光学级 PEI 注塑成型关键技术：如何避免气泡和雾度问题

光学级 PEI 以其优异的光学透明度、高强度和耐高温性能，在精密光学器件、显示面板等领域应用广泛。但注塑成型过程中，气泡和雾度问题会严重影响产品的光学质量与使用性能。以下从多方面阐述避免这些问题的关键技术。

一、气泡问题成因与解决技术

（一）成因分析

1. 气体残留：模具排气不畅，型腔内的空气无法及时排出，被包裹在熔体中形成气泡；原料干燥不充分，水分在高温下蒸发成水蒸气，混入熔体产生气泡；此外，注塑速度过快，熔体快速填充模具，也易将空气卷入。

2. 熔体降解：光学级 PEI 加工温度高，若料筒温度设置不当或物料在料筒内停留时间过长，熔体可能发生热分解，产生气体导致气泡出现。

（二）关键解决技术

1. 优化模具排气设计：合理设计模具排气槽，将排气槽深度控制在 0.02 - 0.03mm，宽度为 5 - 8mm，确保气体能够顺畅排出。在模具型腔的角落、分型面等易积聚气体的部位，增设排气针或使用透气钢材料，增强排气效果。此外，在模具装配时，保证分型面的平整度和贴合度，防止气体泄漏受阻。

2. 严格原料干燥处理：采用高效的除湿干燥设备，将光学级 PEI 原料在 150 - 160°C 下干燥 6 - 8 小时，使含水率降低至 0.02% 以下。在注塑机料斗处安装干燥料斗，持续对原料进行干燥，避免原料在输送过程中重新吸湿。同时，定期检测原料含水率，确保干燥效果达标。

3. 精准控制注塑工艺参数：采用分段注塑速度，在熔体填充模具初期，以较低速度（10 - 20mm/s）填充，使空气有足够时间排出；随着模具型腔逐渐填充，适当提高注塑速度（30 - 50mm/s），保证熔体快速充满模具。合理设置注塑压力，一般为 100 - 300MPa，压力过高易导致熔体过度压缩气体，压力过低则无法有效填充模具。此外，控制保压压力和时间，保压压力为注塑压力的 60% - 80%，保压时间根据产品壁厚而定，壁厚每增加 1mm，保压时间增加 1 - 2s 。

4. 优化料筒温度管理：严格控制料筒各段温度，料筒前段温度保持在 350 - 365°C，中段 340 - 355°C，后段 330 - 345°C。使用高精度温控系统，确保温度波动范围在 ±3°C 以内。定期清理料筒，防止物料残留导致局部过热，同时根据生产效率合理控制物料在料筒内的停留时间，避免熔体长时间受热分解。

二、雾度问题成因与解决技术

（一）成因分析

1. 结晶与取向：光学级 PEI 在注塑过程中，若冷却速度不均匀或熔体流动取向不一致，会导致制品内部产生不同程度的结晶和分子取向，影响光线的透过，从而增加雾度。

2. 杂质与污染：原料中混入杂质、模具表面不清洁或设备部件磨损产生的碎屑等，都会散射光线，使制品雾度升高。

3. 后处理不当：注塑成型后的制品在冷却和存放过程中，若受到高温、高湿环境影响，或处理不当，也可能导致雾度增加。

（二）关键解决技术

1. 控制冷却与结晶过程：优化模具冷却系统，采用均匀冷却方式，可通过设置对称式冷却水道、控制冷却水流速（一般 0.5 - 1m/s）和温度（20 - 30°C），使制品均匀冷却，减少内部温差。降低冷却速度，延长冷却时间，抑制 PEI 的结晶过程，避免因结晶不均匀导致雾度升高。例如，对于薄壁制品，可适当提高模具温度至 120 - 130°C，减缓冷却速度。

2. 确保原料与设备清洁：严格筛选原料供应商，确保原料质量，避免杂质混入。在原料储存和输送过程中，采用密封容器和管道，防止灰尘等污染。定期清理模具，使用专用的模具清洁剂和抛光工具，保持模具表面光洁度。对注塑机料筒、螺杆等部件进行定期维护和清洁，防止磨损产生的碎屑污染原料。

3. 优化注塑工艺参数：调整注塑速度和压力，避免熔体过度剪切和流动不均，减少分子取向差异。适当降低注塑速度，使熔体在模具内平稳流动，有助于减少雾度。同时，合理控制保压压力和时间，保证制品内部密度均匀，避免因密度差异导致光线散射。

4. 规范后处理流程：注塑成型后的制品应在合适的环境下进行后处理。将制品放置在温度为 120 - 130°C 的干燥环境中，退火处理 2 - 3 小时，消除内部应力，稳定分子结构。储存时，将制品放置在阴凉、干燥、避光的环境中，使用防潮、防尘的包装材料，如透明塑料薄膜、真空包装袋等，防止制品在存放过程中雾度增加。