耐老化PC的加工成型

耐老化 PC（聚碳酸酯）的加工成型需结合其材料特性（如高熔点、熔体粘度大、热稳定性要求高）及耐老化助剂的特性（如紫外线吸收剂、抗氧剂的耐热性）进行工艺设计。以下从成型方法、工艺要点、常见问题及解决方案展开说明：

一、主要成型方法及工艺要点

1. 注塑成型（最常用）

适用产品：汽车车灯、电子外壳、医疗器械部件等复杂结构件。
工艺核心：

温度控制：

料筒温度：260-320℃（耐老化 PC 含助剂时，建议上限温度不超过 300℃，避免助剂分解）。
模具温度：50-100℃（提高制品表面光洁度，减少内应力）。

压力参数：

注射压力：80-150 MPa（熔体粘度高，需足够压力填充模具）。
保压压力：注射压力的 60%-80%，保压时间 10-30 秒（防止收缩）。

螺杆设计：

采用低压缩比（1.5-2.0:1）、大长径比（L/D=20-25）的螺杆，避免剪切过热。

注意事项：

原料干燥：加工前需在 120℃下干燥 4-6 小时（含水率＜0.02%，否则制品易出现气泡）。
脱模剂选择：避免使用含硅脱模剂，以防影响后续表面处理（如镀膜）。

典型案例：汽车尾灯外壳注塑时，通过模温控制在 80℃，可减少紫外线吸收剂因高温分解导致的耐候性下降。

2. 挤出成型

适用产品：阳光板、耐力板、管材、异型材等。
工艺核心：

设备配置：

双螺杆挤出机（L/D=30-40），便于分散耐老化助剂。
口模温度：240-280℃（低于注塑温度，减少助剂挥发）。

冷却系统：

板材挤出需急冷辊筒（温度 20-40℃），确保制品透明度和尺寸稳定性。

配方调整：

挤出级耐老化 PC 需添加 0.5%-1% 的润滑剂（如硬脂酸酯），改善熔体流动性。

典型案例：生产温室用阳光板时，通过三层共挤工艺（中间层添加高浓度紫外线吸收剂），可提升耐候性同时降低成本。

3. 吹塑成型

适用产品：中空容器、汽车油箱、大型防护罩等。
工艺核心：

型坯制备：

挤出型坯温度 250-290℃，壁厚均匀性影响吹塑制品强度。

吹塑参数：

吹塑压力：0.2-0.8 MPa（根据制品厚度调整），吹气时间 10-20 秒。

耐老化优化：

型坯挤出时采用氮气保护，减少高温氧化导致的助剂失效。

典型案例：制作耐候性化工储罐时，通过增加型坯厚度并优化吹塑温度，可提升制品抗紫外线开裂能力。

4. 热成型（二次加工）

适用产品：广告牌面板、汽车天窗、医疗器械透明罩等。
工艺核心：

加热工艺：

板材加热至 140-180℃（低于熔点，避免熔体流动），加热时间根据厚度调整（1-3 mm 板材加热约 30 秒）。

成型方式：

真空成型（适用于浅拉伸制品）或气压成型（适用于深拉伸制品）。

后处理：

成型后需退火处理（120℃下保温 1-2 小时），消除内应力，防止后期使用中开裂。

典型案例：加工户外标识牌面板时，热成型后进行表面硬化处理（如涂覆 UV 固化涂层），可进一步提升耐磨耐候性。

5. 其他成型方法

3D 打印（FDM）：

线材温度：250-280℃，打印平台温度 100-120℃，适用于小批量耐老化零件快速成型。

滚塑成型：

适用于大型中空制品（如户外储水罐），加工温度 200-250℃，需注意助剂在长时间加热中的稳定性。

二、耐老化助剂对加工的影响及应对策略

助剂类型	加工影响	解决方案
紫外线吸收剂	高温下易分解（如苯并三唑类耐温＜280℃）	控制加工温度≤280℃，添加热稳定剂（如受阻酚类）
受阻胺光稳定剂（HALS）	与树脂相容性差，易导致熔体破裂	加工前进行助剂预分散（如制成母粒），增加螺杆混炼段
抗氧剂	高剂量添加会降低熔体粘度	采用复配体系（主抗氧剂 + 辅助抗氧剂），控制总添加量≤0.5%
耐候填料（如纳米 TiO₂）	增加熔体粘度，磨损设备	使用偶联剂处理填料表面，优化螺杆压缩比

三、加工常见问题及解决方案

1. 制品黄变

原因：加工温度过高导致助剂分解或 PC 氧化。
解决：降低料筒温度（如从 300℃降至 280℃），添加 0.2% 的亚磷酸酯类抗氧剂，生产中采用氮气保护。

2. 内应力开裂

原因：冷却不均或保压不足。
解决：提高模具温度至 80℃，延长保压时间至 20 秒，成型后进行退火处理（120℃×2 小时）。

3. 表面缺陷（如流痕、熔接痕）

原因：熔体流动性差或模具设计不合理。
解决：添加 0.3% 的硅酮类润滑剂改善流动性，优化浇口位置（如采用多点进浇减少熔接痕）。

4. 耐老化性能下降

原因：加工过程中助剂失效或分散不均。
解决：采用母粒法添加助剂（如紫外线吸收剂母粒含 30% 助剂），确保双螺杆挤出机的混炼效果，加工后进行 QUV 加速老化测试（如 1000 小时后黄变 ΔE＜3）。

四、后处理工艺优化

1. 退火处理

目的：消除内应力，提升耐候性（内应力会加速紫外线诱导的开裂）。
工艺：将制品置于鼓风干燥箱中，在 Tg（145℃）以下 10-20℃保温 1-4 小时（厚度每 1mm 保温 1 小时），缓慢冷却至室温。

2. 表面处理

硬化涂层：通过 UV 固化工艺涂覆硅氧烷类涂层，提升表面硬度（从 2H 提升至 4H），减少刮擦导致的耐候薄弱点。
镀膜处理：蒸镀 SiO₂或 TiO₂薄膜，增强紫外线反射能力，适用于光伏盖板等高透光需求场景。

五、加工设备选型建议

注塑机：选用往复式螺杆注塑机，射嘴温度控制精度 ±5℃，推荐品牌如德国阿博格（Arburg）、日本住友（Sumitomo）。
挤出机：双螺杆挤出机需配备屏障型螺杆和熔体压力传感器，推荐德国克劳斯玛菲（KraussMaffei）。
检测设备：加工前后需检测熔体流动速率（MFR，建议 250℃/10kg 条件下保持 10-15 g/10min）和黄变指数（ΔE＜2）。

六、环保与安全注意事项

加工过程中产生的废气（如 PC 高温分解的微量苯酚）需通过活性炭吸附处理。
耐老化助剂中的部分紫外线吸收剂（如 OBS）需符合欧盟 REACH 法规，避免使用违禁物质。

耐老化 PC 的加工成型需在材料特性、助剂兼容性与工艺参数间寻求平衡，通过精准的温度控制、助剂分散技术及后处理优化，可确保制品在长期户外使用中保持性能稳定。