导热 PC 的加工成型
一、加工前准备
干燥(关键)
PC 本身吸湿性强,导热填料(尤其氧化铝、氮化硼)表面易吸附水分,干燥要求比普通 PC 更严格
干燥条件:120°C × 4–6 小时,露点≤-40°C,料斗保温 80–100°C
含水率控制:≤0.02%,否则易出现银丝、气泡、表面发花
高填充牌号(>40% 填料)建议延长至 6–8 小时,回料必须重新干燥
原料处理
回料比例建议≤20%,高导热牌号尽量用新料,回料会导致导热通路断裂、性能下降
避免不同填料体系混料(陶瓷系与碳系混用会导致绝缘性能不可控)
二、注塑工艺参数
温度设定(通用参考)
| 区段 | 温度范围 | 说明 |
|---|---|---|
| 料筒后段 | 260–280°C | 低填充取下限,高填充取上限 |
| 料筒中段 | 270–290°C | 氮化硼 / 石墨填充需偏高 |
| 料筒前段 | 280–300°C | 高粘度物料需足够温度 |
| 喷嘴 | 280–300°C | 防止冷料堵塞,用直通式喷嘴 |
| 模温 | 80–120°C | 高填充必须高模温,否则表面浮纤、熔接痕明显 |
⚠️ 导热 PC 熔体粘度比普通 PC 高 30%–100%,温度不能按普通 PC(260–280°C)照搬,需整体上调 10–20°C。
压力与速度
| 参数 | 范围 | 要点 |
|---|---|---|
| 注射压力 | 80–140 MPa | 高填充取高值,薄壁件需 120 MPa 以上 |
| 保压压力 | 60–100 MPa | 保压时间延长,防止收缩凹陷 |
| 注射速度 | 中低速→中高速 | 低速充模防填料取向,末段提速防短射 |
| 背压 | 5–15 MPa | 高背压有助于填料分散,但过高会剪切降解 |
| 螺杆转速 | 40–80 rpm | 低转速减少填料破碎(尤其石墨、碳纤) |
冷却与成型周期
冷却时间比普通 PC 长 20%–50%,因为导热填料使制品内部热量快速传出,但模温高
厚壁件建议模温阶梯控制(80→100→80°C),减少内应力
顶出温度≤110°C,防止变形
三、模具设计要点
浇注系统
浇口:优先侧浇口 / 扇形浇口,避免点浇口(高粘度易剪切发热降解)
浇口尺寸比普通 PC 放大 30%–50%,减少剪切热和填料破碎
流道短而粗,冷料井加深,防止冷料进入型腔
排气
导热 PC 充模时填料易包裹气体,排气必须充分
分型面排气槽深度 0.02–0.04 mm,宽度 5–10 mm
深腔 / 薄壁处增设排气镶件或排气销
冷却系统
模温要求高且均匀,冷却水路距型腔≤15 mm
建议用油温机控制模温,水温机难以稳定在 100°C 以上
避免局部过冷导致熔接痕、浮纤
脱模
高填充制品表面摩擦系数大,脱模斜度≥1.5°(普通 PC 0.5–1° 即可)
顶针数量增加 30%,顶出力均匀,防止顶白 / 顶裂
可适当添加内脱模剂(硬脂酸锌、EBS),但会影响导热性能和粘接性
四、常见缺陷及解决方案
| 缺陷 | 原因 | 解决方案 |
|---|---|---|
| 浮纤 / 表面发白 | 填料外露、模温低、剪切过强 | 提高模温至 100°C+;降低注射速度;加大浇口;使用表面光泽剂 |
| 熔接痕明显 | 填料取向、熔体温度低 | 提高料温 / 模温;调整浇口位置减少汇合;提高注射速度末段 |
| 短射 / 缺胶 | 熔体粘度高、流动距离长 | 提高料温 10–20°C;提高注射压力;加大浇口;缩短流程 |
| 翘曲变形 | 填料各向异性、冷却不均 | 提高模温均匀性;延长保压;制品设计避免厚薄悬殊;退火处理 |
| 银丝 / 气泡 | 干燥不充分、水分超标 | 重新干燥 120°C×4h;检查干燥机露点;降低料温防降解 |
| 黑点 / 麻点 | 料温过高降解、残留料碳化 | 降低料温 10°C;用 PC 清机料清洗螺杆;缩短停机时间 |
| 尺寸不稳定 | 结晶 / 填料取向波动、模温波动 | 稳定模温 ±2°C;延长冷却时间;固定保压参数 |
| 导热性能不达标 | 填料被剪切破碎、取向紊乱 | 降低螺杆转速;降低背压;加大流道浇口减少剪切 |
五、挤出成型(板材 / 型材)
挤出温度:250–280°C(比注塑低 10–20°C,因为剪切热大)
螺杆:低压缩比(2:1–2.5:1),避免强剪切破碎填料
模头:衣架式流道,阻力均匀,防止填料分层
冷却:三辊压光机温度 80–100°C,缓慢冷却减少内应力
应用:导热 PC 板材用于 LED 灯罩、散热隔板,厚度 0.5–5 mm
六、后处理
退火:110–120°C × 2–4 小时,消除内应力,减少翘曲和后期开裂
退火后缓慢冷却(≤20°C/h),防止热冲击
表面处理:高填充牌号喷涂 / 电镀前需火焰处理或底漆,因为填料外露影响附着力
焊接:超声焊接难度大(填料衰减超声波),建议用激光焊接或胶粘
七、不同填料体系加工差异
| 填料体系 | 加工难点 | 特殊要点 |
|---|---|---|
| 氧化铝 Al₂O₃ | 磨损螺杆 / 料筒,表面浮纤 | 用氮化螺杆 / 双合金料筒;模温 90–110°C |
| 氮化硼 BN | 价格高、易分层、润滑性强 | 低剪切加工;脱模容易但粘接 / 印刷困难 |
| 石墨 | 导电、易破碎、粉尘大 | 低螺杆转速;注意防静电;密封喂料 |
| 碳纤 / 长碳纤 | 各向异性强、翘曲大 | 模温均匀;浇口设计控制取向;避免长流程 |
| 石墨烯 | 分散困难、易团聚 | 依赖母粒法;加工温度不宜过高防氧化 |
