【材料科普】PC/ABS 合金材料介绍、应用领域及成型工艺
发布时间：2024-04-20
PC/ABS 合金，是由聚碳酸酯（PC）和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）两种材料通过共混加工制成的一种特殊合金，它继承了两种原材料的优点，并具备了更多的功能。
本篇文章详细介绍了 PC/ABS 合金材料基本特性及其应用，并针对 7 种常见问题进行解答与交流。
PC/ABS 合金是无毒，无味，可再生和可回收的。PC/ABS 合金结合了 PC、ABS 两种材料的优异特性，不仅能提高 ABS 的耐热性和拉伸强度，还可以降低 PC 熔体粘度，减少材料内应力，改善制品的加工性、提高低温抗冲击能力、耐化学性能。
PC/ABS 合金最大的缺点是质量重、导热性能欠佳。它的成型温度取于它们两者原料的之间温度，就是 240-265℃，温度太高 ABS 会分解，太低 PC 料的流动性不良。
一、发展历史
1963 年美国 Borg-Warner 公司研制成功第一代 PC/ABS 合金。此后美国、欧洲、日本各大公司也相继研究出了不同品牌的 PC/ABS 合金，并推向市场。目前国际上已经能提供多种性能特征的数十种 PC/ABS 合金，以满足汽车、电子电气、办公用品等领域的需求。
二、工艺条件
PC干燥处理：加工前必须干燥处理
湿度：< 0.04 %
建议干燥条件：90~110 ℃，2~4 小时
熔化温度：230~300 ℃
模具温度：50~100 ℃
注塑压力：取决于塑件
注塑速度：尽可能地高
三、共混方法及影响
PC/ABS 合金制备的方法从工艺来分，主要分为一步法和两步法这两种：
（1）一步法：混料 → 挤出 → 造粒 → ABS/PC 合金。
（2）两步法：混料（部分ABS） → 挤出 → 造粒 → 增容（ABS） → 挤出 → 造粒 → ABS/PC 合金。
不同成分对聚合物性能的影响如下：
橡胶 B 含量：由于 PC 与 PB 的相容性差，因此ABS中橡胶含量会极大地影响 PC/ABS 合金的性能。高橡胶含量提高了 PC/ABS 体系的冲击强度，但大大损害了相态间互容行为，使合金的拉伸性能降低。因此需选用适当橡胶含量的 ABS。
AN 含量（丙烯腈含量）：PC 和 ABS 相容性与 ABS中的 AN 含量有关，当 ABS 中的 AN 含量为 25 % 时与 PC 的相容性最好。
ABS 含量：PC/ABS 合金的性能与ABS 的含量呈线性关系，近似服从加和性，其整体性能介于 PC 与 ABS 之间。ABS 的耐溶剂开裂性好，在 PC/ABS 合金中 ABS 的存在有利于抵抗溶剂造成的剪切应力，提高了 PC 的耐化学性能。
PC 含量：PC 含量对 PC/ABS 合金的缺口冲击强度、脆韧转变温度等性能也有影响，故需要选择合适的 PC 含量。
四、性能特征
1、优异的机械性能
PC/ABS 合金具有高强度、高韧性和耐冲击性的特点，使得它可以承受较大的力量和冲击，有助于提高产品的使用寿命。
2、良好的耐候性
PC/ABS 合金具有出色的耐候性能，可以抵抗紫外线、高温、潮湿等恶劣环境条件的侵蚀，保持其稳定的性能。
3、良好的耐化学性
PC/ABS 合金对于一般化学试剂、油脂和溶剂具有很好的耐腐蚀性，可以在各种环境中稳定地工作。
4、优异的外观效果
PC/ABS 合金可以制成丰富多样的色彩和表面效果，如高光、亚光、钢铁感等，满足不同产品的外观需求。
五、应用领域
1、汽车工业
PC/ABS 合金可制作汽车内饰件、车身件、车灯壳等，如仪表盘、汽车标志、控制面板、除霜格栅、格栅、装饰条、门拉手等，具备抗冲击、抗刮擦、耐磨损等特点。也可应用于充电桩行业。
2、家电行业
PC/ABS 合金适用于电视机外壳、洗衣机罩、电冰箱门板等电器产品，能够提供良好的外观效果和抗冲击性能。
3、电子通讯
PC/ABS 合金可用于制造手机壳、平板电脑外壳、电脑键盘等，具备耐磨损、耐高温等特点。
4、工业领域
PC/ABS 合金可用于制作工业设备外壳、配件等，具有较好的耐候性和耐化学性。
六、常见问题及解决办法
1、银丝问题
银丝不良是 PC/ABS 材料最常见的问题， 银丝又称银纹、水花、料花等，是在制品表面沿着流动方向出现的银色发白的丝状条纹现象，气体的干扰，其中产生的气体又主要分为三种成分：
（1）空气：熔胶及射出阶段卷入的空气；
（2）水分：材料本身含有的水分；
（3）裂解气：高温水解/热分解产生的气体。
解决方法：
首先检查材料是否干燥充分，在确认材料干燥充分后，再通过调整注塑工艺来改善银丝缺陷。同时，注塑银丝不良还与模具排气有关。
2、流动痕问题
流动痕是物料在注射时产生的，原因是物料流动性不良，流动痕与银纹不同，它不是由于水分或物料分解所引起的，外观也不一样。
解决方法：
可以通过提高物料温度从而改善流动性来避免，适当提高模具问题以增加物料在模具内的流动性和降低注射速度同样可以解决。
3、缩孔及凹痕问题
缩孔是由于物料在模腔内充模不足而引起。
解决方法：
适当提高模具温度和物料温度以改善物料流动性，延长注射的保压时间，增加注射压力，加大注射速度来提高充模性，也可以加大浇口的尺寸，加热浇口流道来减少和消除制品缩孔；
凹痕是由于物料温度不当，以及制品设计不妥引起，物料温度过低时，不仅会产生缩孔，还会出现凹痕问题，物料温度过高，模温过高，会使熔料在冷却时过分收缩，从而产生凹痕。可采用合适的加工方法，提高注射速度及措施。
4、翘曲变形问题
注塑制件翘曲变形是由于制件设计不合理，浇口位置不当和注塑加工条件不合理，以致于内部产生内应力，收缩不均或过度所致，模温过高或模温不匀，引起制件粘膜而脱模困难，或冷却不匀，同样会产生翘曲变形。
解决方法：
（1）加工工艺方面：加长注塑成型周期，降低注塑温度，适当调整注射压力和注射速度，同时减慢顶出速度，增加顶出面积，保持顶出力均衡；
（2）制品设计方面：增加壁厚，增设加强筋和圆角处的补强可减少翘曲变形。
5、斑纹问题
通常是由于高速注射时，熔料扩张进入模腔造成“熔体破裂”所致。
解决方法：
（1）成型工艺方面：采取提高物料温度，提高喷嘴温度，减慢注射速度等来减少斑纹的出现；
（2）模具方面：提高模具温度，增设增溢槽，增加浇口尺寸，修改浇口形状。
6、麻点问题
解决方法：
（1）分散性差，加分散剂或油，升高温度，加背压。
（2）留意是否模具问题。用别的料试试。
（3）烤料温度时间是否足够。
（4）模具温度调整。
7、制品“起皮”问题
塑胶产品起皮问题和高剪切力下导致的流体的破裂有很大的联系，在低的剪切应力或速率下，各种因素引起的小扰动被熔体抑制；而在高的剪切应力或速率下，流体中的扰动难以抑制，并发展成不稳定流动；当达到一个临界剪切力时，将引起流体的破裂。
解决方法：
（1）材料方面：本身的 PC 和 ABS 两组份之间为部分相容，因此在改性过程中一定需要加入适当的相容剂以提高其相容性。当然，因为混料所造成的起皮不良是我们需要第一步去排除的；
（2）模具方面：模具设计的原则需遵从尽量减少剪切的方向进行。一般来说，密集皮纹面的产品更加容易产生起皮现象（高速填充时熔体在型腔内与型腔内壁的摩擦剪切所致）；同时浇口设计上，浇口尺寸过小，将会产生导致熔体通过浇口时产生过度剪切，继而导致产品表面起皮；
（3）注塑工艺：主要方向为避免过度剪切。在产品填充困难时，可以采用高速高压的方式来改善，因此在实际注塑过程中，还可以考虑提高注塑温度/模具温度、以及提高材料流动性的方式来降低实际填充过程中的流动阻力，从而避免高速高压导致的过度剪切。
七、发展趋势
目前 PC/ABS 合金技术以其特殊的性能填补单品种塑料性能上的空白，PC/ABS 合金化研究已经成为高分子合金研究热点。
（1）PC/ABS 合金将向高性能和功能化发展，其应用领域将不断拓宽。
PC/ABS 合金经过几十年的探索与发展已取得了很大的进展。随着高分子材料应用领域的日益扩大和工业生产对所用材料性能要求的提高，单一品种的聚合物已无法满足现实需要。国际上已经能提供多种性能特征的数 10 种 PC/ABS 合金，以满足汽车、电子电气、办公用品等领域的需求。今后 PC/ABS 合金将进一步向高性能和功能化方向发展，其应用领域将不断拓宽。
（2）目前，PC/ABS 合金材料的阻燃已趋向于无卤化。
无卤阻燃剂已成为世界各国研究的热点，是阻燃剂开发应用的主要趋势。同时阻燃剂的开发向多功能化方向发展，目标是提高阻燃效率，减少用量，降低对健康和环境的危害。
（3）适应市场需求，开发高端 PC/ABS 合金产品，提高产品技术附加值。
转自—— PC 聚碳酸酯产业链公众号
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