01
塑料收縮概況
塑料的收縮率是指塑料制件在成型溫度下尺寸與從模具中取出冷卻至室溫后尺寸之差的百分比。它反映的是塑料制件從模具中取出冷卻后尺寸縮減的程度。影響塑料收縮率的因素有塑料品種、成型條件、模具結(jié)構(gòu)等，不同塑料的收縮率各不相同，此外，塑料的收縮率還與塑件的形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、是否有嵌件等有很大的關(guān)系。
影響塑料收縮率因素如下：
1
原料的影響
(1)原料的品種
表1 不同塑料原料的收縮率
從表1中可以看出，熱塑性能塑料以40%增強(qiáng)的PPS收縮率最低，熱固性塑料以環(huán)氧樹(shù)脂的收縮率最低，兩種塑料的收縮率都為0.2%。收縮率最大的為氟類(lèi)塑料，最高可以達(dá)到6%左右;收縮率次大的為低密度聚乙烯，收縮率最大達(dá)到5%。
(2)原料的結(jié)晶度
同一種原料結(jié)晶度不同，其收縮率大小不同，結(jié)晶度越小，收縮率也越小。在眾多影響因素中，樹(shù)脂的結(jié)晶度大小對(duì)收縮率影響最大。
(3)原料的分子量
同一種原料分子量越大，其收縮率越小。 相同分子量的樹(shù)脂，流動(dòng)性好的成型收縮率小。
(4)原料的改性
樹(shù)脂中添加其他樹(shù)脂、彈性體、填料改性后，其收縮率有不同程度下降。
樹(shù)脂的收縮率不同，在熔融加工過(guò)程中，極大地影響了其制品的成型精度。要想加工出高精密度的塑料制品，就必須采用低收縮率的樹(shù)脂。以PP樹(shù)脂為例，其收縮率為1.8%～2.5%，而且分子量越小其收縮率越大，PP很難做出高精度制品。為此，世界各大公司都在積極研究在保證樹(shù)脂性能的條件下，降低樹(shù)脂的自身收縮率，如巴塞爾開(kāi)發(fā)出低收縮率僅為1%的牌號(hào)為Hifax CA207A的低收縮率PP。
2
成型工藝對(duì)塑料制品收縮率的影響
(1) 成型溫度不變，注射壓力增大，收縮率減小;
(2) 保持壓力增大，收縮率減小;
(3) 熔體溫度提高，收縮率有所降低;
(4) 模具溫度高，收縮率增大;
(5) 保壓時(shí)間長(zhǎng)，收縮率減小，但澆口封閉后不影響收縮率;
(6) 模內(nèi)冷卻時(shí)間長(zhǎng)，收縮率減小;
(7) 注射速度高，收縮率略有增大傾向，影響較小;
(8) 成型收縮大，后收縮小；后收縮在開(kāi)始兩天大，一周左右穩(wěn)定。
3
結(jié)構(gòu)對(duì)制品收縮率的影響
(1) 厚壁塑件比薄壁塑件收縮率大;
(2) 塑件上帶嵌件比不帶嵌件的收縮率小;
(3) 塑件形狀復(fù)雜的比形狀簡(jiǎn)單的收縮率要小;
(4) 塑件長(zhǎng)度方向的尺寸比厚度方向尺寸的收縮率小;
(5) 內(nèi)孔收縮率大，外形收縮率小。
4
模具結(jié)構(gòu)對(duì)塑料制品收縮率的影響
(1) 澆口尺寸大，收縮率減小;
(2) 垂直澆口方向收縮率減小，平行澆口方向收縮率增大;
(3) 遠(yuǎn)離澆口比近澆口的收縮率小;
(4) 有模具限制的塑件部分的收縮率小，無(wú)限制的塑件部分的收縮率大。
02
降低塑料收縮率的改性方法
當(dāng)然，降低塑料收縮率最有效的方法為各類(lèi)改性技術(shù)，具體介紹如下。
1
各類(lèi)纖維填充
纖維包括各類(lèi)無(wú)機(jī)纖維和有機(jī)纖維。以玻璃纖維為例，在PP樹(shù)脂中加入不同含量的玻璃纖維，其收縮率如表2所示。
近年來(lái)開(kāi)發(fā)的長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)塑料在收縮率上具有一定的優(yōu)勢(shì)，其縱橫向收縮率小而且一致。
2
無(wú)機(jī)填料填充
無(wú)機(jī)原料具體如滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇、云母粉、硅灰石及蒙脫土等，不同的填料品種、性狀、粒度和表面處理程度都影響對(duì)樹(shù)脂收縮率的改性效果。
(1)填料的形狀
不同品種無(wú)機(jī)填料的形狀不同，對(duì)收縮率的影響效果不同，具體影響大小順序?yàn)槠瑺?gt;針狀>顆粒>球狀，如片狀的蒙脫土和云母對(duì)復(fù)合材料收縮率的降低就很明顯。
例如，在PP中加入相同含量的各類(lèi)填料其對(duì)PP收縮率的影響見(jiàn)表3。
表3 不同品種填料對(duì)PP收縮率的影響
再如，在PP(HHP10)中加入20%不同形狀的填料，復(fù)合材料的收縮率見(jiàn)表4。
表4 不同形狀填料復(fù)合PP(20%填料+8%POE)的收縮率
(2)填料的粒度
同一種填料的粒度不同，對(duì)收縮率的影響效果也不同，粒度越小對(duì)收縮率的影響就越大。以滑石粉填充PP(20%滑石粉+8%POE)為例，不同粒度滑石粉對(duì)收縮率的影響見(jiàn)表5。
表5 不同粒度滑石粉對(duì)PP復(fù)合材料收縮率的影響
(4)填料的用量
同一種填料添加量不同，對(duì)收縮率的影響也不同，添加量越大收縮率的下降越大。以PP填充為例，滑石粉不同填充量對(duì)收縮率的影響見(jiàn)表7。
表7 1250目滑石粉不同含量對(duì)PP復(fù)合材料收縮率的影響
3
降低結(jié)晶改性
(1)添加降低結(jié)晶助劑
常用的降低結(jié)晶助劑為小分子化合物，加入后在熔融狀態(tài)時(shí)破損了大分子的規(guī)則性、阻礙大分子的運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到降低結(jié)晶的目的。如一種市場(chǎng)上提供的有機(jī)降結(jié)晶劑A，外觀為黃白色粉末，熔點(diǎn)為60℃左右，在PP中加入0.5%～1%即可。又如一種市場(chǎng)上提供的無(wú)機(jī)降結(jié)晶劑B，外觀為白色粉末，pH值為8，白度95%，在PP中加入 0.5%～1%即可。
(2)添加其它樹(shù)脂
如果在PP中共混少量的LDPE、HDPE，可以破壞PP加工中的結(jié)晶，也可以添加如PS、ABS、PMMA、PC等非結(jié)晶樹(shù)脂。
具體舉例為UP樹(shù)脂中加入其它樹(shù)脂，可以大大降低制品收縮率：
第一代：加入PS、PE，收縮率降低為0.2 %～0.4%。
第二代：加入PMMA，收縮率降低為0.05%。
第三代：加入PVAC，收縮率降低為0.03%。
以在PP中加入PE樹(shù)脂為例，不同含量PE對(duì)PP收縮率的影響見(jiàn)表8。
表8 不同含量PE對(duì)PP收縮率的影響
從表8中可以看出，添加其他樹(shù)脂對(duì)收縮率的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于填纖維和無(wú)機(jī)填充的影響。
4
共混彈性體
可以添加的彈性體包括POE、EPDM、SBS等，各類(lèi)彈性體對(duì)塑料收縮率的影響接近，具體見(jiàn)表9。
表9 不同含量彈性體對(duì)PP收縮率的影響
從表9中可以看出，在彈性體含量低于5%以下時(shí)，各類(lèi)彈性體對(duì)PP收縮率的影響基本相同。只是彈性體含量超過(guò)5%以后，不同彈性體品種的影響程度出現(xiàn)分歧，對(duì)收縮率影響大小的順序?yàn)镻OE>EPDM>SBS，與彈性體對(duì)PP的增韌效果一致。
在PP中采用無(wú)機(jī)填料與彈性體混合加入，收縮率下降效果更好。在滑石粉含量為20%時(shí)，不同含量的POE對(duì)PP收縮率的影響見(jiàn)表10。
表10 不同POE含量對(duì)20%滑石粉填充PP收縮率的影響
5
化學(xué)接枝改性
PP接枝后可以降低結(jié)晶度，從而達(dá)到降低收縮率的目的。
