尼龙66注塑成型工艺 (1)

课程名称：增强增韧尼龙

姓 名：彭儒

学 号：

专 业：

任课教师：钱浩

华 侨 大 学

66汽车专用料

9

08高分子二班

前言：

尼龙是结晶型塑料，品种颇多，已达到130多种，应用于注塑加工的有尼龙

6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010以及共聚性尼龙、超韧性尼龙、玻璃纤维增强

尼龙、矿物增强尼龙等等。世界市场中，应用量最大的是尼龙66。

尼龙最早在1889年首先由Gabriel和Maass 两人合成制得，但系统的研究并最

终实现工业化实在1929年，由美国杜邦公司的Carothers着手进行的。1931年

Carothers申请了第一篇尼龙专利，1935年首先制得尼龙66，1939年实现工业

化。

尼龙66的应用领域一般在汽车、电子电器、化工设备、机械设备等方面。从最

终用途看，汽车行业消耗的尼龙66占第一位，电子电器占第二位。大约有88%

的尼龙66通过注射成型加工成各种制件，约12%的尼龙66则通过挤出、吹塑等

成型加工成相应的制品。

由于尼龙66优良的耐热性、耐化学药品性、强度和加工方便等，因而在汽

车工业得到了大量应用，目前几乎已能用于汽车的所有部位，如发动机部位，电

器部位和车体部位。发动机部位包括进气系统和燃油系统，如发动机气缸盖罩、

节气门、空气滤清器机器外壳，车用空气喇叭、车用空调软管、冷却风扇及其外

壳、进水管、刹车油罐及灌盖，等等。车体部位零部件有：汽车挡泥板、后视镜

架、保险杠、仪表盘、行李架、车门手柄、雨刷支架、安全带扣搭、车内各种装

饰件等等。车内电器方面如电控门窗、连接器、保鲜盒、电缆扎线等。

工艺特点：

⑴吸水性 尼龙66较易吸湿，如果长时间暴露在空气下，会吸收大气中

的水分。吸水后会发生体积膨胀，影响制品的尺寸精度，如在注塑前吸收过量的

水分时，其制作的外国外观和力学性质都会受损。

⑵结晶性 尼龙66为结晶性高聚物，一般在20%~30%之间。结晶度的高

低与性能有关，结晶度高，拉伸强度、耐磨性、硬度、润滑性等性能有所提高，

热膨胀系数和吸水性趋于下降。

⑶热稳定性 在熔点以上温度，约254℃，水分子会与尼龙66发生化学反

应，使聚合物水解或裂解，使尼龙66变色，树脂分子量及其韧性相对减弱，流

动性增大，不单带来加工上的困难，而且会对制品性能造成损害。注塑时喷嘴流

涎，制件飞边严重。聚合物裂解产生的气体和从空气中吸收的水分，共同夹击制

件，轻则在表面形成不光洁、银丝、斑纹、微孔、气泡，重则反生熔体膨胀无法

成型或成型后机械强度下降。最后，经过这种水解裂解的尼龙，其性能完全不可

还原，即使重新干燥也不能再次使用。

干燥好的原料如果随便在空气中露置，会迅速在空气中吸收水分而使干燥效

果丧失殆尽。即使在加盖的机台料斗内，存放的时间也不宜太长，一般雨天不超

过1h，晴天限制在3h之内。

尼龙66熔融温度虽然高，但当达到熔点后，其粘度远较一般热塑性塑料如

聚苯乙烯等低很多，故成型时流动性不成问题，尼龙66的流变特性是剪切速率

增加时其表观粘度下降不突出，加之熔融温度范围较窄，在3~5℃之间，所以高

的料温无疑是顺利冲模的保证，而不在乎高的注射速度和压力。

⑷流动性 尼龙66熔体的粘度低，流动性大，容易冲模成型，对薄壁制品

更是如此，而且制品在模内能迅速固化，模塑周期短。

制品配方及分析：

PA66

PA6

接枝EPDM

抗氧化剂

光亮润滑剂

玻璃纤维

接枝聚丙烯

接枝聚乙烯

接枝POE

分析：此配方实现了强度、韧性、刚性、耐热同时提高。

尼龙树脂品种的选定:以尼龙66为主，加入一定量的尼龙6，在综合考虑流

动性和强度基础上，选择了中等粘度的尼龙作为主要原料。

增韧剂的选定：尼龙66和尼龙6虽具备前述优点，但也存在韧性较低、耐寒

性差，改善这两种尼龙的韧性几乎是所有尼龙合金改性的关键，用作尼龙增韧的

增韧剂主要是热塑性弹性体或橡胶弹性体的接枝物，及POE-g-MAH、PE-g-MAH、

EPDM-g-MAH。热塑性弹性体中马来酸酐接枝聚乙烯无论是增韧效果还是加工流动

性均较差，不予考虑。马来酸酐接枝POE增韧效果虽然略逊于橡胶弹性体，但加

工流动性好，而且不存在橡胶弹性体的交联问题。从而综合上述选择以

POE-g-MAH为主、EPDM-g-MAH为辅的复合体系。

尼龙66和尼龙6强度一般在60~80Mpa之间，经过增韧改性，强度会有所下降，

根据尼龙合金汽车料的指标要求，拉伸强度要超过120Mpa，因此对尼龙合金进

行增强改性。

从图一可知，随着玻璃纤维用量的增加，尼龙合金拉伸强度也随之增加，考虑到

纤维过高对制品行变和外观不利，实验时选择玻璃纤维分数30%左右。

尼龙合金材料其他性能的改进：为防止尼龙合金在加工过程和长期实验过

程中出现降解或老化现象，需选择合适、适量的抗氧化剂；

在尼龙配方设计中，还需要加入适量的润滑剂，一是提高加工流动性，二是改善

制品表面的光滑性，避免玻璃纤维外露产生。

注射成型设备：

主要设备：虽然柱塞式注塑机和螺杆式注塑机均可加工尼龙类塑料，但从塑化

效果以及物料在料筒内所停留时间来看，还是选用螺杆式注塑机。特别是尼龙 66

热稳定性稍差的品种和经着色、增强、改性的尼龙尤为重要。

因尼龙66熔体的粘度较低，流动性较好，故在选择设备时须注意如

下几点：

① 螺杆与料筒之间的配合要求间隙小，精度高，以防止熔体在注塑时产生逆流

现象，所以间隙一般控制在以下；

② 成型加工尼龙所用的螺杆形式为单头、全螺旋、压缩突变形螺杆，其长径比

L/D=12~20，压缩比C/R=2~3，为阻止逆流，螺杆还应配上止逆装置；

③ 由于受热后，尼龙66其熔体粘度较低，若采用一般通用型喷嘴，一旦工艺控

制不当，物料很容易从喷孔中流出，造成“流涎现象”从而影响制品、模具

以及成型加工，因此对其加工时一般要求选用自锁式喷嘴。当然在喷嘴上还

必须有加热控温装置，以防熔体冷却。

④ 因为尼龙66熔体粘度较低，流动性较好，在成型过程中易出现排气不良问

题，对此需开设一定的排气孔，在开设排气孔时还注意防止溢边。

双螺杆挤出机：SHI58-Ⅱ、注塑机：CWF-120D、万能试验机、冲击试

验机、热变形温度检测仪

成型工艺

工艺流程：原料混合—挤出造粒—注塑打样—检测分析

1、干燥 为使尼龙66顺利成型和确保制品质量，成型前对尼龙粒料必须进行

干燥处理。经处理后尼龙的含水量应小于%干燥时应防止尼龙粒料氧化变色，因

为酰胺基对氧敏感，容易发生氧化降解。如果加工前材料是密封的，那么就没有

必要干燥。然而，如果储存容器被打开，那么建议在85C的热空气中干燥处理。

如果湿度大于%，还需要进行105C，12小时的真空干燥。下表为干燥方法和条件。

干燥方法

常压热风干燥法

干燥条件

干燥时间20~24h

干燥温度80~90℃

料层厚度25mm

干燥时间12~16h

干燥温度100~110℃

真空度93Kpa

料层厚度≯50mm

干燥时间15~30min

干燥温度110℃

一次加料40~80Kg

真空干燥法

沸腾干燥法

2、成型温度：

⑴料筒温度。

料筒温度主要应由尼龙66的熔点和熔体粘度来加以确定，

一般都高于尼龙6的熔点。加热方式应以分段加热，以便调节温度。

为使便于加料顺利，料斗区应予以冷却。因而料筒温度后部：

265~270℃，中部270~285℃,前部285~295℃. 对玻璃添加剂的产品

为275~280C。熔化温度应避免高于300C。

⑵喷嘴温度。由于模具与喷嘴温差较大，成型时模具与喷嘴长时间接

触，喷嘴壁温因散热可能降至尼龙6熔点一下，熔体就会凝固在喷嘴

内堵塞喷嘴孔。为确保喷嘴温度，应在喷嘴处单独装配电热器，以便

调节和控制喷嘴温度。机头温度：机头：285~295℃，口模处280~290℃。

⑶模具温度。模具温度应根据制品的厚度不同和对性能的要求而定。

模具温度直接影响制品的性能。一般说来，模具温度高时，制品冷却

缓慢，结晶度高，能生成均匀的球晶结构，制品的抗张强度、抗弯强

度、模量和硬度均有所提高，但伸长率有所下降。

下图分别为模具温度

与尼龙66抗张强度和伸长率的关系。

另

外，对于形状复杂的尼龙薄壁制品和厚壁制品，均应适当提高

模温。对于薄壁制品是为了防止熔体过早凝固，确保熔体充满型腔；

对于厚壁制品是为了防止制品内部产生凹陷、气泡和较大的内应力。

模具冷却定型温度为85~95℃

3、注射压力

注射压力的大小主要取决于熔体在成型温度下的流动性和制品

的厚度。流动性好的尼龙66注射压力低。另外，尼龙66熔体具有遇

冷快速凝固的特性，因而其制品必须在较高的注射速率下成型，为了

减少制品内应力，保压时的压力不宜过大。注射压力：通常在

750~1250bar，取决于材料和产品设计

。

工艺条件 尼龙6

注射机类型 柱塞式 螺杆式

制品厚度（mm） 3以下 3~6 3以下 3~6

注射压力（*） 800~2000 800~2000 600~1500 600~1500

4、成型周期

尼龙66注射成型周期与其成型温度、制品厚度等有关。成型温

度高，制品薄，成型周期应当延长。由于尼龙66熔体的冷却会产生

较大的收缩，因而应根据具体情况来延长保压时间。?

尼龙66成型收缩率与模具温度的关系如下表：

模具温度（℃） 成型收缩率（%）

30

60

90

尼龙制品的成型收缩率与制品厚度的关系如下图：

工艺条件 尼龙66

注射机类型 柱塞式 螺杆式

制品厚度（mm） 3以下 3~6 3以下 3~6

成型周期（s） 10~20 15~40 10~20 15~40

成型总周期（s） 25~50 30~70 25~50 30~70

注意：

??

? 流道和浇口: PA66的凝固时间很短，因此浇口的位置非常重要。

浇口孔径不要小于*t 。

成型中的注意事项：

⑴

再生料的使用。干净整洁，无污染的再生料，原则上是可以与新料

共混后使，但需要注意如下几点。

ⅰ再生次数不宜过多，最好不要超过三次，以免引起制品色泽变深或

机械物理性能急剧下降；

ⅱ使用量应控制在新料的25%以下，过多会引起工艺条件的波动；

ⅲ与新料混合后必须照按照工艺要求进行干燥处理，方可使用。

⑵脱模剂的使用。使用少量的脱模剂有时对气泡等缺陷有改善和消

除作用。尼龙制品的脱模可选用硬脂酸锌、白油等，也可混合成糊

状使用。使用时必须量少而均匀，以免造成糊斑、裂纹或熔接痕明

显等问题。

⑶安全须知。尼龙类树脂开机时应首先开启喷嘴温度，然后再开启

料筒电源。当喷嘴发生堵塞时，切记面对喷孔，以防料筒内的熔体

因聚集压力释放而突然

喷出熔体而酿成事故。

⑷

尼龙66制件的后处理：尼龙制品的后处理是为了防止、消除制品

中残留应力或因吸湿作用而引起尺寸变化。

① 退火处理。对于使用温度高于80℃或精度要求严格的制件，成型后

应在油或石蜡中退火。退火温度高于使用温度10~20℃，时间按厚度

的不同约需10~60min，退火后应慢慢冷却。经退火热处理后的制

件，可得到较大的尼龙晶体，刚性提高。结晶完全的制件，密度变

化微小，不宜变形和开裂。用聚冷法固定制件，结晶度低，晶体微

小，韧性和透明度较高。

添加成核剂的尼龙，注塑时可生成结晶度大的微晶，可缩短注塑周

期，制件的透明性和刚性都得到提高。

② 调湿处理。环境湿度变化可以改变尼龙66制品的尺寸。尼龙66本身

收缩率较高，为了保持尺寸稳定，可用水或水溶液对制品进行调湿

处理。办法是将制品浸入沸水或醋酸钾水溶液（醋酸钾与水的比例

为：100，沸点121℃）中，浸泡时间随制品最大厚壁而定，的2h，

3mm的8h。调湿处理对改善塑料内的晶体结构，提高制品韧性，改

善内应力的分布，而且效果比退火处理更好。

本论文结合课本《工程塑料·性能·成型·应用》