一、塑料收縮概況

 

       塑料的收縮率是指塑料制件在成型溫度下尺寸與從模具中取出冷卻至室溫后尺寸之差的百分比。它反映的是塑料制件從模具中取出冷卻后尺寸縮減的程度。影響塑料收縮率的因素有塑料品種、成型條件、模具結構等，不同塑料的收縮率各不相同，此外，塑料的收縮率還與塑件的形狀、內部結構的復雜程度、是否有嵌件等有很大的關系。

 

       影響塑料收縮率因素如下：

 

       1、原料的影響

 

       A、原料的品種

 

       塑料原料的品種不同，收縮率不同，具體見表 1。

 

表1  不同塑料原料的收縮率

 

       從表 1 中可以看出，熱塑性能塑料以 40% 增強的 PPS 收縮率最低，熱固性塑料以環氧樹脂的收縮率最低，兩種塑料的收縮率都為 0.2%。收縮率最大的為氟類塑料，最高可以達到 6% 左右；收縮率次大的為低密度聚乙烯，收縮率最大達到 5%。

 

       B、原料的結晶度

 

       同一種原料結晶度不同，其收縮率大小不同，結晶度越小，收縮率也越小。在眾多影響因素中，樹脂的結晶度大小對收縮率影響最大。

 

       C、原料的分子量

 

       同一種原料分子量越大，其收縮率越小。 相同分子量的樹脂，流動性好的成型收縮率小。

 

       D、原料的改性

 

       樹脂中添加其他樹脂、彈性體、填料改性后，其收縮率有不同程度下降。

 

       樹脂的收縮率不同，在熔融加工過程中，極大地影響了其制品的成型精度。要想加工出高精密度的塑料制品，就必須采用低收縮率的樹脂。以 PP 樹脂為例，其收縮率為 1.8%～2.5%，而且分子量越小其收縮率越大，PP 很難做出高精度制品。為此，世界各大公司都在積極研究在保證樹脂性能的條件下，降低樹脂的自身收縮率，如巴塞爾開發出低收縮率僅為 1% 的牌號為 Hifax CA207A 的低收縮率 PP。

 

       2、成型工藝對塑料制品收縮率的影響

 

       A、成型溫度不變，注射壓力增大，收縮率減小

 

       B、保持壓力增大，收縮率減小

 

       C、熔體溫度提高，收縮率有所降低

 

       D、模具溫度高，收縮率增大

 

       E、保壓時間長，收縮率減小，但澆口封閉后不影響收縮率

 

       F、模內冷卻時間長，收縮率減小

 

       G、注射速度高，收縮率略有增大傾向，影響較小

 

       H、成型收縮大，后收縮小；后收縮在開始兩天大，一周左右穩定

 

       3、結構對制品收縮率的影響

 

       A、厚壁塑件比薄壁塑件收縮率大

 

       B、塑件上帶嵌件比不帶嵌件的收縮率小

 

       C、塑件形狀復雜的比形狀簡單的收縮率要小

 

       D、塑件長度方向的尺寸比厚度方向尺寸的收縮率小

 

       E、內孔收縮率大，外形收縮率小

 

       4、模具結構對塑料制品收縮率的影響

 

       A、澆口尺寸大，收縮率減小

 

       B、垂直澆口方向收縮率減小，平行澆口方向收縮率增大

 

       C、遠離澆口比近澆口的收縮率小

 

       D、有模具限制的塑件部分的收縮率小，無限制的塑件部分的收縮率大

 

       二、降低塑料收縮率的改性方法

 

       當然，降低塑料收縮率最有效的方法為各類改性技術，具體介紹如下。

 

       1、各類纖維填充

 

       纖維包括各類無機纖維和有機纖維。以玻璃纖維為例，在 PP 樹脂中加入不同含量的玻璃纖維，其收縮率如表 2 所示。

 

表 2 不同含量玻璃纖維增強 PP 的收縮率

 

 

       近年來開發的長玻璃纖維增強塑料在收縮率上具有一定的優勢，其縱橫向收縮率小而且一致。

 

       2、無機填料填充

 

       無機原料具體如滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇、云母粉、硅灰石及蒙脫土等，不同的填料品種、性狀、粒度和表面處理程度都影響對樹脂收縮率的改性效果。

 

       A、填料的形狀

 

       不同品種無機填料的形狀不同，對收縮率的影響效果不同，具體影響大小順序為片狀 > 針狀 > 顆粒 > 球狀，如片狀的蒙脫土和云母對復合材料收縮率的降低就很明顯。

 

       例如，在 PP 中加入相同含量的各類填料其對 PP 收縮率的影響見表 3。

 

表 3 不同品種填料對 PP 收縮率的影響

 

 

       再如，在 PP（HHP10）中加入 20% 不同形狀的填料，復合材料的收縮率見表 4。

 

表 4 不同形狀填料復合 PP（20%填料+8%POE）的收縮率

 

  

 

       B、填料的粒度

 

       同一種填料的粒度不同，對收縮率的影響效果也不同，粒度越小對收縮率的影響就越大。以滑石粉填充 PP（20%滑石粉+8%POE）為例，不同粒度滑石粉對收縮率的影響見表 5。

 

表 5 不同粒度滑石粉對 PP 復合材料收縮率的影響

 

 

       C、填料的處理

 

       同一種填料，在與樹脂復合時是否進行表面處理，對收縮率的影響效果也不同。進行表面處理的填料，降低收縮率效果更大。例如以 10% 含量滑石粉填充 ABS 為例，具體效果見表 6。

 

表 6  是否表面處理對滑石粉/ABS 復合材料收縮率的影響

 

 

       D、填料的用量

 

       同一種填料添加量不同，對收縮率的影響也不同，添加量越大收縮率的下降越大。以 PP 填充為例，滑石粉不同填充量對收縮率的影響見表 7。

 

表 7 1250 目滑石粉不同含量對 PP 復合材料收縮率的影響

 

 

       3、降低結晶改性

 

       A、添加降低結晶助劑

 

       常用的降低結晶助劑為小分子化合物，加入后在熔融狀態時破損了大分子的規則性、阻礙大分子的運動，從而達到降低結晶的目的。如一種市場上提供的有機降結晶劑 A，外觀為黃白色粉末，熔點為 60℃ 左右，在 PP 中加入 0.5%～1% 即可。又如一種市場上提供的無機降結晶劑 B ，外觀為白色粉末，pH 值為 8，白度 95%，在 PP 中加入 0.5%～1% 即可。

 

       B、添加其它樹脂

 

       如果在 PP 中共混少量的 LDPE、HDPE，可以破壞 PP 加工中的結晶，也可以添加如 PS、ABS、PMMA、PC 等非結晶樹脂。

 

       具體舉例為 UP 樹脂中加入其它樹脂，可以大大降低制品收縮率：

 

       第一代：加入 PS、PE，收縮率降低為 0.2%～0.4%

 

       第二代：加入 PMMA，收縮率降低為 0.05%

 

       第三代：加入 PVAC，收縮率降低為 0.03%

 

       以在 PP 中加入 PE 樹脂為例，不同含量 PE 對 PP 收縮率的影響見表 8。

 

表 8 不同含量 PE 對 PP 收縮率的影響

 

 

      從表 8 中可以看出，添加其他樹脂對收縮率的影響遠遠小于填纖維和無機填充的影響。

 

       4、共混彈性體

 

       可以添加的彈性體包括 POE、EPDM、SBS 等，各類彈性體對塑料收縮率的影響接近，具體見表 9。

 

表 9 不同含量彈性體對 PP 收縮率的影響

 

 

       從表 9 中可以看出，在彈性體含量低于 5% 以下時，各類彈性體對 PP 收縮率的影響基本相同。只是彈性體含量超過 5% 以后，不同彈性體品種的影響程度出現分歧，對收縮率影響大小的順序為 POE > EPDM > SBS，與彈性體對 PP 的增韌效果一致。

 

       在 PP 中采用無機填料與彈性體混合加入，收縮率下降效果更好。在滑石粉含量為 20% 時，不同含量的 POE 對 PP 收縮率的影響見表 10。

 

表10 不同 POE 含量對 20% 滑石粉填充 PP 收縮率的影響

 

 

       5、化學接枝改性

 

       PP 接枝后可以降低結晶度，從而達到降低收縮率的目的。

 

       來源：鏈塑網，王文廣教授塑料配方與改性咨詢

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