PC高粘度材料的加工成型

PC 高粘度材料的加工成型核心挑战在于其高熔融粘度与强分子链缠结特性，需通过 “高温辅助流动、高压保证充模、精准控温防降解” 的工艺逻辑，在克服成型难度的同时，最大化保留其高强度、高抗冲击的核心性能。其加工以注塑成型为主（适配厚壁 / 结构件），辅以挤出、热成型等工艺，具体操作要点、参数设置及缺陷解决方案如下：

一、核心加工工艺：注塑成型（适配厚壁 / 结构件）

注塑成型是高粘度 PC 最主要的加工方式，需重点解决 “充模难、内应力大、厚壁缩孔” 三大痛点，流程需严格控制 “预处理 - 设备选型 - 参数设置 - 后处理” 全环节。

1. 成型前预处理：干燥要求更严苛（避免水解与缺陷）

高粘度 PC 分子链更长，若含水分，加工时易因水解导致分子链断裂，不仅降低力学性能，还会产生气泡、银纹，预处理需满足更高干燥标准：

干燥设备：必须使用除湿干燥机（露点≤-45℃，高于高流动 PC 的 - 40℃），确保深度脱水；禁止使用普通热风干燥机（易导致干燥不均，残留水分 > 0.02%）。
干燥参数：

温度：130-150℃（高于高流动 PC 的 120-140℃，因高粘度 PC 吸湿性略强，需更高温度加速水分挥发）；
时间：6-8 小时（新料开封后 6 小时，回料或受潮料需延长至 8-10 小时）；
料层厚度：干燥料斗内料层≤40mm（比高流动 PC 更薄），保证热风穿透均匀，避免底部原料吸湿。

干燥后检测：通过 “干燥度测试” 验证 —— 取 10g 干燥后原料，在 300℃下注塑成薄片，若薄片无气泡、银纹，说明含水量≤0.015%（高粘度 PC 需控制在此标准内，高于高流动 PC 的 0.02%）。

2. 注塑机选型：需 “高锁模力 + 强剪切” 适配

高粘度 PC 需更高注塑压力与剪切力才能实现熔体流动，设备选型需针对性匹配：

锁模力：按 “制品投影面积 × 锁模力系数” 计算，系数取 40-50 MPa（远高于高流动 PC 的 30-40 MPa）；例如，制品投影面积 150 cm²，锁模力需 600-750 kN（避免高压注塑时溢料）。
螺杆参数：

类型：选用高剪切渐变型螺杆（压缩比 3.0-3.5，长径比 L/D=22-26，高于高流动 PC 的 20-24），通过更强剪切力降低熔体粘度；
材质：螺杆与料筒需采用双金属合金（如 Stellite 合金），耐磨性比普通镀铬螺杆高 3-5 倍（高粘度 PC 加工时螺杆负载大，易磨损）。

射嘴与流道：

射嘴：选用带加热圈的开放式射嘴（孔径 4-6mm，大于高流动 PC 的 3-5mm），避免熔体在射嘴内冷却堵塞；射嘴温度需比料筒最高温高 10-15℃。
模具流道：设计为 “短粗型”（主流道直径 8-12mm，分流道直径 6-10mm），减少熔体流动阻力；避免细长三角流道（易导致充模不满）。

3. 关键注塑参数设置：“高温 + 高压 + 慢速度” 平衡成型与性能

高粘度 PC 的参数核心是 “用高温降低粘度、用高压保证充模、用慢速度减少内应力”，需根据制品壁厚（厚壁需更长保压，薄壁需更高温度）调整，典型参数范围如下：

工艺环节	参数范围	设置逻辑与注意事项
料筒温度	前段：280-300℃ 中段：300-320℃ 后段：270-290℃	温度整体比高流动 PC 高 20-30℃，通过高温降低熔体粘度；但最高温度不超过 330℃（超过 340℃易导致分子链降解，出现黄变与力学下降）
模具温度	80-110℃	高于高流动 PC（70-100℃）：高粘度熔体冷却快，高模温可延长填充时间，减少熔接痕；厚壁件（≥3mm）取上限（100-110℃），减少缩孔
注塑压力	80-120 MPa	比高流动 PC 高 50%-100%：需高压推动高粘度熔体填充型腔；分阶段加压（初期 50%-60% 压力防喷射，中期 100% 压力充模，末期 80% 压力补缩）
注塑速度	20-50 mm/s	比高流动 PC 慢 30%-50%：慢速度可减少熔体剪切过热，避免分子链断裂；同时降低内应力（高粘度 PC 内应力易集中，快速度易导致开裂）
保压压力 / 时间	压力：60-90 MPa 时间：5-10 s	保压压力为注塑压力的 70%-80%，保压时间比高流动 PC 长 2-5 s（厚壁件需更长保压，防止内部缩孔）；保压结束后需缓慢降压（避免制品脱模时应力释放）
冷却时间	15-30 s	比高流动 PC 长 50%-100%：厚壁件（≥3mm）冷却慢，需延长时间防止脱模变形；冷却水路需贴近型腔（间距≤20mm），保证冷却均匀

4. 后处理：重点消除内应力与厚壁缩孔

高粘度 PC（尤其厚壁件）成型后易残留内应力与内部缩孔，需通过后处理优化性能：

退火处理：核心用于消除内应力，参数为温度 90-120℃，时间 2-6 小时（壁厚每增加 1mm，时间延长 1 小时）；升温速率≤5℃/min，降温速率≤3℃/min，避免温差产生新应力。
真空除泡（针对厚壁件）：若厚壁制品（≥5mm）内部有微小缩孔，可将制品放入真空烘箱（真空度≤-0.095 MPa），在 100-110℃下保温 2-4 小时，利用真空环境使内部气泡逸出。

二、其他加工工艺：适配特殊形态制品

除注塑外，高粘度 PC 还可用于挤出、热成型，主要适配厚壁板材、型材等形态：

1. 挤出成型：用于厚壁 PC 板材与型材

适用于生产工业用厚壁 PC 板（如防护板、设备隔板）、型材（如窗框、护栏），工艺要点：

挤出机：选用双螺杆挤出机（L/D=28-32，压缩比 3.5-4.0），双螺杆剪切力更强，可更均匀地降低熔体粘度；
料筒温度：280-320℃（同注塑），模具温度 100-120℃（保证板材定型）；
牵引速度：0.5-2 m/min（比高流动 PC 挤出慢 50%），缓慢牵引可减少板材内应力，避免后期翘曲。

2. 热成型：用于大型厚壁中空件

少量用于生产大型厚壁制品（如医疗设备外壳、工业用储罐），工艺要点：

片材预热：将高粘度 PC 片材（厚度 3-10mm）在 160-180℃下预热 5-10 分钟（温度需均匀，避免局部软化过度）；
成型压力：0.6-1.0 MPa（高于高流动 PC 热成型的 0.3-0.6 MPa），高压保证片材贴合模具型腔；
冷却时间：20-40 s，冷却后需修剪毛边并进行退火处理。

三、常见成型缺陷及解决方案

高粘度 PC 因加工参数窗口窄，易出现缺陷，需针对性调整：

常见缺陷	主要原因	解决方案
充模不满	料筒温度过低导致熔体粘度高；注塑压力 / 速度不足；流道过细 / 过长	1. 提高料筒温度 10-15℃；2. 增加注塑压力 10-20 MPa，提高速度 5-10 mm/s；3. 扩大流道直径 2-3mm
缩孔 / 凹陷	保压压力不足 / 时间过短；模具温度过低导致表面快速冷却，内部熔体无法补缩	1. 提高保压压力 5-10 MPa，延长保压时间 2-3 s；2. 提高模具温度 5-10℃；3. 优化浇口位置（厚壁件采用多个浇口，减少熔体流动距离）
熔接痕明显	熔体流动速度慢，两股熔体相遇时温度过低；模具温度过低	1. 提高模具温度 10-15℃；2. 适当提高注塑速度 5-10 mm/s（在不产生内应力前提下）；3. 在熔接痕位置设置溢料槽，排出冷料
内应力开裂	注塑速度过快；保压压力过高；退火处理不充分	1. 降低注塑速度 5-10 mm/s；2. 降低保压压力 5-10 MPa；3. 延长退火时间 2-4 小时，提高退火温度 10-15℃
黄变	料筒温度过高（>330℃）；原料在料筒内停留时间过长（>20 min）；干燥不彻底	1. 降低料筒温度 10-15℃；2. 停机超过 15 min 需排空料筒；3. 重新干燥原料（温度 140℃，时间 8 小时）

四、加工安全与注意事项

原料安全：高粘度 PC 在 330℃以上易降解产生微量苯酚类物质，操作时需保持车间通风（风速≥1m/s），避免吸入；
设备维护：每生产 500 模后需清理螺杆与料筒（使用 PC 专用清洗料，避免残留料降解）；定期检查螺杆磨损情况（每 3000 模测量螺杆直径，磨损超过 0.2mm 需更换）；
回料使用：仅允许使用一级回料（无飞边、无杂质的浇口料），且混合比例≤20%（高于 20% 会显著降低冲击强度）；回料需单独干燥（时间比新料长 2 小时）；
环保要求：废弃高粘度 PC 制品需粉碎后重新干燥加工，符合 RoHS、REACH 标准；避免与其他塑料（如 PVC）混合回收（易产生有毒物质）。

总结

高粘度 PC 的加工成型核心是 “以高温高压破粘度瓶颈，以慢速长保压保制品质量”：注塑时需重点控制干燥度与料筒温度，用高压保证充模，用慢速度减少内应力；后处理需强化退火，消除厚壁件内应力与缩孔。虽加工难度高于高流动 PC，但只要匹配专用设备与精准参数，即可生产出高强度、高可靠的厚壁与结构件，满足工业、汽车、安防等领域的严苛需求。