矿物填充 PEEK 注塑成型常见缺陷及解决方法

一、引言

聚醚醚酮（PEEK）是一种高性能特种工程塑料，具有优异的耐高温、耐化学腐蚀、高强度和良好的生物相容性等特点。通过填充矿物，可进一步提升其刚性、尺寸稳定性和耐磨性，但同时也会使注塑成型过程变得更为复杂，容易出现多种缺陷。了解这些常见缺陷及其产生原因，并掌握相应的解决方法，对于提高矿物填充 PEEK 注塑制品的质量和生产效率至关重要。

二、常见缺陷及解决方法

（一）制品表面质量缺陷

1. 表面浮纤

• 产生原因：矿物填充 PEEK 在注塑过程中，由于矿物填料与 PEEK 基体的流动性差异，以及熔体在模具型腔中的流动不均，导致纤维或矿物颗粒在制品表面富集，出现表面浮纤现象。此外，模具温度过低、注射速度过快、保压压力不足等工艺参数设置不当，也会加剧表面浮纤的产生。

• 解决方法：调整工艺参数，适当提高模具温度，使熔体在模具内能够更均匀地冷却固化，减少表面浮纤；降低注射速度，避免熔体流动过快导致纤维或矿物颗粒被冲刷到表面；增加保压压力和保压时间，使熔体在模具内得到充分压实，防止表面收缩和浮纤。优化配方，选择与 PEEK 基体相容性更好的矿物填料，并适当增加偶联剂的用量，改善填料与基体的界面结合力，减少浮纤现象。对模具进行抛光处理，降低模具表面粗糙度，使熔体更容易在模具内流动，减少表面浮纤的产生。

2. 表面光泽度差

• 产生原因：模具表面质量不佳，如表面粗糙度高、存在划痕或油污等，会影响制品的表面光泽度。矿物填料的添加改变了 PEEK 熔体的流动性和表面张力，导致熔体在模具内不能充分填充型腔，从而使制品表面不平整，光泽度下降。注塑工艺参数不合理，如熔体温度过低、模具温度过低、注射速度过慢等，也会造成制品表面光泽度差。

• 解决方法：对模具进行精细抛光，提高模具表面质量，确保模具表面光滑平整。优化配方，选择合适粒径和形状的矿物填料，并添加适量的润滑剂，改善熔体的流动性和表面性能，提高制品表面光泽度。调整注塑工艺参数，适当提高熔体温度和模具温度，使熔体能够更好地填充模具型腔；加快注射速度，减少熔体在模具内的停留时间，避免因冷却过快导致表面不平整。在成型后对制品进行后处理，如打磨、抛光、涂覆等，可有效提高制品表面光泽度。

（二）尺寸精度缺陷

1. 尺寸偏差

• 产生原因：矿物填充 PEEK 的收缩率与纯 PEEK 不同，且受矿物填料种类、含量、粒径以及注塑工艺参数的影响较大。如果在模具设计阶段没有充分考虑这些因素，就容易导致制品尺寸偏差。注塑过程中，工艺参数的波动，如熔体温度、模具温度、注射压力、保压压力和冷却时间等的不稳定，会使制品的收缩率发生变化，从而产生尺寸偏差。模具的磨损、变形以及装配精度不足等问题，也会影响制品的尺寸精度。

• 解决方法：在模具设计前，通过试验或查阅相关资料，准确掌握所用矿物填充 PEEK 材料的收缩率数据，并根据制品的尺寸要求和结构特点，合理设计模具的尺寸和公差。严格控制注塑工艺参数，确保工艺参数的稳定性。可采用先进的注塑设备和控制系统，对熔体温度、模具温度、注射压力、保压压力和冷却时间等参数进行精确控制。定期对模具进行检查、维护和保养，及时修复或更换磨损、变形的模具部件，保证模具的装配精度。对制品进行尺寸检测和分析，根据检测结果调整模具尺寸或注塑工艺参数，逐步优化制品的尺寸精度。

2. 翘曲变形

• 产生原因：矿物填充 PEEK 在注塑成型过程中，由于制品各部位的冷却速度不一致，导致内部产生不均匀的收缩应力，从而引起翘曲变形。制品的结构设计不合理，如壁厚不均匀、加强筋或凸台布局不当等，也会加剧翘曲变形的程度。注塑工艺参数设置不当，如模具温度过高、冷却时间不足、保压压力不合理等，会使制品内部的收缩应力无法得到有效释放，导致翘曲变形。

• 解决方法：优化制品的结构设计，尽量使制品的壁厚均匀，合理布局加强筋和凸台，避免因结构不合理导致的应力集中和不均匀收缩。调整注塑工艺参数，降低模具温度，加快制品的冷却速度，减少制品各部位的冷却温差；延长冷却时间，使制品内部的收缩应力得到充分释放；合理调整保压压力和保压时间，保证制品的密度均匀，减少收缩变形。采用模具冷却系统优化设计，如在模具内设置合理的冷却水道布局，使模具各部位的冷却更加均匀，降低制品的翘曲变形。对翘曲变形的制品进行后处理，如采用热矫正、机械矫正等方法，改善制品的尺寸精度和形状。

（三）内部质量缺陷

1. 气孔和空洞

• 产生原因：矿物填充 PEEK 在注塑过程中，如果物料干燥不充分，水分在高温下蒸发形成气体，会在制品内部产生气孔和空洞。模具排气不良，熔体在填充模具型腔时，型腔内的空气无法及时排出，会被包裹在制品内部形成气孔和空洞。注塑工艺参数不合理，如注射速度过快、熔体温度过高、保压压力不足等，会导致熔体在模具内流动紊乱，空气难以排出，增加气孔和空洞的产生几率。

• 解决方法：严格控制物料的干燥工艺，确保矿物填充 PEEK 在注塑前充分干燥，去除水分。一般来说，PEEK 材料的干燥温度在 120 - 150℃，干燥时间为 4 - 6 小时。优化模具设计，增加模具的排气槽或排气孔，提高模具的排气性能，确保型腔内的空气能够及时排出。调整注塑工艺参数，降低注射速度，使熔体能够平稳地填充模具型腔，减少空气的卷入；适当降低熔体温度，避免因温度过高导致气体挥发；增加保压压力和保压时间，使熔体能够更好地填充模具型腔，消除内部气孔和空洞。

2. 熔接痕

• 产生原因：当矿物填充 PEEK 熔体在模具型腔内流动时，由于浇口位置、数量或形状不合理，导致熔体分流后又汇合，在汇合处就容易形成熔接痕。熔体温度过低、模具温度过低、注射速度过慢等工艺参数设置不当，会使熔体的流动性变差，在汇合处不能充分融合，从而产生明显的熔接痕。此外，模具的排气不良也会影响熔体的汇合质量，加剧熔接痕的产生。

• 解决方法：优化模具设计，合理选择浇口位置、数量和形状，尽量减少熔体的分流和汇合次数，使熔体能够均匀地填充模具型腔。调整注塑工艺参数，适当提高熔体温度和模具温度，改善熔体的流动性，使熔体在汇合处能够更好地融合；加快注射速度，减少熔体在模具内的停留时间，避免因冷却过快导致熔接不良。改善模具的排气性能，增加排气槽或排气孔，确保型腔内的空气能够及时排出，减少熔接痕的产生。在制品设计允许的情况下，可在熔接痕位置增加加强筋或圆角，提高制品的强度和外观质量。

• 矿物填充 PEEK 注塑成型过程中出现的常见缺陷会对制品的质量和性能产生不利影响。通过深入分析表面质量缺陷、尺寸精度缺陷和内部质量缺陷的产生原因，并采取相应的解决方法，如优化模具设计、调整注塑工艺参数、改进物料处理和模具排气等措施，可以有效减少或消除这些缺陷，提高矿物填充 PEEK 注塑制品的质量和生产效率。在实际生产中，还需要不断总结经验，根据具体的生产条件和制品要求，灵活运用各种方法，以达到最佳的成型效果。

以上梳理了常见缺陷与解决办法，若你在实际生产中遇到更具体的问题，或想了解某类缺陷的详细操作，欢迎随时找伟才塑胶沟通。