高韌性PC/ABS配方設計原則之二 ABS及其膠含量

　　這一章我們討論ABS及其膠含量對PC/AB射出加工S韌性的影響。

　　選擇四種不同膠含量的本體法ABS：ABS16(16%rubber)、ABS38(38%rubber)，ABS45(45%rubber)和ABS50(50%)進行評價。一般地，ABS衝擊強度會隨著膠含量的上升而提高，但到一定程度(45%)後提升不再明顯，可以看到ABS對厚度的敏感性比PC弱得多，其1/4”衝擊可達1/8”衝擊的50%以上(PC只有20%-25%)。

　　ABS膠量對ABS衝擊強度的影響

　　將以上不同膠量的A塑膠加工BS與PC3。2(Mw=3。2w)共混後制成合金，其衝擊性能隨溫度變化如圖2。

　　不同膠量ABS對PC/ABS在不同溫度下衝擊強度的影響

　　可以看出，在常溫(25℃)時，不同膠量ABS的PC/ABS均表現出高的韌性，缺口衝擊均在700-750J/m。隨著溫度降低，膠量較低的PC/ABS缺口衝擊快速下降，如在-30℃時，PC/ABS16的缺口衝擊下降到了220J/m，而PC/ABS38和PC/ABS45仍保持650J/m以上。需要注意的是，ABS50在與PC共混時，會造成PC的嚴重降解，無法制得有意義的合金。

　　將ABS38塑膠射出與合適的SAN復配制得不同膠含量(0%-38%)的乳液法ABS，再分別與PC3。2共混制得合金，考察其膠含量對PC/ABS脆韌轉變溫度和衝擊強度的影響。由ABS膠含量高於10%時，PC/ABS的脆韌轉變溫度隨著膠含量的升高而逐漸降低；而ABS膠含量低於10%時，脆韌轉變溫度隨膠量減少而迅猛提升。對於要求低溫韌性的PC/ABS來說，保持ABS中膠含量在臨界值以上是必要的。

　　ABS膠含量對PC/ABS缺口衝擊強度的影響

　　圖4表明ABS的膠含量存在臨界值，使PC/ABS在不同條件下發生脆韌轉變，且膠量達到一定量後，其缺口衝擊強度不再隨膠量增加而出現明顯提升。對於3。18mm樣條來說，ABS膠含量達到5%即可使PC/ABS表現出韌性，而對於6。35mm樣條來說，膠含量要達到10%以上才表現出韌性。

　　而且，6。35mm的樣條在膠量為10%時，近澆口和遠澆口處的斷裂表現也不同。近澆口端表現出韌性，並且斷面周圍有明顯的應力發白現像，而遠澆口端只表現出准韌性，且斷面呈現脆性斷裂。這種現像主要與ABS在PC塑膠零件中的相態有關，包括橡膠相的大小、形狀、分散等情況(後續會有討論)。

　　可見，在PC中引入ABS後，可降低PC對厚度和缺口的衝擊敏感性。一般地，ABS膠量存在一個臨界值，使對應PC/ABS在常溫時呈現脆韌轉變，在此之上，PC/ABS缺口衝擊不再隨膠量增加而明顯提升；還存在一個臨界值，使PC/ABS的脆韌轉變溫度呈現突變，且超過此臨界值時，脆韌轉變溫度隨著膠含量提升而不斷降低。ABS在PC中的相態也會對PC/ABS的韌性產生重要工程塑膠影響。

PC/ABS熱穩定性差造成的損害

　　作為PC/ABS的改性制造商，常會在造粒過塑膠零件程中，特別是客戶注塑時遇到一些質量問題，如表面銀絲，氣痕，顏色發黃，韌性下降等，或者在後期的熱氧老化試驗、裝配、打螺絲孔等過程中出現失效。而常規的改善措施在開始時都會失效。這是什麼原因造成的呢?我們看一些常見的案例。

　　案例一

　　某汽車配套廠在使用PC/ABS注塑某牌號汽車尾燈時，連續多天出現表面銀絲。經過排查，粒料干燥及注塑溫度均無問題。後觀察發現注塑機料筒較大，長度較長，其塑化容量為制件重量的近8倍，稍作停留銀絲就會加重。因此熔體受熱過久所致分解氣體較多，是導致此銀絲的根本原因。後通過減少塑化量解決。

　　超低光澤PC/ABS在汽車內飾上的應用

　　汽車內飾材料一般都有啞光塑膠加工的要求，這樣有利於減少駕駛員的視覺疲勞，從而提高了駕駛安全性。PC/ABS的綜合性能良好，廣泛應用於塑膠射出汽車內飾件，但由於其表面的光澤度較高(60°角度，皮紋的光澤在13左右)，而需要噴啞光漆等二次加工來實現啞光與美觀的效果。隨著汽車ELV法令的出台，需要更多的熱塑性材料直接可以進行回收處理，而不需要分離熱固性漆膜的過程。免噴塗不僅可以大幅降低成本，而且可以減少噴漆過程造射出加工成的環境污染。

　　為了配合這一需求，與延鋒偉世通合作成功開發了啞光級PC/ABS系列材料，該材料已經成功的應用於上海大眾汽車斯柯達品牌的晶銳這輛精品小車上。PC/ABSHAC8250Z這種新型材料應用於該車的方向盤上下蓋板，制件的表面光澤度在60°角度下測試值為4。2(皮紋為K31、1。5°，顏色9B9)，滿足了汽車腰線以下內飾的光澤度要求。同時，該材料不僅替代了原來鋼鐵的儀表板骨架，而且做為儀表板的下體材料直接外露無需噴漆，目前應用在上汽紅岩的依維柯重型卡車。我們相信PC/A工程塑膠BS啞光材料將隨著汽車內飾材料環保，低成本的趨勢而不斷被應用。

PC/ABS熱穩定性差的原因

　　一般來說，PC/ABS的熱穩定性與PC和塑膠射出ABS的熱穩定性都有關系。但由於PC含有強極性的酯基，其在熱的條件下極易受微量水分、酸堿離子、ABS合成中殘留助劑等的影響而發生降解，因此PC部分對PC/ABS的熱穩定性影響至關重要，因而更需要關注。

　　PC的降解很容易發生。下列左圖是PC的結構示意圖及各化學鍵鍵能情況，其在單塑膠加工純的高溫、高剪切情況下即可發生異丙基鏈斷裂、碳酸鍵重排等反應，而在微量的水分、醇、ABS合成中殘留的堿性電解質及催化劑、阻燃劑、HALS、金屬鹽等的作用下會極大加劇降解速率。

　　另外，現在的PC生產商在合成過程中一般已經進行了封端處理，但仍會有部分羥基殘留，特別是在一些流動性較高、分子量分布較寬的產品裡。

　　因此，針對這些問題，我們能夠著手改善的方法主要是添加抗氧劑和粒料充分干燥。抗氧劑作用機理是捕捉降解過程中產生的自由基和分解氫過氧化物，但對已經生成的水分和醇類卻難以起到作用，且其本身由於遷移、堿性等因素也會對產品造成損害。

　　而PC加工時由於酯基對水分的強敏感性，要求水分含量<0。02%，下圖是PC烘料溫度和時間對含水率的影響。可以看出，要想讓含水率達到安全線以下，要求粒料至少在120℃烘干4h以上，由於設備、效率等因素，很多加工廠是達不到這個條件的。

　　PC的降解帶來了很塑膠零件大的傷害。PC分子鏈斷裂位置是隨機的，而降解中產生的水分等會進一步引發其他分子鏈的斷裂，這會造成分子量的急劇下降和分子量分布寬度的加大，導致整個合金外觀和機械性能的下降。

　　下列左圖為PC分子量對缺口衝擊強度的影響，可以看出，PC分子量為2w左右時是一個臨界點，低於此值時其衝擊強度急劇下降。右圖為市場常見PC分別取粒子、正常注塑樣板、注塑熱停留後樣板測分子量，可以看出，各樣品正常注塑打板的分子量與粒子相比稍有下降，但基本還在PC分子量臨界值附近，但稍作熱停留後，即發生大幅度下降到臨界值之下，衝擊強度損失嚴重。

　　通過以上分析，注塑過程中由於料筒過大、注塑時溫度偏射出加工高以及制件較大時導致熔體熱停留時間長而造成的銀絲、螺絲孔開裂等問題了。

　　綜上所述，PC/ABS是較易發生熱降解的，而其降解後所帶來的問題現像卻令人很難直接歸因於PC/ABS的熱穩定性問題，這顯示了PC/ABS熱穩定性問題的隱秘性，而其帶來的損害卻是相當嚴重的。常規的添加抗氧劑、充分干燥等方式由於作用機理、本身特性及客觀條件等限制存在其局限性。

　　那麼，有沒有什麼方式，可以彌補抗氧劑的缺陷，不僅能夠通過封端中止降解反應，也可以消滅降解中產生的小分子，甚至對PC工程塑膠分子鏈進行修補呢?

PC/ABS材料常見問題及解決方法

　　1、銀絲問題：

　　銀絲不良是PC/ABS材料塑膠加工最常見的問題，銀絲又稱銀紋、水花、料花等，是在制品表面沿著流動方向出現的銀色發白的絲狀條紋現像，氣體的干擾，其中產生的氣體又主要分為三種成分：<1>。 空氣：熔膠及射出階段卷入的空氣；<2>。水分：材料本身含有的水分；<3>。 裂解氣：高溫水解/熱分解產生的氣體。

　　解決方法：首先檢查材料是否干燥充分，在確認材料干燥充分後，再通過調整注塑工藝來改善銀絲缺陷。同時，注塑銀絲不良還與模具排氣有關。

　　2、流動痕問題：

　　流動痕是物料在注射塑膠射出時產生的，原因是物料流動性不良，流動痕與銀紋不同，它不是由於水分或物料分解所引起的，外觀也不一樣。

　　解決方法：可以通過提高物料溫度從而改善塑膠零件流動性來避免，適當提高模具問題以增加物料在模具內的流動性和降低注射速度同樣可以解決。

　　3、縮孔及凹痕問題：

　　縮孔是由於物料在模腔內充模不足而引起。

　　解決方法：適當提高模具溫度和物料溫度以改善物料流動性，延長注射的保壓時間，增加注射壓力，加大注射速度來提高充模性，也可以加大澆口的尺寸，加熱澆口流道來減少和消除制品縮孔；

　　凹痕是由於物料溫度不當，以及制品設計不妥引起，物料溫度過低時，不僅會產生縮孔，還會出現凹痕問題，物料溫度過高，模溫過高，會使熔料在冷卻時過分收縮，從而產生凹痕。

　　解決方法：采用合適的加工射出加工問題，提高注射速度及措施。

　　4、翹曲變形問題：

　　注塑制件翹曲變形是由於制件設計不合理，澆口位置不當和注塑加工條件不合理，以致於內部產生內應力，收縮不均或過度所致，模溫過高或模溫不勻，引起制件粘膜而脫模困難，或冷卻不勻，同樣會產生翹曲變形；

　　解決方法：

　　(1)加工工藝方面：加長注塑成型周期，降低注塑溫度，適當調整注射壓力和注射速度，同時減慢頂出速度，增加頂出面積，保持頂出力均衡；

　　(2)制品設計方面：增加壁厚，增設加強筋和圓角處的補強可減少翹曲變形；

　　5、斑紋工程塑膠問題：

　　通常是由於高速注射時，熔料擴張進入模腔造成“熔體破裂”所致；

　　解決方法：

　　(1)成型工藝方面：采取提高物料溫度，提高噴嘴溫度，減慢注射速度等來減少斑紋的出現；

　　(2)模具方面：提高模具溫度，增設增溢槽，增加澆口尺寸，修改澆口形狀。

　　6、麻點問題：

　　解決方法：

　　(1)。分散性差，加分散劑或油，升高溫度，加背壓。

　　(2)。留意是否模具問題。用別的料試試。

　　(3)。烤料溫度時間是否足夠。

　　(4)。模具溫度調整。

　　7、制品“起皮”問題：

　　塑膠產品起皮問題和高剪切力下導致的流體的破裂有很大的聯系，在低的剪切應力或速率下，各種因素引起的小擾動被熔體抑制；而在高的剪切應力或速率下，流體中的擾動難以抑制，並發展成不穩定流動；當達到一個臨界剪切力時，將引起流體的破裂。

　　解決方法：

　　(1)材料方面：本身的PC和ABS兩組份之間為部分相容，因此在改性過程中一定需要加入適當的相容劑以提高其相容性。當然，因為混料所造成的起皮不良是我們需要第一步去排除的；

　　(2)模具方面：模具設計的原則需遵從盡量減少剪切的方向進行。一般來說，密集皮紋面的產品更加容易產生起皮現像(高速填充時熔體在型腔內與型腔內壁的摩擦剪切所致)；同時澆口設計上，澆口尺寸過小，將會產生導致熔體通過澆口時產生過度剪切，繼而導致產品表面起皮；

　　(3)注塑工藝：主要方向為避免過度剪切。在產品填充困難時，可以采用高速高壓的方式來改善，因此在實際注塑過程中，還可以考慮提高注塑溫度/模具溫度、以及提高材料流動性的方式來降低實際填充過程中的流動阻力，從而避免高速高壓導致的過度剪切。

保護肝髒日常注意

　　1、保持正常體重

　　體重過重會讓肝髒工作更辛苦，罹患抗衰老脂肪肝的機率也會升高。如果全身脂肪減少，肝髒的脂肪也會減少，甚至明顯下降肝病病人升高的肝功能指數。

　　如果不是B肝或C肝帶原者，一般人肝指數輕度升高，多為脂肪肝引起的，理想減重方式就是均衡飲食加上規律運動。

　　2、遠離各種可能受血液污染的器具

　　避免不必要肝功能不好的輸血、打針、穿耳洞、刺青、和他人共享牙刷、刮胡刀等，以及減少接觸可能受到血液污染的器具，因為B型、C型肝炎主要透過血液和體液傳染，因此和B型、C型肝炎帶原者同桌吃飯，並不會被傳染。

　　3、均衡飲食

　　為求速效減肥，三餐只吃水果，而不吃其它食物，或者是“低糖飲食”──高蛋白、低碳水化合物的飲食組合，不均衡的飲食增加肝髒負擔。

　　肝髒負責把吃進的食物，轉換成身體能量來源。對肝髒來說，把非碳水化合物轉化成能量，比把碳水化合物轉化成能量更吃力。均衡的飲食組合應該是60～70%的碳水化合物(例如米飯、面食)，20～30%的蛋白質(例如肉類、豆類)，10～20%的多元不飽和脂肪。

　　4、注意飲食衛生

　　不喝生水，也不要生食海鮮，因為蛤、蠔以及貝類等容易受到A型肝炎病毒感染。如果要到A型肝炎高感染區旅游，例如中國大陸、東南亞、中南美、非洲等地，最好在出發前注射A型肝炎疫苗。

　　5、不喝酒

　　飲酒會提高發生脂肪肝、酒精性肝病的機會，有肝病的人應該完全戒灑。

　　6、戒煙

　　抽煙和罹患肝癌有關。

　　7、不亂吃藥

　　吃進去的藥物都必須經過肝髒解毒。除了醫師處方藥，避免自行服用其它藥物，因為服用多種藥物容易產生藥物交互作用，影響肝髒代謝藥物能力。有肝病的人就醫時，應告知醫師他目前正在服用的所有藥物，以做為醫師處方時的參考。

　　8、注意睡眠時間

　　成年人正常的睡眠時間精神不好應該為8小時，正常的應該是從23點左右開始上床睡覺了，到了凌晨1至3點鐘是進入深睡眠狀態，這個時辰是養肝血的最佳時間，反之，就會養不足血。因此我們呼吁盡可能地不要熬夜，如果不得已成了熬夜一族，就應攝取更充足的營養保護自己，讓熬夜對身體的傷害減到最小。