CN114634696A - 一种具备抗寒耐热环境的pc改性塑料的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具备抗寒耐热环境的pc改性塑料的加工工艺，包括如下步骤：步骤一：材料配方筛选，以PC料为基料，一共设计了八种不同的配方，通过注塑成型某典型产品的零部件进行低温强度试验，初步筛选出一种低温环境下能够满足产品正常使用的材料组份；步骤二：试验验证配比，分别对八种不同的配方进行实验验证，最终确定最佳的组份配比；步骤三：性能试验，用选定的配比材料注塑成型某典型产品的零部件进行全项性能试验；步骤四：注塑成型的零部件产品。本发明通过改变PC改性塑料的成分及配比，确定一种既经济又可靠的改性PC材料进行应用，既提高材料的机械性能，同时也改善成型加工性能，使其在极寒极热自然环境下依然可持续使用。
Description
技术领域
本发明涉及注塑零件材料相关技术领域，具体为一种具备抗寒耐热环境的pc改性塑料的加工工艺。
背景技术
目前国内现有的PC改性塑料，在常温环境下其机械性能无明显区别，其塑料结构件均能满足产品相关性能要求。但在-40℃以下和+50℃以上的极寒极热自然环境下，其材料地物理机械性能明显下降，塑料结构件易发生断裂和解体等严重问题，不能满足产品的正常使用。
同时生产某类具有特殊性能要求的注塑零件时，市场上现有的PC材料经注塑成型后不能满足某型号产品的性能指标要求，尤其是在低温环境下脆性变大，产品受到一定的冲击力后，塑料结构件易产生裂纹和整个产品解体现象，严重影响产品正常使用。但是，通过专利技术检索和市场调研，市场上现有的改性PC料虽然能够满足其机械性能指标，但其价格昂贵，经济性不能满足要求，并不经济实用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具备抗寒耐热环境的pc改性塑料的加工工艺，以解决上述背景技术中提出的现有的改性PC料虽然能够满足其机械性能指标，但其价格昂贵，经济性不能满足要求，并不经济实用的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具备抗寒耐热环境的pc改性塑料的加工工艺，包括如下步骤：
步骤一：材料配方筛选，以PC(聚碳酸酯)料为基料，一共设计了八种不同的配方，八种配方的成分比例分别为：
第一种：聚碳酸酯95％、塑化剂0.3％-0.8％、润滑剂1.5％-2.5％和其他2.5％；
第二种：聚碳酸酯≥95％和其他≤1％；
第三种：聚碳酸酯85％-90％和碳酸二苯脂5％-15％；
第四种：聚碳酸酯＞92％、弹性体5％、其他添加1.5％-2.5％和色素0.3％-0.8％；第五种：聚碳酸酯90％-94％、增韧剂1％-6％、防氧化剂0.1％-0.4％、其他1.0％-2.0％和色素0.5％-1.0％；
第六种：聚碳酸酯90％-97％、增韧剂3％-8％、处理添加剂0.0％-2.0％和其他有害成分；
第七种：聚碳酸酯60％-70％、丙烯腈10％-15％、苯乙烯10％-15％、丁二烯5％-8％、其他添加1.0％-3.0％和色素0.1％-0.5％；
第八种：聚碳酸酯＞99％和其他1.0％；
通过注塑成型某典型产品的零部件进行低温强度试验，初步筛选出一种低温环境下能够满足产品正常使用的材料组份；
步骤二：试验验证配比，分别对八种不同的配方进行实验验证，最终确定最佳的组份配比；
步骤三：性能试验，用选定的配比材料注塑成型某典型产品的零部件进行全项性能试验；
步骤四：注塑成型的零部件产品，针对选定的配比材料注塑成型某典型产品的零部件的全项性能试验结果数据，进行注塑生产成用于在国防军工、航空航天、科考等极寒极热自然环境的零部件产品。
进一步的，所述步骤一中的材料配方其主要成分为聚碳酸酯，含量在60-70％，其次为丙烯晴和苯乙烯，含量均为10-15％，再次为丁二烯，含量为5-8％，另外还添加了1-3％的抗氧化剂。
进一步的，所述步骤二通过试验数据总结，当PC成份超过95％及以上时，产品在-40℃试验塑件基本都解体了；当PC成份在85％-90％时，产品在-40℃试验塑件会出现随机开裂，当PC成份在高于75％时，产品在-40℃试验塑件会出现裂纹，但低于60％时塑件机械强度明显下降，大概在70％左右才能保证-40℃塑件受一定的冲击力后不会产生裂纹和破损。
进一步的，所述步骤三该产品的试验项目及要求主要有高低温环境1.5米裸跌无损、带包装3米跌落无损、12米跌落安全、高低温环境工作可靠、抗老化时间不低于10年。
进一步的，所述步骤三的试验基于GB/T7141-2008塑料热老化试验方法，采用实验室内人工加速老化试验条件，对该材料试样相应典型力学性能指标在不同温度系下热老化后变化结果直接测试；对试验过程测试数据，运用回归分析、数理统计分析的方式，用阿累尼乌斯曲线函数方程计算评估得出该材料试样在其30℃常规库存条件下贮存年限不小于12.6年；本试验对该材料注塑成形的产品壳体零件样品与试样同时进行同条件下热老化试验，测试结果符合对应条件数据，依此得出结论是该材料注塑产品在30℃常规库存条件下贮存年限不小于12.6年。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过改变PC改性塑料的成分及配比，在聚碳酸酯基料中添加适量的丙烯晴、苯乙烯、丁二烯等高分子聚合物树脂及其它添加剂，重点提升其低温拉伸、弯曲和冲击强度及耐老化来满足多种环境条件下的使用场景，扩展其应用领域。
2、通过在现有PC基础材料上采取加入不同组份和比例的和其具有相容性的其它高分子聚合物与添加剂，通过筛选，确定一种既经济又可靠的改性PC材料进行应用，既提高材料的机械性能，尤其是提高产品在低温(-40℃)使用环境下的冲击强度和在高温(+50℃)使用环境下的耐老化性能，同时也改善成型加工性能；
3、同时注塑成型的零部件产品可在国防军工、航空航天、科考等极寒极热自然环境进行广泛应用。
附图说明
图1为本发明注塑产品的零部件在标准环境下调节后进行壳体低温抗压试验示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施方式一，参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种具备抗寒耐热环境的pc改性塑料的加工工艺，包括如下步骤：
步骤一：材料配方筛选，以PC(聚碳酸酯)料为基料，一共设计了八种不同的配方，八种配方的成分比例分别为：
第一种：聚碳酸酯95％、塑化剂0.3％-0.8％、润滑剂1.5％-2.5％和其他2.5％；
第二种：聚碳酸酯≥95％和其他≤1％；
第三种：聚碳酸酯85％-90％和碳酸二苯脂5％-15％；
第四种：聚碳酸酯＞92％、弹性体5％、其他添加1.5％-2.5％和色素0.3％-0.8％；第五种：聚碳酸酯90％-94％、增韧剂1％-6％、防氧化剂0.1％-0.4％、其他1.0％-2.0％和色素0.5％-1.0％；
第六种：聚碳酸酯90％-97％、增韧剂3％-8％、处理添加剂0.0％-2.0％和其他有害成分；
第七种：聚碳酸酯60％-70％、丙烯腈10％-15％、苯乙烯10％-15％、丁二烯5％-8％、其他添加1.0％-3.0％和色素0.1％-0.5％；
第八种：聚碳酸酯＞99％和其他1.0％；
通过注塑成型某典型产品的零部件进行低温强度试验，初步筛选出一种低温环境下能够满足产品正常使用的材料组份；
步骤二：试验验证配比，分别对八种不同的配方进行实验验证，最终确定最佳的组份配比；
步骤三：性能试验，用选定的配比材料注塑成型某典型产品的零部件进行全项性能试验；
步骤四：注塑成型的零部件产品，针对选定的配比材料注塑成型某典型产品的零部件的全项性能试验结果数据，进行注塑生产成用于在国防军工、航空航天、科考等极寒极热自然环境的零部件产品。
在本实施例中：
(一)、由材料拉伸强度达到失效水平所需时间的与绝对温度的回归方程，计算材料在30℃时达到失效水平所需的时间为133185.157h≈15.2年。
由材料冲击强度达到失效水平所需时间的与绝对温度的回归方程，计算材料在30℃时达到失效水平所需的时间为110233.255h≈12.6年。
综合以上结果，取失效时间较少者为最终估算时间:12.6年。13补充材料制成品零件的热老化验证试验将PC-7B材料注塑成的壳体与试样同时进行热老化试验。热老化暴露温度、暴露时间为:
| 温度℃ | 90 | 100 | 110 | 120 |
| 时间h | 2214 | 1348 | 795 | 461 |
壳体暴露完毕，在标准环境下调节后进行壳体低温抗压试验。试验方法如下:壳体在-30保温4小时，即刻在材料试验机上进行抗压强度试验，在2000N压力下未出现破裂或裂缝。试验方法如图1所示；
材料拉伸强度达到失效水平所需时间的与绝对温度的回归方程为:
Y＝7468.8x-12.837；
材料冲击强度达到失效水平所需时间的与绝对温度的回归方程为:
Y＝8652.9x-16.932；
(二)、材料在选的温度下达到失效水平的时间估算：
90℃材料冲击强度对暴露时间函数的回归方程为:y-＝-0.013x+57.615
100℃材料冲击强度对暴露时间函数的回归方程为:y＝-0.0194x+55.54
110℃材料冲击强度对暴露时间函数的回归方程为:y-＝-0.0362x+55.54
120℃材料冲击强度对暴露时间函数的回归方程为:y＝-0.0661x+55.478
不同温度下材料拉伸强度失效是暴露时间计算结果对照表：
由不同温度材料冲击强度和暴露时间函数的回归方程可以计算出不同温度下材料冲击强度失效时的暴露时间。
不同温度下材料冲击强度失效是暴露时间计算结果对照表：
材料拉伸强度达到失效水平所需时间的对数与暴露温度倒数的曲线。
(三)、所有采用温度下暴露时间对被测性能的函数曲线及回归方程：
90℃材料拉伸强度对暴露时间函数的回归方程为:y＝-0.0037x+58.193
100℃材料拉伸强度对暴露时间函数的回归方程为:y＝-0.006x+58.098
110℃材料拉伸强度对暴露时间函数的回归方程为:y＝-0.0112x+58.255
120℃材料拉伸强度对暴露时间函数的回归方程为:y＝-0.0224x+58.099
暴露过程中热老化试验箱的湿度：45-60％；
热老化试验箱内空气流动的线速度：换气率为(50±10)次/h；
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种具备抗寒耐热环境的pc改性塑料的加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：材料配方筛选，以PC料为基料，一共设计了八种不同的配方，八种配方的成分比例分别为：
第一种：聚碳酸酯95％、塑化剂0.3％-0.8％、润滑剂1.5％-2.5％和其他2.5％；
第二种：聚碳酸酯≥95％和其他≤1％；
第三种：聚碳酸酯85％-90％和碳酸二苯脂5％-15％；
第四种：聚碳酸酯＞92％、弹性体5％、其他添加1.5％-2.5％和色素0.3％-0.8％；第五种：聚碳酸酯90％-94％、增韧剂1％-6％、防氧化剂0.1％-0.4％、其他1.0％-2.0％和色素0.5％-1.0％；
第六种：聚碳酸酯90％-97％、增韧剂3％-8％、处理添加剂0.0％-2.0％和其他有害成分；
第七种：聚碳酸酯60％-70％、丙烯腈10％-15％、苯乙烯10％-15％、丁二烯5％-8％、其他添加1.0％-3.0％和色素0.1％-0.5％；
第八种：聚碳酸酯＞99％和其他1.0％；
通过注塑成型某典型产品的零部件进行低温强度试验，初步筛选出一种低温环境下能够满足产品正常使用的材料组份；
步骤二：试验验证配比，分别对八种不同的配方进行实验验证，最终确定最佳的组份配比；
步骤三：性能试验，用选定的配比材料注塑成型某典型产品的零部件进行全项性能试验；
步骤四：注塑成型的零部件产品，针对选定的配比材料注塑成型某典型产品的零部件的全项性能试验结果数据，进行注塑生产成用于在国防军工、航空航天、科考等极寒极热自然环境的零部件产品。
2.根据权利要求1所述的一种具备抗寒耐热环境的pc改性塑料的加工工艺，其特征在于：所述步骤一中的材料配方其主要成分为聚碳酸酯，含量在60-70％，其次为丙烯晴和苯乙烯，含量均为10-15％，再次为丁二烯，含量为5-8％，另外还添加了1-3％的抗氧化剂。
3.根据权利要求1所述的一种具备抗寒耐热环境的pc改性塑料的加工工艺，其特征在于：所述步骤二通过试验数据总结，当PC成份超过95％及以上时，产品在-40℃试验塑件基本都解体了；当PC成份在85％-90％时，产品在-40℃试验塑件会出现随机开裂，当PC成份在高于75％时，产品在-40℃试验塑件会出现裂纹，但低于60％时塑件机械强度明显下降，大概在70％左右才能保证-40℃塑件受一定的冲击力后不会产生裂纹和破损。
4.根据权利要求1所述的一种具备抗寒耐热环境的pc改性塑料的加工工艺，其特征在于：所述步骤三该产品的试验项目及要求主要有高低温环境1.5米裸跌无损、带包装3米跌落无损、12米跌落安全、高低温环境工作可靠、抗老化时间不低于10年。
5.根据权利要求1所述的一种具备抗寒耐热环境的pc改性塑料的加工工艺，其特征在于：所述步骤三的试验基于GB/T7141-2008塑料热老化试验方法，采用实验室内人工加速老化试验条件，对该材料试样相应典型力学性能指标在不同温度系下热老化后变化结果直接测试；对试验过程测试数据，运用回归分析、数理统计分析的方式，用阿累尼乌斯曲线函数方程计算评估得出该材料试样在其30℃常规库存条件下贮存年限不小于12.6年；本试验对该材料注塑成形的产品壳体零件样品与试样同时进行同条件下热老化试验，测试结果符合对应条件数据，依此得出结论是该材料注塑产品在30℃常规库存条件下贮存年限不小于12.6年。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220617 |
|
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