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热塑性复合材料的表面处理取决于基础聚合物和加工条件
  发布者:admin 发布时间:2021/6/16 阅读:1014

热塑性复合材料的表面光洁度不同,取决于聚合物。增强型热塑性塑料部件的美观和功能都受到表面光洁度变量的影响--被模塑的塑料类型、指定的添加剂组合和已设定的加工条件。热塑性复合材料中使用的添加剂将影响表面光洁度。加工技术也决定了表面光洁度。许多热塑性复合材料的表面光洁度特征在不同的聚合物系列中有所不同。
在选择最佳材料时,部件的美学和功能都会发挥作用。在商业机器或电动工具外壳等外观产品中,美学是很重要的。在需要配合部件之间良好密封的领域,功能是一个考虑因素。在塑料对塑料和塑料对金属的应用中,耐磨性和摩擦系数也会受到表面处理的影响。通过研究一组无定形和结晶聚合物,可以预测材料选择和加工条件对成型的热塑性复合材料的表面光洁度的影响。在Sabic IP最近的一项研究中,对这些材料进行的光泽度和表面粗糙度测量表明,当结果与标准和可变成型参数有关时,有明确的趋势。
光泽度或镜面反射率是负责一个零件的光泽或有光泽的外观的属性。它被定义为表面光洁度接近理论上的镜面光泽标准的程度,也就是完美的镜子,其数值为1000。在实际应用中,主要的标准是一块抛光的黑色玻璃,其任意值为100。
玻璃纤维含量越高,光泽度就越低。在SABIC创新塑料公司的一项研究中,低玻璃含量的材料给出了极好的光泽度和粗糙度读数,接近于基础聚合物的读数。30%碳纤维增强的聚酰胺6/6 PC比其30%玻璃纤维增强的相同聚合物的化合物更光滑、更有光泽。30%玻璃纤维增强的PP和PPS都具有出色的表面特性。聚酰胺6复合材料表现出最好的整体光泽度和平滑度,无论玻璃纤维的负荷如何。这些复合材料的表面光洁度基本上没有牺牲,即使是在纤维负荷高达 40% 的情况下也是如此。

在纤维增强材料中加入碳黑、聚四氟乙烯润滑剂、云母珠和氧化锑(一般的颗粒填料)可以减少表面粗糙度。人们还注意到,含有微粒填料的纤维增强复合材料产生的表面粗糙度值比类似的纤维增强复合材料低。聚四氟乙烯/硅润滑的玻璃增强聚酰胺6/6复合材料的表面比没有硅油添加剂的类似复合材料粗糙得多。硅可能导致玻璃纤维增强的复合材料出现脱粘现象。40%云母/玻璃纤维增强的PBT材料比类似的聚酰胺6/6复合材料粗糙得多,光泽度也低,这可能是由于云母和聚酰胺6/6之间的粘合度提高了。

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加工变量的影响 
注射速度、模具温度和熔体温度都对成型件的粗糙度和光泽度有很大影响。
无论其他成型参数如何,快速的注射速度总能产生更光洁、更平滑的零件。尽可能快地填充型腔也有助于最大限度地减少纤维取向,增强焊缝的完整性。
在增强无定形聚合物和结晶性聚合物之间,注意到了成型的一致差异。对于无定形材料SAN和PC来说,要获得良好的表面光洁度,高的模具温度比高的熔体温度更重要。然而,对于结晶性聚合物聚酰胺6/6和PBT来说,高熔体温度比模具温度更有助于获得良好的表面。无论参数如何变化,无定型和结晶型聚合物之间的这种差异都是真实的。在增强型和填充型热塑性塑料中使用较高的熔体和模具温度并没有增加循环时间,因为这些材料比未改性的同类材料更强、更硬,因此可以在更高的温度下从模具中弹出。
此外,复合材料具有更高的热导率,这意味着它们比基础聚合物冷却得更快。缓慢的注射速度、低的模具温度和低的熔体温度是会导致最差的表面纹理的条件。
设计师应记住以下几点 : 
 - 光泽度和表面粗糙度是相关的,因为光泽度高的表面一般比较光滑,反之亦然。
 - 光泽度和表面粗糙度都受树脂类型、填料类型以及装载和成型条件的影响。
 - 颗粒状填料的平均粗糙度比纤维状增强材料低。当它们被添加到纤维增强的复合材料中时,会降低粗糙度。此外,当用于替代部分纤维填料时,在同等的填料装载水平下,颗粒填料会降低粗糙度。
 - 硅油在玻璃纤维强化材料中充当脱粘剂,从而增加粗糙度。
 - 快速的注射速度总是能提高光泽度和粗糙度。
 - 较高的模具温度对提高光泽度和降低增强型非晶树脂的粗糙度更为重要。
 - 较高的熔体温度对提高光泽度和降低增强结晶树脂的粗糙度更为重要。
 - 对于任何增强型复合材料,使用快速注射速度与高熔体和模具温度相结合,总能获得最光洁、最平滑

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