇口；设计尽可能粗而短,弯曲位少的流道; 流道、型腔需抛光为使降低熔料的流动阻力；
（2）由于熔体粘度较大,材料硬, 易损伤模具，要求型腔的材料比较耐磨；
（3）熔体的凝固速度较快，流动的不平衡对充填过程影响明显。为了防止滞流，型腔应该获得较好的充填秩序；
（4）PC对缺口较为敏感，要求制品壁厚均匀一致，尽可能避免锐角、缺口的存在，
转角处要用圆弧过渡，圆弧半径不小于1.5mm。
（5）为防止在成型过程中出现排气不良现象，需开设深度小于0.02mm的排气孔槽。
因为PC耐热性能优异，所以用于生产光学透镜支架！广泛应用于各类灯具中。 |
