碳纖增強 PC/ABS 的加工工藝

一、原料準備

（一）原料選擇

碳纖增強 PC/ABS 加工的起始環節是精心挑選原料。PC（聚碳酸酯）具有良好的機械性能、耐熱性和透明性，ABS（丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯共聚物）則具備出色的加工性能、沖擊韌性和表面光澤度，二者合金化后優勢互補 。碳纖維作為增強材料，其添加量一般在 10%-30% 之間，需根據具體產品性能需求進行選擇。例如，對強度要求極高的航空航天零部件，碳纖維添加量可適當提高；而對于一般工業制品，添加量在 15% - 20% 即可滿足性能要求。同時，要選擇質量可靠、纖維長度適宜、表面處理良好的碳纖維，以確保與 PC/ABS 基體有良好的相容性和分散性。

（二）干燥處理

PC/ABS 合金和碳纖維都極易吸收水分，水分的存在會在加工過程中引起氣泡、銀紋等缺陷，嚴重影響制品質量。因此，在加工前必須對原料進行充分干燥。PC/ABS 合金通常在 100 - 120℃的溫度下干燥 4 - 6 小時，而碳纖維由于其特殊的表面結構，干燥溫度和時間可適當調整，一般在 80 - 100℃下干燥 2 - 4 小時。干燥設備可選用熱風循環干燥機、除濕干燥機等，確保原料含水率降低至 0.02% 以下。

二、混合工藝

將干燥后的 PC/ABS 合金與碳纖維進行均勻混合是保證制品性能均一的關鍵步驟。常用的混合方法有高速混合和雙螺桿擠出混合。

（一）高速混合

在高速混合機中，設定適當的轉速和混合時間。一般先將 PC/ABS 合金投入混合機，以中速（約 300 - 500 轉 / 分鐘）預混 2 - 3 分鐘，使物料初步分散均勻，再加入碳纖維，提高轉速至 800 - 1200 轉 / 分鐘，混合 5 - 8 分鐘。在混合過程中，可添加適量的相容劑，如馬來酸酐接枝的 PC 或 ABS，以改善碳纖維與 PC/ABS 基體之間的界面結合力，提高復合材料的整體性能。

（二）雙螺桿擠出混合

雙螺桿擠出機具有良好的混煉和分散效果，是制備碳纖增強 PC/ABS 復合材料的常用設備。將干燥后的原料按比例加入雙螺桿擠出機的料斗，通過螺桿的旋轉推動物料向前輸送。在輸送過程中，物料經歷熔融、混合、剪切等作用，實現碳纖維在 PC/ABS 基體中的均勻分散。擠出機的溫度設置根據 PC/ABS 的熔融溫度進行調整，一般從加料段到口模，溫度逐漸升高，加料段溫度控制在 180 - 200℃，壓縮段溫度在 220 - 240℃，計量段溫度在 240 - 260℃，口模溫度在 250 - 270℃。螺桿轉速一般控制在 200 - 400 轉 / 分鐘，以保證物料充分混合和塑化。擠出后的物料經水冷、切粒，制成碳纖增強 PC/ABS 粒料，供后續成型加工使用。

三、成型加工

碳纖增強 PC/ABS 粒料可采用多種成型方法進行加工，常見的有注塑成型、擠出成型和模壓成型。

（一）注塑成型

注塑成型是最常用的成型方法之一，適用于生產各種復雜形狀的塑料制品。

1. 模具設計：模具設計對制品的質量和生產效率至關重要。由于碳纖增強 PC/ABS 具有一定的流動性，但碳纖維的加入會增加熔體的粘度，因此模具的澆口尺寸應適當增大，一般比普通 PC/ABS 制品的澆口尺寸大 20% - 30%，以保證熔體順利填充模具型腔。同時，模具的流道應設計得光滑、流暢，減少熔體流動阻力，避免出現滯料和燒焦現象。模具的冷卻系統要設計合理，確保制品均勻冷卻，防止因冷卻不均導致制品變形。

2. 注塑工藝參數：注塑機的溫度設置與雙螺桿擠出機類似，但需根據具體的注塑機型號和模具結構進行微調。料筒溫度一般控制在 240 - 280℃，噴嘴溫度比料筒溫度高 10 - 20℃。注塑壓力根據制品的形狀、尺寸和壁厚而定，一般在 80 - 150MPa 之間，對于形狀復雜、壁厚較薄的制品，注塑壓力可適當提高。保壓壓力一般為注塑壓力的 60% - 80%，保壓時間為 5 - 15 秒，以確保制品充分補縮，避免出現縮痕和空洞。冷卻時間根據制品的厚度確定，一般每毫米壁厚冷卻時間為 1 - 2 秒，確保制品冷卻定型后脫模，防止制品變形。

（二）擠出成型

擠出成型主要用于生產管材、板材、異型材等連續型材。在擠出成型過程中，將碳纖增強 PC/ABS 粒料加入擠出機料斗，經螺桿的輸送、熔融和塑化，通過模具口模擠出成型。擠出機的溫度設置與注塑成型類似，但螺桿轉速和牽引速度需要根據制品的規格和質量要求進行調整。一般來說，螺桿轉速較低，以保證物料充分塑化和混合，牽引速度與擠出速度相匹配，確保制品的尺寸精度和表面質量。在擠出板材時，還需要配備三輥壓光機，對擠出的板材進行壓光、冷卻和定型，控制板材的厚度和平整度。

（三）模壓成型

模壓成型適用于生產大型、厚壁的制品，如汽車保險杠、飛機內飾件等。首先將一定量的碳纖增強 PC/ABS 粒料或預成型坯放入預熱的模具型腔中，然后在一定的壓力和溫度下保持一段時間，使物料熔融流動并充滿模具型腔，經過冷卻固化后脫模得到制品。模壓溫度一般在 220 - 260℃，模壓壓力根據制品的要求在 10 - 30MPa 之間，保壓時間根據制品的厚度和形狀確定，一般為 5 - 30 分鐘。模壓成型過程中，要注意控制模具的溫度均勻性和壓力穩定性，以保證制品的質量。

四、后處理

（一）退火處理

由于碳纖增強 PC/ABS 在成型過程中會產生內應力，內應力的存在會導致制品在使用過程中出現變形、開裂等問題。因此，成型后的制品需要進行退火處理，消除內應力。退火處理一般在熱風循環烘箱中進行，將制品放入烘箱中，升溫至 PC/ABS 的玻璃化轉變溫度以下 10 - 20℃，保溫 2 - 4 小時，然后緩慢冷卻至室溫。退火處理可以有效提高制品的尺寸穩定性和力學性能。

（二）表面處理

根據制品的使用要求，有時需要對制品進行表面處理，以提高制品的外觀質量和功能性。常見的表面處理方法有涂裝、電鍍、印刷等。在進行表面處理之前，需要對制品表面進行清潔處理，去除表面的油污、灰塵等雜質，確保表面處理層與制品表面有良好的附著力。例如，在涂裝前，可采用溶劑清洗、噴砂等方法對制品表面進行預處理；在電鍍前，需要對制品進行化學鍍鎳或化學鍍銅等預處理，提高電鍍層的結合力。

上述介紹涵蓋了碳纖增強 PC/ABS 常見加工流程。若你想了解某一環節的更多細節，或是對工藝有特殊要求，歡迎隨時和偉才塑膠說。