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⒉尺寸稳定性:
BMC(DMC)的线膨胀系数是(1.3~3.5)×
10-5K-1,比一般的热塑性塑料小,因而使得BMC(DMC)具有很高的尺寸稳定性和尺寸精度。
温度对BMC(DMC)的尺寸稳定性影响很小,但湿度的影响则较严重,BMC吸湿后会膨胀。
BMC(DMC)的线膨胀系数和钢、铝的很接近,因此可以和其进行复合。
⒊机械强度:
BMC(DMC)的拉伸、弯曲、冲击强度等性能高于热塑性塑料,抗蠕变也比热塑性塑料好。
⒋耐水和溶剂性:
BMC(DMC)对水、乙醇、脂肪烃、油脂、油具有良好的耐腐蚀性,但是不耐酮、氯碳氢化合物、芳香烃、酸碱等。
BMC(DMC)吸水率低,浸泡一天后绝缘性能仍然很好。
⒌耐热性:
BMC(DMC)的耐热性比一般工程塑料都要好,热变形温度HDT为200~280℃,可长期在130℃温度下使用。
⒍耐老化性:
BMC(DMC)的耐老化性能很好,在室内可用15~20年,户外暴晒10年后其强度保持率在60%以上。
⒎电性能:
BMC(DMC)的耐电弧性最突出,可以达到190秒左右。
⒏低臭气性:
BMC(DMC)采用的苯乙烯交联剂在固化后仍会有0.1%的残留,加热时会发出臭味。
因此用于食品器具(如微波炉餐具)的BMC(DMC)应选用无残留苯乙烯单体型的UP树脂。
(1)概要
将基体树脂、低收缩剂、固化剂、填料、内脱模剂、玻璃纤维混炼成团状物作为模塑料。
可采用模压,注射制造复合材料制品因无热化阶段,故填料含量可较SMC高。
玻璃纤维长度—般为6~12mm,有时为满足高力学性能用到25mm;
为满足成型流动性的要求,用到3mm。
玻璃纤维含量通常为15%~20%;
对高性能产品,用到25%。
BMC玻璃纤维含量低于SMC,可加入较多的填料,故成本较低。
(2)原料
树脂不饱和聚酯树脂、乙烯基酯、酚醛、三聚氰胺等树脂。
纤维BMC用玻璃纤维无捻粗纱。
填料碳酸钙、氢氧化铝等。
(3)优点
①成型周期短,可模压,亦可注射,适合大批量生产。
②可加入大量填料,可满足阻燃、尺寸稳定性要求,成本低。
③复杂制品可整体成型,嵌件、孔、台、筋、凹槽等均可同时成型。
④与通常的热塑性塑料相比,制品耐热性、绝缘性、弹性模量等性能要高一些。
⑤对工人技能要求不高,易实现自动化,节省劳动力。
⑥制品尺寸精确。
⑦作业环境好。
(4)缺点
①仅适于制作尺寸较小、强度要求不高(一般BMC强度约比SMC低30%))产品。
②注射机价格较高。
(5)典型产品
电气零部件(绝缘子、切换29、电表箱、断路器外壳、接线端子、各类家用或商务机电产品壳体)、汽车零部件(前灯反射面、后门、扬声器壳等)、咪表壳体、音响设备壳体。
(6)BMC成型方法
BMC注塑机主要是针对BMC团状料,在经过BMC喂料机强制压入BMC料筒内,再经过螺杆传送至料筒前方,再经注射至模具型腔固化成型的一个过程。
BMC是热固性材料。
注塑机料筒温度不能太多,一般设定再60度,便于材料流动即可。
bmc注塑机主要是生产热固性团状料的专业设备,在加料部分有一套液压系统,在螺杆预料时将团状料强制推入料筒,bmc注塑机是适合结构复杂的模具, 用注塑方式加工,产品效率高,劳动强度低.
BMC成型方法有压缩成型、传递成型、注射成型三种,近来主要以注射成型为主。
①压缩成型法,参看SMC成型法。
②传递成型法。
设备有Pot式和辅助活塞式,以辅助活塞式为主。
进行BMC的注塑成型
BMC是玻纤增强不饱和聚酯热固性塑料的简称,是当前使用量最大的一类增强热固性塑料。
(1)BMC的特点和应用
BMC具有良好的物理性能、电性能和力学性能,因此它的应用十分广泛,如可制作诸如变速箱构件、进气管、气门阀盖、保险杠等机械零件;
在要求抗震、阻燃、美观、耐用的航空、建筑、家具等方面也得到广泛地应用;
在它传统的电器领域内,其用途也越来越广泛。
(2)BMC的注塑成型设备
在BMC中,由于加入了玻璃纤维,因此所用设备与通常热固性塑料注塑成型设备有些不同,使用的注塑机,柱塞式和螺杆式均可。
1)加料系统。
不论是螺杆式还是柱塞式,都必须附加一个挤压式加料装置,以强迫物料进入料筒,该加料装置多采用柱塞式加压进料。
2)注塑系统。
由于柱塞式注塑机的注射量准确而恒定,使玻纤少受损伤地分散于熔料中,因此,柱塞式注塑机使用较多,但排气不便。
3)加热系统。
在BMC的注塑成型中,控制料筒温度十分重要,必须有一套控制系统控制温度,确保加料段到喷嘴的温度为最佳。
目前多采用恒温水或恒温油进行加热。
也可采用电加热。
4)合模装置。
多采用机械、液压式和全液压式等几种合模装置。
5)模具。
BMC注塑模与通常的热塑性、热固性注塑有些不同,主要是BMC的收缩率较低,因此在设计模腔尺寸时应有所变化。
(3)BMC的注塑成型工艺
1)料筒温度与模具温度。
加工时,要求BMC在料筒温度下,较长时间保持低粘度的流动态,一般料筒温度应能满足BMC的低限值。
料筒温度一般分为两段或三段控制,近料斗端较低,近喷嘴端温度较高。
一般相差20~60℃,模具
温度一般控制在135~185℃。
2)注射压力。
由于BMC的流动性差,固化快,模具结构复杂,故注射压力宜选择较高压力,一般为80~160MPa。
3)注射速度。
注射速度的提高,有助于提高塑件表面质量,缩短固化时间,但不利于排气,并增加玻纤的取向程度。
故应在保证塑件表面质量的前提下采用较低的注射速度,通常为1.8~3.5m/min。
4)螺杆转速及背压。
若采用螺杆式注塑机,在注射BMC时,螺杆对玻纤的损伤较大,为了尽量减少玻纤的损伤,螺杆转速宜选低值,一般为20~50r/min。
而根据BMC的粘度,以采用低背压为宜,一般为1.4~2.0MPa。
5)成型周期。
由于塑件的大小和复杂程度不同,各段的工艺时间也不同,一般注射时间为2~20s,保温时间为10~20(厚度)。
⒈BMC(DMC)的加工特性
⑴流动性:
BMC(DMC)的流动性很好,并可在低压下保持良好的流动性。
⑵固化性:
BMC(DMC)的固化速度很快,成型温度在135~145℃时固化时间为30~60秒/mm。
⑶收缩率:
BMC(DMC)的收缩率很低,在0~0.5%之间,收缩率还可以根据需要加入添加剂进行调节;
可分为无收缩(收缩率<0.05%)、低收缩率(0.05~0.3%)、高收缩率(0.3~0.5%)三个等级。
⑷着色性:
BMC(DMC)有较好的着色性。
⑸缺点:
成型时间较长、制品毛刺较大。
⒉BMC(DMC)模塑料的配制
BMC(DMC)是由液态UP树脂、固体粉状填料、短切玻纤等多种成分混合而成的,为了便于成型时投料等操作,通常先将预混料挤压成条状或丸块状。
BMC(DMC)的配制分为两步:
①先将树脂、引发剂、着色剂、脱模剂、部分填料等加入高剪切型的搅拌机中搅拌均匀,混合温度达到50℃左右,然后再缓慢加入剩余的填料混合搅拌均匀,制得树脂预混浆料;
②把预混浆料加入Z型铰刀式混料机或者行星式混合机中,加入烘干处理过的短切玻璃纤维,搅拌10~15分钟后倒出团料,用挤出机挤成条状和丸状,烘干后用聚酯薄膜密封包装,储存备用。
⒊BMC(DMC)的压制成型
BMC(DMC)的压制成型是把一定量的模塑料加入预热的模具中,经加压、加热后固化成型,具体流程为加料(将固体模塑料加入预热的钢制模具中)→合模→充模(模塑料在压力下流动并充满整个型腔)→固化(在设定的压力和温度下保持一定时间后充分固化)→开模取出制品。
BMC(DMC)压制成型工艺条件如下:
⑴成型压力:
普通制品3.5~7MPa,对制品表面要求高的可用14MPa;
⑵成型温度:
模具温度在145±
5℃,定模温度可调低5~15℃以便脱模;
⑶合模速度:
50秒内须合模完成;
⑷固化时间:
制品壁厚3mm的固化时间为3分钟,壁厚6mm的固化时间为4~6分钟,壁厚12mm的固化时间为6~10分钟;
⒋BMC(DMC)的注塑成型
BMC(DMC)因具有良好的加工流动性,因此非常适合于注塑成型加工,成型时注射压力不高,注射时间较短,能快速均匀地充模。
BMC(DMC)的注射成型和其它热固性塑料不同之处在于其油灰状团块料难以加料,需要用强制加料装置;
BMC(DMC)在加料时就可以看成是已经塑化好的预混料,螺杆不起塑化作用,而仅是混合、输送、计量。
BMC(DMC)的注塑成型工艺条件如下:
⑴料筒温度:
一般温度控制在60℃以下,避免固化;
⑵注塑压力:
一般在20~70MPa范围,而在封装成型时为防止损坏封装件,压力应控制在10MPa左右;
⑶注塑时间:
很快,最短可低至1秒;
⑷模具温度:
通常控制在140~160℃,以保证满模后快速固化;
⑸固化时间:
一般在15~60秒。
⒌BMC(DMC)的压铸成型
压铸成型是介于压制和注塑之间的一种成型方法,又称为传递模塑、压注或注压成型,是将一定量的BMC(DMC)模塑料放入加料室进行适当的预热,然后靠柱塞把压铸室内的模塑料快速压入闭合的热模具型腔内,满模后再保压、加热,等制品完全固化定型后,开模取出制品。
压铸成型不适用于大型制品,适合加工结果复杂、开孔、嵌件多、形状凹凸多变的绝缘件、支撑件、结构件等制品;
另外用于塑封件,起到绝缘、防腐、防振的效果。
BMC(DMC)的压铸成型工艺条件如下:
⑴成型温度:
模温120~150℃,预热温度比模温低15~20℃,防止物料在压铸室内因温度高而提前固化;
⑵成型压力:
比压制成型高1.5~2.5倍,14~28MPa;
⑶预热时间:
40~60秒/mm;
⑷充模时间:
10~30秒;
10~30秒/mm。
BMC成型法的缺陷及对策
现象
原因
对策
填充不良
没有放气,可能是空气积聚
模具温度太高,材料尚未充满模腔情况下就凝胶了
由于注射速度慢,材料未流动即固化
材料供应不足
模具间隙太大
真空成型
设计气孔
模具上设顶出销等并兼作气孔
注射速度减慢
降低模具温度
提高注射速度
检查计量情况
改造模具
气泡
温度过高,苯乙烯气体挥发
固化时间短,内部固化慢
模具温度低,固化不良
延长固化时间
提高模具温度
增加pe粉
脱模不良
模具表面不好
倒锥
模具温度低,固化不良
制品受热膨胀
新模具上有油等
研磨修理模具
改造模具
注意温度差
再考虑顶出器装置
改用热膨胀系数小的材料
把油等完全擦去,充分涂刷外脱模剂
翘曲
因后收缩
因纤维配置方向不当
重新调整冷却过程
重新调整产品设计
采用冷却夹具
重新调整注口位置
用注射压缩成型
合流纹
因销、孔等使两个以上材料流不融混
尖端部的合流纹
真空成型,设通气口
把孔用薄飞边连接
注入口位置做大的变动
光泽不好
固化不充分
压力不足
模具表面不光
温度不均匀
提高模具
提高压力
研磨模具
改善温度分布情况
变色
闭模之后集积在模内的空气受压缩,温度升高造成热分解
真空成型,开通气孔
注射速度减慢
裂纹
顶出部分破损
纤维流线在合流纹处产生弯曲
注射压力太高
因收缩开裂
增加顶出销数目
使顶出销位置合适
调整顶出板的动作
固化时间延长,固化充分,变更注口位置
真空成型,开能气孔
降低注射压力
改用pe粉
参看脱模不良一项
PC塑料原料
聚碳酸酯
聚碳酸酯(Polycarbonate)
缩写为PC是一种无色透明的无定性热塑性材料。
其名称来源于其内部的CO3基团。
化学性质
聚碳酸酯耐酸,耐油。
聚碳酸酯不耐紫外光,不耐强碱。
物理性质
聚碳酸酯无色透明,耐热,抗冲击,阻燃,在普通使用温度内都有良好的机械性能。
同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比,聚碳酸酯的耐冲击性能好,折射率高,加工性能好,不需要添加剂就具有UL94V-0级阻燃性能。
但是聚甲基丙烯酸甲酯相对聚碳酸酯价格较低,并可通过本体聚合的方法生产大型的器件。
随着聚碳酸酯生产规模的日益扩大,聚碳酸酯同聚甲基丙烯酸甲酯之间的价格差异在日益缩小。
聚碳酸酯的耐磨性差。
一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进行特殊处理。
生产与应用
聚碳酸酯是日常常见的一种材料。
由于其无色透明和优异的抗冲击性,日常常见的应用有光碟,眼镜片,水瓶,防弹玻璃,护目镜、银行防子弹之玻璃、车头灯、动物笼子、宠物笼子等。
聚碳酸酯还被用来制作登月太空人的头盔面罩。
苹果公司的ipod音乐播放器和ibook笔记本电脑外壳也使用聚碳酸酯制作。
对环境的影响
PC:
生产控制或生产管制(台、日资公司俗称生管)主要职能是生产的计划与生产的进度控制;
食物接触
由于它的清晰和韧性食物贮存货的hm生产者和采购员喜欢聚碳酸酯纤维。
当与矽土玻璃比较聚碳酸酯纤维如同轻量级和高度不易碎。
聚碳酸酯纤维多用于一次性塑料水瓶和重用塑料水瓶。
超过100项研究探索了聚碳酸酯纤维的bisphenolAleachates在生态的反应。
Howdeshell等发现在室温 一种内分泌干扰素BisphenolA(C15H16O2)(酚甲烷)看来从聚碳酸酯纤维动物笼子被渗入水而它也许是引至对雌鼠生殖器官的发大的原因。
由vomSaal和休斯在2005年8月出版在对分析bisphenolAleachate低药量影响的文件,似乎发现了暗示在财政的资助和得出结论之间有关系:
工业界资助的研究看上去倾向于没有发现重大作影响;
政府资助的研究倾向于发现有重大影响。
易和其他物质发生化学作用
在聚碳酸酯纤维不应使用氧化钠和其它碱清洁剂否则导致泄出Bisphenol-A(C15H16O2),一种已知的内分泌干扰素(影响生殖系统)。
聚碳酸酯PC也是笔记本电脑外壳采用的材料的一种,它的原料是石油,经聚酯切片工厂加工后就成了聚酯切片颗粒物,再经塑料厂加工就成了成品,从实用的角度,其散热性能也比ABS塑料较好,热量分散比较均匀,它的最大缺点是比较脆,一跌就破。
生产现状
聚碳酸酯(PC)作为五大工程塑料中唯一的透明产品,国内外产能增长迅猛,2000年全球生产能力约为185万吨,2001年为220万吨,2002年265万吨,2003年275万吨,预计2004年将增加到290万吨,2005年达到325万吨,年均增长率约为12%左右。
我国PC产能多年来一直较小,仅有3家企业维持生产,产能不足5000吨/a,年产量2000吨左右,随我国PC需求快速增长,目前我国掀起了PC合资合作建设装置的热潮,拜耳公司与上海华谊集团氯碱化工公司在上海化工园区建设20万吨/aPC装置,预计一期5万吨/a装置将于2004年底投产,2006年初完成二期工程达到10万吨/a,鉴于我国PC市场巨大需求,最终将使该PC装置扩能至20万吨/a,装置生产主要是光学级产品,用于生产CD、DVD光盘、汽车照明系统等。
日本帝人化学正在浙江嘉兴建设5万吨/aPC装置,预计2005年4月投产,主要原料双酚A由日本三井化学供应,氯气和烧碱则来自当地企业,一氧化碳自己生产,产品为通用级产品,主要供应电气组件、汽车零部件的生产,计划在2006年将添加一套5万吨/a生产装置;
同时该公司在上海高桥贸易自由区独资建设1.8万吨/aPC、ABS复合物装置,目前已投产,计划2005年上半年增建2万吨/a第二条生产线。
日本三菱瓦斯化学公司拟在四川建设10万吨/aPC装置,预期2007年投产。
此外,国内还有一些企业与国外合作或采用国产化技术建设规模化PC生产装置,因此未来几年我国PC生产将步入新阶段,2006年国内生产能力将增至25万吨/a左右,2010将达到50-60万吨/a。
针对我国PC潜力巨大市场,国外著名的PC公司不仅在我国合作建设生产装置,还在中国台湾、韩国、新加坡、泰国等国家和地区建设规模化装置,相对多装置投资是针对我国市场的。
PC生产工艺进展主要发展趋势是开发非光气合成工艺以替代目前主要合成工艺界面缩聚光气法,GE塑料和拜耳公司都开发各自的非光气法生产技术并推向工业化生产,此外旭/奇美、三菱化学/三菱瓦斯、帝人公司、LG化学公司均开发出非光气工艺技术,正在建设或计划建设非光气法PC装置,非光气法路线将成为未来PC的主要生产路线。
市场分析
20世纪90年代末期以来我国PC的需求由原来的纺织业用沙管转向电子/电气、光盘、建筑、汽车工业等领域,需求量急剧增加。
1999年国内消费量约为14万吨,而2003年消费量增高达到38万吨,年均增长率约28%左右,远远高于国民经济的平均增长速度和其它通用工程塑料的增长速度。
由于国内产量极小,我国使用的PC主要从国外进口。
1999-2003年我国PC的净进口量分别为13.8万吨、23.5万吨、21.2万吨、34.2万吨、38.1万吨,而且尚未包括相当数量走私进来的PC,亦未考虑进口的成品和边角料,所以实际国内进口与消费数据要比上述海关统计要高出许多,国内外PC界一致认为我国市场潜力巨大其相对稳定。
1999年-2003年我国PC市场快速增长主要是电子电气产品、中空阳光板、CD和DVD光盘及非一次性饮用水桶和食品容器需求拉动,目前我国PC的消费结构大致如下:
电子电气及计算机配件约占42%;
中空阳光板约占26.3%;
CD和DVD光盘约为13.1%;
饮用水桶和食品容器约占10.5%;
复合材料和汽车工业等领域约占9.1%。
今后几年我国原有的主要消费领域仍将继续保持高速增长势头,计算机和家用电器持续增长,该领域未来对PC的年均增长率约为10%-12%;
铁路、公路、机场及城市建设,对中空阳光板需求依然强劲,而且近年来国内长江和珠江三角洲一带利用PC加工生产板材企业经济效益比许多聚合物树脂生产企业好很多,预计中空阳光板未来对PC的需求年均增长率为12-15%左右;
目前我国成为世界上第二大光盘消费国,以前全部依赖进口光盘级PC生产,随着拜耳公司上海光盘品级PC投产,未来几年光盘对PC需求仍将保持20%以上高速度增长;
专家预测未来国内PC需求增长最快的领域将是以PC为基材共混合金类复合材料,其中汽车工业将是主要拉动力。
预计未来几年我国PC的需求年均增长率将保持15%-20%之间,2006年国内的PC市场需求量将达到55-65万吨/a。
国内产能仍无法满足国内市场需求,将从周边国家日本、韩国、泰国等进口大量产品供应国内市场。
PC/ABS合金新品种主要用于汽车工业应用进展
目前全球PC应用已向高功能化、专用化方向发展,鉴于我国PC生产能力和市场需求均呈现快速发展局面,尤其是国内多套规模化装置的建设,加上汽车工业迅猛发展拉动,未来几年我国PC工业进入一个新的发展阶段,其中最为关键的是加快PC的应用研究。
首先国内生产企业应充分利用国内生产能力增加和在塑料改性及塑料合金方面积累的经验,加快PC合金等复合材料开发、生产及应用,其中最为重要的是:
PC/ABS合金,PC与ABS共混物可以综合PC和ABS的优良性能,一方面可以提高ABS的耐热性、抗冲击和拉伸强度,另一方面可以降低PC成本和熔体粘度,改善加工性能,减少制品内应力和冲击强度对制品厚度的敏感性。
目前PC/ABS合金发展迅速,全球产量约为85万吨/a左右,我国需求量约为20万吨/a左右。
世界各大公司纷纷开发推出PC/ABS合金新品种,如阻燃、玻纤增强、电镀、耐紫外线等品种,主要用于汽车工业、计算机、复印机和电子电气部件等。
国内主要研究与生产公司有上海杰事杰公司、中科院长春应用化学所、兰州大学等单位。
PC/PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)合金,将PBT与PC共混制得合金材料可以提高PC流动性、改善了加工性能和耐化学药品性。
日本科研人员用PC和PBT在酯交换催化剂存在下,制得PC/PBT共混物,综合性能良好,而且具有较好透明性;
用与PC折