加工方法 |
· 注射成型 |
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多点数据 |
· Isothermal Stress vs. Strain (ISO 11403-1) · Secant Modulus vs. Strain (ISO 11403-1) |
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物理性能 |
额定值 |
单位制 |
测试方法 |
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密度 |
1.05 |
g/cm3 |
ISO 1183 |
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熔流率 |
ISO 1133 |
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230°C/2.16 kg |
12 |
g/10 min |
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230°C/5.0 kg |
49 |
g/10 min |
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收缩率 |
1.1 |
% |
Internal Method |
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硬度 |
额定值 |
单位制 |
测试方法 |
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球压硬度(H 358/30) |
62.0 |
MPa |
ISO 2039-1 |
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机械性能 |
额定值 |
单位制 |
测试方法 |
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拉伸模量 |
2730 |
MPa |
ISO 527-2 2 |
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拉伸应力 |
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屈服 |
28.0 |
MPa |
ISO 527-2/50 |
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屈服 |
27.7 |
MPa |
ISO 527-2 2 |
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拉伸应变 |
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屈服 |
5.0 |
% |
ISO 527-2/50 |
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屈服 |
3.5 |
% |
ISO 527-2 2 |
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断裂伸长率 |
31 |
% |
ISO 527-2 2 |
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弯曲模量 3 |
2500 |
MPa |
ISO 178 |
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弹性体 |
额定值 |
单位制 |
测试方法 |
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雾化 |
DIN 75201 |
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16 hrs: 100°C |
1.0 |
mg |
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3 hrs: 100°C |
97 |
% |
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冲击性能 |
额定值 |
单位制 |
测试方法 |
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简支梁缺口冲击强度 |
ISO 179/1eA |
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-20°C |
2.5 |
kJ/m2 |
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23°C |
6.0 |
kJ/m2 |
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简支梁缺口冲击强度 |
ISO 179/1eU |
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-20°C |
26 |
kJ/m2 |
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23°C |
52 |
kJ/m2 |
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热性能 |
额定值 |
单位制 |
测试方法 |
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热变形温度 |
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0.45 MPa, 未退火 |
115 |
°C |
ISO 75-2/B |
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1.8 MPa,未退火 |
68.0 |
°C |
ISO 75-2/A |
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维卡软化温度 |
153 |
°C |
ISO 306/A |
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补充信息 |
额定值 |
单位制 |
测试方法 |
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Emission |
18.0 |
μgC/g |
VDA 277 |
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注射 |
额定值 |
单位制 |
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干燥温度 |
80.0 |
°C |
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干燥时间 |
2.0 |
hr |
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料筒温度 |
40.0 到 80.0 |
°C |
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加工(熔体)温度 |
220 到 260 |
°C |
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模具温度 |
30.0 到 50.0 |
°C |
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保压 |
30.0 到 60.0 |
MPa |
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注射说明 |
人们对尼龙并不陌生,尼龙制品在日常生活中比比皆是,它是美国杰出的科学家卡罗瑟斯(Carofhers)及其领导下的一个科研小组研制出来的,是世界上出现的第一种合成纤维。尼龙的出现使纺织品的面貌焕然一新,它的合成是合成纤维工业的重大突破,同时也是高分子化学的一重要里程碑。
1928年,美国最大的化学工业——杜邦成立了基础化学研究所,年仅32岁的卡罗瑟斯博士受聘担任该所的负责人。他主要从事聚合反应方面的研究。他首先研究双官能团分子的缩聚反应,通过二元醇和二元羧的酯化缩合,合成长链的、相对分子质量高的聚酯。在不到两年的时间内,卡罗瑟斯在制备线型聚合物,特别是聚酯方面取得了重要的进展,将聚合物的相对分子质量提高到10 000~25 000,他把相对分子质量高于10 000的聚合物称为高聚物(Superpolymer)。1930年,卡罗瑟斯的助手发现,二元醇和二元羧酸通过缩聚反应制取的高聚酯,其熔融物能像制棉花糖那样抽出比来,而且这种纤维状的细丝即使冷却后还能继续拉伸,拉伸长度可达到原来的几倍,经过冷却拉伸后纤维的强度、弹性、透明度和光泽度都大大增加。这种聚酯的奇特性质使他们预感到可能具有重大的商业价值,有可能用熔融的聚合物来纺制纤维。然而,继续研究表明,从聚酯得到纤维只具有理论上的意义。因为高聚酯在100oC以下即熔化,特别易溶于各种有机溶剂,只是在水中还稍稳定些,因此不适合用纺织。
随后卡罗瑟斯又对一系列的聚酯和聚酰胺类化合物进行了深入的研究。经过多方对比,选定他在1935年2月28日首次由已二胺和已二酸合成的聚酰胺66(第一个6表示二胺中的碳原子数,第二个6表示二酸中的碳原子数)。这种聚酰胺不溶于普通溶剂,熔点为263oC,高于通常使用的熨烫温度,拉制的纤维具有丝的外观和光泽,在结构和性质上也接近天然丝,其耐磨性和强度超过当时任何一种纤维。从其性质和制造成本综合考虑,在已知聚酰胺中它是最佳选择。接着,杜邦公司又解决了生产聚酰胺66原料的工业来源问题,1938年10月27日正式宣布世界上第一种合成纤维诞生了,并瘵聚酰胺66(PA66)这种合成纤维命名为尼龙(Nylon)。尼龙后来在英语中成了“从煤、空气、水或其他物质合成的,具有耐磨性、类似蛋白质化学结构的所有聚酰胺的总称”。生产尼龙的过程表示如下:
1、干燥温度和方式
包括原料的烘干方式、温度和时间。原料的烘干主要采用烘箱或料斗式干燥机,研究发现,这两种烘干方式只能去除原料的表面水分,无法去除原料的内在水分,因此应改用真空转鼓干燥机来干燥。真空干燥的优点在于其不仅能去除原料深层的水分,更能利用抽真空来提高干燥效率,防止原料氧化变黄。干燥工艺宜采用0. 25MPa压力的蒸汽,干燥时间也可由以前的10 h减少到3 h,干燥温度可由以前的105℃降到100℃。采用这种烘干工艺可将原料的含水率控制在0. 2%以下,也解决了以前原料在烘干过程中出现的降解和发黄现象,使材料保持了原有的柔韧度。
干燥设备和注塑机料筒之间一般不直接相连,干燥后的原料需要在中间料仓存放。要特别注意是干燥后的原料在存放过程中的密封问题,如果存放过程中出现二次吸水,在生产中仍会产生气泡或中空现象。
2、注射方式
通过大量实验得到较为理想的注塑工艺。先把注射温度由以前的3段改为4段, 1~4段的温度分别为: 270~275℃、280~285℃、285~290℃及280~285℃。然后将注射速率也由以前的2级改为3级, 1~3级的注射速率分别为35、60、50(相对值),即注射方式由前期的由快到慢改为慢—快—慢。
3、喷嘴温度
喷嘴温度应低于料筒温度,一般控制在280℃左右。若喷嘴温度太高,制件会出现气孔或制件发黄,严重时制件易脆化;若喷嘴温度太低,熔体易凝固而将喷嘴堵死或凝料被注入喷嘴,制件发脆或熔接痕明显。
4、模具温度
模具温度应控制在70~90℃。若模具温度太高,冷却速率减小,从而延长成型周期,制件出现凹痕或气泡。反之,冷却速率增大,易出现熔体流动结晶现象,制件发脆,熔接痕明显。
5、注塑压力
在注塑生产中,注塑压力是一个关键因素。注塑压力包括塑化压力和注射压力。塑化压力应使螺杆塑化进料顺畅为宜,一般应保持在注塑机最大塑化压力的60% ~80%;注射压力应以保证制品完全充满型腔而不产生批峰为宜,生产尼龙梭坯时,一般保持在40~60MPa。当注塑压力过高时,熔体充模过快,在浇口附近以湍流形式进入而发生“自由喷射”,裹带空气进入制件,从而在制件表面产生云雾斑或闪金光缺陷。当注塑压力过低时,原料进入型腔缓慢,紧贴型腔壁面的原料会由于温度急速下降而使粘度增高,并很快向流动轴心波及,使塑料流动通道在很短时间内变得十分狭窄,大大降低了型腔压力,结果会使制件表面出现波纹、缺料、气泡等缺陷,有时还会脆性破裂。
6、冷却、保压和注射时间
时间的长短直接影响到制件的质量和生产效率。生产尼龙梭坯的时间主要包括冷却时间、保压时间和注射时间。冷却时间太短,易产生主流道粘模、水口破裂等问题,一般将冷却时间设在8~10 s为宜。保压时间长短与料温有直接关系,熔体温度高,浇口封闭时间长,保压时间也长;反之保压时间短。当保压时间太短时,制件易发脆、尺寸不稳定,容易出现凹痕、气泡等;当保压时间太长时,制品易粘模。一般将保压时间设在10~15 s为宜。注射时间由分级注射的级次决定,生产中将以前分2级注射的工艺改为3级注射,每一级可按不同的时间进行控制。当充模时间适当时,制件内外各向应力一致,收缩凹陷小,颜色较均匀,能较好地保证制件的丰满度。若注射时间过短,充料不足,制件易出现凹痕、分层、结合不良、发脆等症状,若注射时间过长,制件易出现坡峰、发黄、翘曲乃至烧伤变焦。一般将注射总时间定在20 s,按3个级别分配,级别之间可根据实际情况互相调整。
7、尼龙梭坯的定型和后处理
尼龙梭坯的定型和后处理主要是为了稳定制件尺寸和消除制件内应力,提高制件的尺寸稳定性。先将事先准备好的定型块置于梭坯的型腔里,再将其放置在水或乙酸钾溶液中(使其全部没入),控制溶液温度为100℃,处理24 h后即可达到吸湿平衡。然后取出模块,擦净晾干,经检验合格后即为成品梭坯,可进入下一道工序。
世界上尼龙纤维的年产量已达数百万吨,尼龙以其高强度、耐磨等独特优越的性能,在民用和工业方面得到了广泛的应用。