浅述不饱和聚酯成型技术

侯德扬

摘  要：随着技术的不断发展和难题的不断攻克，不饱和聚酯材料如果在变速箱构件、进气管、气门阀盖、前灯罩、保险杠等汽车部件中的得到成功应用，其应用将不再局限于电子产品、元器件等小型制件，同时在要求抗震、阻燃、美观、耐用、经济的航空、建筑、家具等市场中也能获得开发应用。该文介绍了不饱和聚酯材料成型技术的种类和特性，讨论了不饱和聚酯成型过程中模具、工艺及制品后处理的特点及发展方向。

关键词：不饱和聚酯;热固性;成型技术

中图分类号：TQ323                文献标志码：A

0 引言

不饱和聚酯一般是由不饱和二元酸二元醇或者饱和二元酸不饱和二元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物。通常聚酯化缩聚反应是在190 ℃～220 ℃进行的，直至达到预期的酸值（或黏度），在聚酯化缩反应结束后，趁热加入一定量的乙烯基单体，配成黏稠的液体，这样的聚合物溶液称之为不饱和聚酯树脂。不饱和聚酯具有较好的耐热性、耐化学腐蚀性、绝缘性及良好的力学性能。

1 材料及成型方式选择

1.1 材料形态

不饱和聚酯材料形态常见有3种：1）团状;2）片状;3）粒状。应根据不同的应用、性能要求及成型方式，选择对应形态的不饱和聚酯材料。

1.2 性能对比

通过选取同比例组分的团状料和粒状料进行性能对比，在热特性及电气特性上，热变形温度、燃烧性能、耐温指数、体积/表面电阻、耐电弧、绝缘强度、耐电起痕指数等基本相当;在机械特性上，拉升应力、弯曲强度、冲击强度等，团状材料优于粒状材料，片状材料优于团状材料。因团状/片状材料的制作流程及工艺比较简单，通常采用半干法制造的玻璃纤维增强材料，所以其材料成本远低于粒状料。另外，团状或片状材料其存储条件比粒状料苛刻，存储环境通常要求在25 ℃以下。

1.3 成型方式

不饱和聚酯材料可通过模压成型或注射成型的方式生产，其中模压成型又可分为传统模压成型和在传统模压成型的基础上发展而成的传递成型。传递成型其成型方式是将计量后的材料放入模具外的材料室，然后机构将材料室送入已开模预热的模具型腔上方，打开材料室将材料放入模具型腔后进行模压成型。注射成型与热塑性注射成型类似。

1.4 各成型方式对比

（1）传统模压成型特点：①设备模具投入成本低;②制品飞边大，材料浪费多;③制品机械性能好;④模具磨损小;⑤自动化生产水平低、成型周期长。

（2）传递成型特点：①制品毛边相对少、成型周期短;②可生产结构复杂、精细嵌件制品;③制品性能均匀，质量稳定;④模具的制造成本、设备投入较高;⑤可实现自动化生产。

（3）注射成型特点：①精度高、质量稳定;②可采用冷流道，无浇口;③ 模具成本高;④成型周期快，生产效率高;⑤机械性能较模压成型有所降低。

1.5 材料形态对应成型方式

片状料通常采用模压成型。团状料可采用模压成型也可采用注射成型，视性能要求、制品结构复杂程度等而定。颗粒料可采用传递成型或注射成型。相对应的，注射成型方式可加工团状料和颗粒料。传递成型只可加工颗粒料。模压成型可加工片状料和团状料。

2 成型技术特点

2.1 模具

不饱和聚酯热固性塑料由于固化成型后形成交联结构，不能再次熔化成型，所以回收较为困难，通过回收再应用也较少。

模具应用冷却流道系统，可避免产生水口料。不管冷却流道系统的喷嘴采用闭合系统还是开放系统，冷热界面上必须有适当的隔离，即放置绝缘层，避免模具型腔的加热温度传递至射嘴，使材料在射嘴上就产生交联反应而固化或降低材料流动性，造成射嘴堵塞或材料流动性不稳定导致制品产生质量缺陷，象欠料、孔洞等。

热固成型模具有别于热塑成型模具：热塑成型过程是材料在注塑机料筒加热后形成熔融状注入模具中，模具通过冷却系统将熔融状态材料固化。而热固成型过程是为了避免材料在注塑料筒内升温凝固，对料筒进行冷却，通过螺杆以较高的注射压力把黏稠状材料注入模具内，模具通过加热固化。热固成型模具加热方式主要有电加热、循环热油或蒸汽加热等，电加热为最常见和典型的加热方式，通常采用电热丝、加热器、加热管或者加热盘。

在流道平衡及模温平衡方面，热固成型模具与热塑成型模具一样要求良好的平衡性。流道不平衡将会导致制品各穴压力不一致，易出现同一模次的制品中，压力大的制品飞边大，压力小的欠料。热固模具的模温（加热）不平衡会导致模具型腔内温度不一致，直接影响到热固材料的流动性及交联反应速度，对制品的尺寸及外观产生影响。

2.2 成型工艺

2.2.1 成型参数

热固性塑料成型温度范围窄，温度低时材料难以流动，温度稍高时材料开始交联硬化流动性变差，材料流动性与温度关系曲线呈抛物线，拐点温度一般在120 ℃～130 ℃，所以料筒及模具温度的控制精度是影响成型过程的关键因素。热固材料黏性大、注塑压力大，一般在150 MPa～250 MPa，注射速度慢。为减少制品孔洞并提高致密度，采用高背压、高保压压力及时间。另外对制品生产高稳定性要求，材料的含水率也需进行控制，可适当对材料进行预干燥。

2.2.2 排气系统

不饱和聚酯成型过程中模具内熔料在高压、高温条件下与材料中的固化剂发生交联反应，交联化学反应会产生水、氨等低分子物质，所以在成型过程中需通过模具或设备的排气系统进行排气。

传统排气是通过模具分型面开排气槽及在固化过程中通过注塑机开模释放气体，该模式会导致制品产生很大的飞边。随着注塑机技术的发展，其性能也得到了提升，可对注射、保压和固化等不同阶段材料的形态设置不同的锁模力，使气体可通过模具缝隙释放而又不产生大的飞边，或者可通过抽真空系统对模具进行抽气，使气体更顺畅的脱离模具型腔。

2.2.3 料屑清理

不饱和聚酯材料在交联反应过程中所产生的低分子物质黏度低，会流入模具上的排气系统，象分型面上的排氣槽，并形成一层薄的膜状物，即飞边。毛边作为制品外的多余物或料屑，会吸附在模具内或制品上，易造成模具故障或制品不良。通过机械手或机器人自动清理模具，可以提高生产效率及制品生产过程的稳定性。

2.3 制品后处理

虽然随着模具和成型技术的发展，不饱和聚酯制品飞边越来越小，但制品还是避免不了存在飞边。

自动化去除飞边的形式多样，根据不同的制品结构及使用性能需求选择采用合适的自动化设备。自动去毛边装置，针对制品飞边位置，制作合适的工装予以去除，并辅以流水线实现全自动去除飞边。抛丸喷去飞边机，抛丸材质多样，象不锈钢、塑料、金刚砂、石英砂、陶瓷、核桃粉等，将制品放置于抛丸机内，抛丸机通过高速旋转的飞轮将砂粒高速抛射出去，冲击制品上的飞边，使飞边脱离制品。通过机器人夹取制品，通过打磨或喷丸去除制品飞边。

3 结语

随着模具和成型技术的不断完善和进步，不饱和聚酯制品生产将朝全自动化、无人化方向发展。不饱和聚酯材料性能优越，降低了生产成本，适合在更多的场合推广应用。

参考文献

[1]银贵晨.热固性塑料注射成型技术[J].工程塑料应用，1992（1）：23.

[2]沈开酥.不饱和聚酪树脂及其应用[M].北京：化学工业出版社，1998.

[3]章文.我国不饱和聚酯树脂应用市场[J].上海化工，2003（12）：49.