热塑性弹性体常见问题和解答

热塑性弹性体常见问题和解答 在强调环境适应性材料的开发过程中，不需硫化和混炼工艺的热塑性弹性体，具有省能、省资源、高生产效率等特点，其年增长率高达6%。在这一背景下，加工制造厂使用新型热塑性弹性体材料的用途在逐渐扩大，但随之而出现的问题（成型品表面粗糙、变形等）也有所增加。一、与材料有关的问题及其对策 热塑性弹性体来自材料的主要的问题 问题 现象 原因 对策 白化 成型品表面的白化 （a）添加剂过量 （b）聚合物与稳定剂 不适宜或不相容 （a）降低用量，最佳化 （b）用相容性良好的稳定剂 或用高相对分子质量稳定剂 发粘 制品表面发粘 （a）因热分解而产生 低分子 （b）增塑剂，稳定剂 的迁移 （a）降低成型温度，低剪切化 （b）不要放置在高温下，减少 用量，更换种类 老化 机械强度下降，外观质量变差 （a）热 （b）紫外线 （a）添加热稳定剂 （b）添加耐候性稳定剂或有屏蔽 效果的填料 1.1 白化 白化是指稳定剂等配合剂迁移至成型品的表面，其表面像喷上粉一样呈现出一种白色现象。其原因主要是由于稳定剂过量配合或与聚合物不相容而引起的。因此，应选择与聚合物相容性良好的稳定剂或将稳定剂的用量控制在最佳的范围。其次，更换成相对分子质量高的稳定剂也是十分有效的。 　　 另外，也有通过迁移至成型品表面发挥其功能的稳定剂。例如，抗静电剂、润滑剂等。对这种稳定剂来讲，选择即使迁移也难以出现白化的稳定剂是非常必要的。 热塑性弹性体在一般的环境下使用时很少会出现白化的问题，但在高温、潮湿、户外长期使用的场合，为提高耐久性在配合上追加耐热稳定剂（防老剂）、耐侯稳定剂是十分必要的。特别是高温下，因其极易引起迁移，所以稳定剂的选择也是相当重要的。 1.2 发粘 　 与树脂相比，软质热塑性弹性体表面更容易产生发粘的现象。其原因主要是因老化而生成低相对分子质量聚合物和增塑剂、稳定剂迁移至表面而引起的。但无论属哪种情况，采用红外光谱法（ir）等分析手段，通过分析发粘成分便能够比较容易地确定出与此相关的物质。 　　 发粘主要是成型温度过高，聚合物因热分解而形成低相对分子质量物质的缘故。尽管成型机的设定温度本身未达到热分解温度，但在成型工艺中的剪切生热有时也会使其暂时达到高温。作为其对策，降低成型温度、低剪切化，用氮气净化成型机液压缸体内部都是十分有效的。另外，在成型机暂停时，胶料长时间以熔融状态置留在成型机的模腔内，有时也会因热老化而发粘。 　　另外，在高温下使用的制品很容易出现发粘的现象。因此，稳定剂、软化剂种类的选择和用量的确定是非常重要的。 1.3 老化 　　 与无机材料和金属材料相比，高分子材料的耐热、耐紫外线性较差（比较容易老化）。多数制品因老化而使其机械特性明显降低，外观质量变差。通过配合耐热、耐候性等稳定剂，在一定程度上可以抑制老化现象的产生。 二、与挤出成型有关的问题及其对策 问题 现象 原因 对策 粗糙 表面粗糙 （a）塑化、混炼不良 （b）流动性较差 （c）材料受潮 （a）采用混炼效果好的挤出机，提高设定温度，采用细的滤网 （b）提高设定温度 （c）成型前充分地干燥 结垢 在口型边缘滞留沉积物 （a）材料受潮 （b）材料本身的特性 （a）成型前充分地干燥 （b）使用润滑剂，用特氟隆涂敷口型，对材料进行改性 挤出量不稳定 挤出量不稳定 （a）挤出机内的熔融点不 稳定 （b）挤出机的温度波动大 （c）螺杆与粒料打滑 （a）变更挤出条件和螺杆形状 （b）提高温度控制精度 （c）预热粒料，提高填料斗下机筒温度 变形 制品变形 （a）冷却不均匀 （b）收缩率不同的双层挤出 （a）均一冷却 （b）调整收缩率 条纹 在同一部位出现条纹 （a）口型损伤、结垢 （b）出现异种材料 （c）未消除熔接部位 （a）清洗口型 （b）清洗机筒内部、螺杆、机头部位 （c）加大从会合（熔接）部位到口型的长度，提高口型端部压力和树脂温度 特别是近年来，在环境等问题的背景下，加快了烯烃类热塑性弹性体材料替代软质聚氯乙烯树脂的步伐。但采用软质聚氯乙烯用挤出机进行烯烃类热塑性弹性体的挤出成型时、不能够顺利成型的实例还是比较多。对含结晶性树脂的烯烃类热塑性弹性体的塑化来讲，采用长径比l/d在22以上、螺杆压缩比在3以上的挤出机是非常必要的。但由于软质聚氯乙烯用挤出机一般的l/d是在20以下，压缩比是在2.5以下，所以不能使烯烃类热塑性弹性体充分地达到塑化，这样在成型品的挤出过程中就经常会出现表面粗糙、未熔融树脂呈异物状的不良现象。因此，选择适合于材料的成型机也是十分必要的。 2.1 成型品表面粗糙 成型品表面不光滑、呈粗糙的状态，多数是因塑化不良而引起的。作为对策，当然选择适宜的成型机就不用说了，但设定温度、螺杆转速滤网的种类等成型条件的最佳化也是非常重要的。另外，采用高温、细网（滤网）的方法也可提高塑化效率。 在热塑性弹性体中，有的品级本身就含有多量的吸潮性成分或填料、因此在成型前对其进行干燥是非常必要的。当未干燥进行成型时，就会出现发泡、表面粗糙这样的问题。 2.2 结垢 结垢是挤出成型时蓄积在口型边缘的沉积物，其成分有的是来自挤出成型的材料，也有的是来自特殊的添加剂。作为对策，通过降低润滑剂用量可有效地改善材料的特性，因为过量添加润滑剂时，润滑剂本身就是产生结垢的因素之一。采用特氟隆涂敷口型的方法，也可减少结垢的产生。另外，还应避免使用受潮的材料。 2.3 挤出量不稳定 挤出量产生波动是不稳定的现象。在螺杆供料部位或压缩部位的熔融点波动是不稳定的主要原因，其挤出波动的大小和周期是不规则的。这些现象可以认为是由于螺杆形状和挤出条件对材料不适合引起的，所以调整挤出条件和更换形状不同的螺杆是十分必要的。 在挤出机温度波动大的情况下，材料在挤出机中的流动性不稳定也是产生这一问题的原因之一。另外，在供料部位螺杆与粒料打滑也会导致挤出不稳定的现象产生。在采用斗氏干燥器预热粒料的同时，通过提高料斗下机筒的温度可使其得到改善。 2.4 变形 热塑性弹性体的挤出成型，通常是从口型挤出，通过水槽进行冷却。这时若成型品不能够均一地冷却，就极易产生变形。特别是对形状复杂、尺寸精度要求高的成型品，采用冷却校准或检测装置是非常必要的。 另外，在多层挤出过程中、因组合材料的收缩率不同也极易产生变形。 2.5 条纹 挤出成型品有时在同一部位会出现条纹的伤痕或痕迹。此时需要检查或确认在口型上是否有损伤的痕迹和沾附的污垢、结垢等。 其次，在更换材料时清扫或消除不干净也是产生这一问题的原因之一。 此外，在口型会合部位材料熔融不良也容易引起条纹现象的产生。 三、与注射成型有关的问题及其对策 问题 现象 原因 对策 气孔 成型品中凹下去的孔眼 （a）填充量、保压不足 （b）冷却速度慢 （c）在制品厚的部位 （a）增加填充量，提高保压 （b）降低模具和成型温度 （c）在厚的部位附 近设流胶口 毛边 树脂从模腔溢出 （a）填充量，保压过大 （b）模具精度低 （c）合模力不足 （a）降低填充量、保压 （b）修理分型面 （c）使用更大的成型机 流动痕迹 （a）窄间隔记录状条纹（b）宽间隔同位相条纹（c）宽间隔异相位条纹 （a）端部的流动速度比表皮层增 　　 长速度慢 （b）低温树脂间断地堵塞注胶口 （c）端部流* （a）提高注射速度、模具温度和成型温度 （b）加大流胶口，提高成型温 度和注射速　　 度 （c）提高模具、成型温度，降低注射速度 脱模性差 产品不易脱模 （a）冷却不充分 （b）材料的粘着性 （c）模具结构设计不合理 （a）延长冷却时间，降低模具温度 （b）更换材料，使用脱模剂 （c）改进 模具设计 银色条纹 从流胶口出现放射状条纹 （a）水分、挥发成分气化 （b）材料的热分解气体 （a）成型前应充分干燥 （b）降低成型温度 缺胶 未充满模腔末端 （a）填充量、压力、流动性不足 （b）排气不充分 （c）注胶口不均衡 （a）采用最佳条件成型 （b）改善排气方法 （c）改进模具设计 色泽不均一 颜料等色彩 颜料分散不好 提高螺杆背压或反压 烧焦 端部成为像烧焦那样的状态 排气不充分 改善排气方法、降低注射速度 3.1 气孔 在成型品中出现凹孔现象，主要是成型品在模具内的冷却过程中因收缩而引起的。除要求 材料必须充满模腔外，快速冷却也是十分必要的。具体地来讲，就是提高保压（二次压力），降低树脂和模具的设定 温度。 另外，对成型品的形状也有很大的依赖性。由于在厚的部位极易出现气孔，所以对这样的制品来说， 应采用在其周围设有注胶口或流胶道那样的模型设计。 3.2 毛边 这是树脂从模腔溢出造成的。对橡胶的注射成型来讲，出现毛边是正常的，但对树脂或热 塑性弹性体是不正常的。其理由是：（1）与橡胶胶料相比，熔融的树脂或热塑性弹性体的流动性较高，注射压力也比 较低；（2）与模具接触、冷却，在瞬间即可固化、终止流动。因此，树脂或热塑性弹性体通常是不易出现毛边的现象 。 作为对策，首先必须降低填充量、降低保压和缩短保压时间。另外，对尺寸精度差、分型面有间隙的模具 来讲，其修理是非常必要的。在成型品投影面积大，合模力相对低于注射压力的场合，有时也会出现毛边，因此必须 使用更大的成型机。 3.3 流动痕迹 在成型品表面出现光泽不同的条纹现象。一般来讲，在树脂的注射成型中有： （1）间 隔窄的记录条纹状； （2）在成型品表面上下出现同位相的比较宽的间隔条纹状； （3）在成型品表面上下出现异位相 的比较窄的间隔条纹状三种类型。 解决这一问题可以通过这些方法来解决，如提高注射速度、模具温度、加大注胶口、提高树脂 温度和注射速率、提高成型温度、模具温度或降低注射速度等。通过提高注射速度和模具温度都是有效的。 3.4 脱模性差 脱模性差指成型品从模具中难以取出或在取出过程中完全变形。具有粘着性的材料极 易引起这一问题，但采用在材料中添加脱模剂或成型前在模具上涂敷脱模剂的方法可以得到改善。成型品冷却不足（ 固化不足）也容易出现这样的问题，因此对成型品进行充分地冷却是非常必要的。另外，模具设计不合理也会成为难 以脱模的原因，特别是在注胶口、进胶道等易于粘模的部位，加大注胶口的拔出角度、加宽进胶道都是非常有效的。 3.5 银色条纹 以注胶口为中心出现放射状条纹的现象，是材料中的水分或挥发成分气化引起的。其 中，在塑化过程中卷入或模具内存留的空气也会导致这一现象的产生。因此，对吸潮性材料在成型前进行充分地干燥 及降低易产生分解性气体材料的成型温度都是非常必要的。 3.6 缺胶 未充满模腔端部的现象称之为缺胶。这主要是因填胶量不足等成型条件不适而引起的，但 成型时排气不充分或流胶道不均衡（多腔模具）也会导致这一现象的产生。 3.7 烧焦 是指未填充至端部及未充满模腔的部分出现像烧焦那样的老化现象。这主要是因排气不充 分，空气或产生的气体引起隔热压缩，瞬间使温度显著上升而导致的结果（即：成型品表面出现热老化）。改善排气 方式是较好的解决办法，程度轻的情况下，降低注射速度也可以解决。 3.8 色泽不均一 在采用热塑性弹性体颗粒和干混料为颜料的母体混合物进行着色时，很容易出现成 型品色泽不均一的现象。作为对策，提高螺杆反压，强化填料时混炼都是有效的。 四、 迅速解决问题的方法 在实际生产中出现的问题，往往是由一个极其单纯的问题（成型温度不适 宜）过渡到复杂程度的。特别是对复合因素引起的问题，要想尽快得到解决首先必须正确收集与此相关的情报。像表4 所示的那样，尽管是表面粗糙这一现象，但为查明其特定的原因，必须了解与此有关的情况。 五、 结语 本文介绍了热塑性弹性体常见的问题及解决办法。但由于材料的类型和性能各有不同，所 以具体问题还需具体分析。