碳纤增强 PC/ABS 的加工工艺

一、原料准备

（一）原料选择

碳纤增强 PC/ABS 加工的起始环节是精心挑选原料。PC（聚碳酸酯）具有良好的机械性能、耐热性和透明性，ABS（丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯共聚物）则具备出色的加工性能、冲击韧性和表面光泽度，二者合金化后优势互补 。碳纤维作为增强材料，其添加量一般在 10%-30% 之间，需根据具体产品性能需求进行选择。例如，对强度要求极高的航空航天零部件，碳纤维添加量可适当提高；而对于一般工业制品，添加量在 15% - 20% 即可满足性能要求。同时，要选择质量可靠、纤维长度适宜、表面处理良好的碳纤维，以确保与 PC/ABS 基体有良好的相容性和分散性。

（二）干燥处理

PC/ABS 合金和碳纤维都极易吸收水分，水分的存在会在加工过程中引起气泡、银纹等缺陷，严重影响制品质量。因此，在加工前必须对原料进行充分干燥。PC/ABS 合金通常在 100 - 120℃的温度下干燥 4 - 6 小时，而碳纤维由于其特殊的表面结构，干燥温度和时间可适当调整，一般在 80 - 100℃下干燥 2 - 4 小时。干燥设备可选用热风循环干燥机、除湿干燥机等，确保原料含水率降低至 0.02% 以下。

二、混合工艺

将干燥后的 PC/ABS 合金与碳纤维进行均匀混合是保证制品性能均一的关键步骤。常用的混合方法有高速混合和双螺杆挤出混合。

（一）高速混合

在高速混合机中，设定适当的转速和混合时间。一般先将 PC/ABS 合金投入混合机，以中速（约 300 - 500 转 / 分钟）预混 2 - 3 分钟，使物料初步分散均匀，再加入碳纤维，提高转速至 800 - 1200 转 / 分钟，混合 5 - 8 分钟。在混合过程中，可添加适量的相容剂，如马来酸酐接枝的 PC 或 ABS，以改善碳纤维与 PC/ABS 基体之间的界面结合力，提高复合材料的整体性能。

（二）双螺杆挤出混合

双螺杆挤出机具有良好的混炼和分散效果，是制备碳纤增强 PC/ABS 复合材料的常用设备。将干燥后的原料按比例加入双螺杆挤出机的料斗，通过螺杆的旋转推动物料向前输送。在输送过程中，物料经历熔融、混合、剪切等作用，实现碳纤维在 PC/ABS 基体中的均匀分散。挤出机的温度设置根据 PC/ABS 的熔融温度进行调整，一般从加料段到口模，温度逐渐升高，加料段温度控制在 180 - 200℃，压缩段温度在 220 - 240℃，计量段温度在 240 - 260℃，口模温度在 250 - 270℃。螺杆转速一般控制在 200 - 400 转 / 分钟，以保证物料充分混合和塑化。挤出后的物料经水冷、切粒，制成碳纤增强 PC/ABS 粒料，供后续成型加工使用。

三、成型加工

碳纤增强 PC/ABS 粒料可采用多种成型方法进行加工，常见的有注塑成型、挤出成型和模压成型。

（一）注塑成型

注塑成型是最常用的成型方法之一，适用于生产各种复杂形状的塑料制品。

1. 模具设计：模具设计对制品的质量和生产效率至关重要。由于碳纤增强 PC/ABS 具有一定的流动性，但碳纤维的加入会增加熔体的粘度，因此模具的浇口尺寸应适当增大，一般比普通 PC/ABS 制品的浇口尺寸大 20% - 30%，以保证熔体顺利填充模具型腔。同时，模具的流道应设计得光滑、流畅，减少熔体流动阻力，避免出现滞料和烧焦现象。模具的冷却系统要设计合理，确保制品均匀冷却，防止因冷却不均导致制品变形。

2. 注塑工艺参数：注塑机的温度设置与双螺杆挤出机类似，但需根据具体的注塑机型号和模具结构进行微调。料筒温度一般控制在 240 - 280℃，喷嘴温度比料筒温度高 10 - 20℃。注塑压力根据制品的形状、尺寸和壁厚而定，一般在 80 - 150MPa 之间，对于形状复杂、壁厚较薄的制品，注塑压力可适当提高。保压压力一般为注塑压力的 60% - 80%，保压时间为 5 - 15 秒，以确保制品充分补缩，避免出现缩痕和空洞。冷却时间根据制品的厚度确定，一般每毫米壁厚冷却时间为 1 - 2 秒，确保制品冷却定型后脱模，防止制品变形。

（二）挤出成型

挤出成型主要用于生产管材、板材、异型材等连续型材。在挤出成型过程中，将碳纤增强 PC/ABS 粒料加入挤出机料斗，经螺杆的输送、熔融和塑化，通过模具口模挤出成型。挤出机的温度设置与注塑成型类似，但螺杆转速和牵引速度需要根据制品的规格和质量要求进行调整。一般来说，螺杆转速较低，以保证物料充分塑化和混合，牵引速度与挤出速度相匹配，确保制品的尺寸精度和表面质量。在挤出板材时，还需要配备三辊压光机，对挤出的板材进行压光、冷却和定型，控制板材的厚度和平整度。

（三）模压成型

模压成型适用于生产大型、厚壁的制品，如汽车保险杠、飞机内饰件等。首先将一定量的碳纤增强 PC/ABS 粒料或预成型坯放入预热的模具型腔中，然后在一定的压力和温度下保持一段时间，使物料熔融流动并充满模具型腔，经过冷却固化后脱模得到制品。模压温度一般在 220 - 260℃，模压压力根据制品的要求在 10 - 30MPa 之间，保压时间根据制品的厚度和形状确定，一般为 5 - 30 分钟。模压成型过程中，要注意控制模具的温度均匀性和压力稳定性，以保证制品的质量。

四、后处理

（一）退火处理

由于碳纤增强 PC/ABS 在成型过程中会产生内应力，内应力的存在会导致制品在使用过程中出现变形、开裂等问题。因此，成型后的制品需要进行退火处理，消除内应力。退火处理一般在热风循环烘箱中进行，将制品放入烘箱中，升温至 PC/ABS 的玻璃化转变温度以下 10 - 20℃，保温 2 - 4 小时，然后缓慢冷却至室温。退火处理可以有效提高制品的尺寸稳定性和力学性能。

（二）表面处理

根据制品的使用要求，有时需要对制品进行表面处理，以提高制品的外观质量和功能性。常见的表面处理方法有涂装、电镀、印刷等。在进行表面处理之前，需要对制品表面进行清洁处理，去除表面的油污、灰尘等杂质，确保表面处理层与制品表面有良好的附着力。例如，在涂装前，可采用溶剂清洗、喷砂等方法对制品表面进行预处理；在电镀前，需要对制品进行化学镀镍或化学镀铜等预处理，提高电镀层的结合力。

上述介绍涵盖了碳纤增强 PC/ABS 常见加工流程。若你想了解某一环节的更多细节，或是对工艺有特殊要求，欢迎随时和伟才塑胶说。