成型滞留时间对高温尼龙PA46颜色和力学性能影响

2018-05-28陶祝庆

山西化工 2018年2期

陶祝庆

(富士康科技集团，苏州昆山 215316)

引言

高温尼龙配色一直是一个技术难点，由于高温尼龙材料本身特性，材料内部含有容易被空气氧化的高分子基团，以及制造高温尼龙厂商所添加的各种助剂[1]，在较高的成型温度下容易被氧化。在高温尼龙混合色粉成型产品过程中，需要经过射出成型机器的高温料管，混合原料会滞留在料管中一段时间即滞留时间。如果滞留时间过长，将会导致高温尼龙本身被氧化变色，给整体颜色带来不可控制的因素，增加配色难度[2]，同时，也给材料本身的力学性能带来影响。为避免给后续量产产品带来困扰，本文比较了在一定的温度下，不同滞留时间对高温尼龙材料颜色和力学性能发生的变化的影响，总结出最优滞留时间范围，对工程配色和成型生产人员具有很好的指导性。

1 实验部分

1.1 主要原料

高温尼龙PA46，规格HF 5145,荷兰DSM公司，苏州。

1.2 主要设备和仪器

色差分光仪，GretagMacbeth Color-Eye 7000A，美国爱色丽公司。

射出成型机器，SE100D，日本Sumitomo Heavy Industries.Ltd。

摆锤冲击试验机，INSTRON5567 ，英国英斯特朗有限公司。

电子万能材料试验机，HT-8041，台湾弘达仪器。

1.3 样品制备

由于PA46容易吸湿，设置高温尼龙PA46干燥温度100 ℃，干燥时间5 h。原料充分干燥后，取出原料冷却，待常温后，使用加厚密封袋子扎紧。设置射出成型机器温度和成型参数，下料口温度50 ℃，1段温度290 ℃，2段温度300 ℃，4段温度310 ℃，5段温度320 ℃，螺杆转速110 r/min，模具温度120 ℃。待成型参数达到设置参数后，分别取10组各500 g原料，使用秒表计时器限定原料熔融后滞留在料筒中的时间，时间设置为0～1、1、2、3、4、5、6、7、8、9 min，然后射出成型得到10组哑铃试片和长条试片以便测试用。

2 结果与讨论

2.1 不同滞留时间对高温尼龙PA46颜色的影响

样品试片色差测试表征可以使用色差分光仪中的L*、a*、b*和DE*这4个参数来区分，L*、a*和b*数值都有正向和负向之分，L*值正向越大，说明颜色越偏亮，L*值负向越大，说明颜色越偏暗; a*值正向越大，说明颜色越偏红，a*负向越大，说明颜色越偏绿; b*正向越大，说明颜色越偏蓝，b*负向越大，说明颜色越偏黄。DE*不存在负数值，DE*越大表示两个样品在颜色上的差异越大。

由第34页表1可以看出，选择滞留时间为1 min之内的高温尼龙PA46作为标准样，时间设置为0～1、1、2、3、4、5、6、7、8、9 min所做样条为比较样，并测试其L*、a*和b*值。随着滞留时间增的加，1 min～9 min试片条的L*和a*值变化不明显，而b*值大幅度增加，表明颜色越来越黄。这也是影响色差DE*变化的主要因素。说明一定的高温条件下，随着滞留时间的增加，高温尼龙PA46本身的高分子酰胺基团被氧气逐渐氧化，发生黄变。滞留时间为2 min时上，色差DE*已经达到2.5。对高温尼龙颜色色差要求一般是≤3。所以，滞留时间必须控制在3 min之内。

表1 10种试片条所测试的L*、a*、 b*及DE*

2.2 不同滞留时间对高温尼龙PA46力学性能影响

由表2可以看出，随着滞留时间增加，高温尼龙抗拉强度、抗折强度、抗折模数，冲击强度逐渐降低。这是由于，PA46是通过已二酸和1，4-二氨基丁烷发生缩聚作用而合成的脂肪族聚酰胺。在PA46聚酰胺分子的每一边有4个甲基，这样使得每一给定链长上的聚酰胺数目更多。聚酰胺基团作为还原性基团容易在高温下被氧气所氧化。随着滞留时间增加，高温尼龙的酰胺基团被氧气逐渐氧化，材质发生变质，导致材质力学性能逐渐降低，最终产品力学性能降低，产品发脆，不良率升高。从抗拉强度可以看出，5 min材料的强度已经下降，接近100 kgf/cm2,抗折强度在4 min～5 min之间保持一个稳定数值，时间再继续延长，材料的力学性能已经不符合连接器常规设计经验，所以，滞留时间最好控制在5 min之内。