注塑工艺及模具结构对导电防静电材料表面电阻率的影响-利来国际平台

经常有客户反馈同一款导电防静电材料做不同的产品电阻值也会发生改变，那么到底是什么原因导致了这种改变呢？棋丰塑胶在导电防静电塑胶材料改性、生产和注塑工艺领域有丰富的实践经验，下面我们和大家分享注塑工艺及模具结构对导电防静电材料表面电阻率的影响和解决办法。

不同熔体层的剪切力大小

研究表明，在塑料熔体充填模具型腔的过程中，熔体可以分成三层结构，表层，次表层和芯层。如下图所示:

首先，由于熔融材料贴近低温的模具表面，较高的冷却速率使表层熔体的黏度增大并迅速凝固，还来不及回复的高分子链段被冻结，带来了一定的取向，产生了较高的剪切力；

此时次表层熔体将会受到注塑压力导致的流动的推应力和表层冷冻的高分子层相互缠绕的链段间拉应力的双重作用，导致侧表层熔体产生强烈的分子链取向，甚至断裂，因此次表层受到的剪切力是较大的；

芯层熔体受到的影响较小，基本保持了理想熔体的应有特性，高分子链段基本不会取向，因此所受到的剪切力也较小。

综上所述，不同位置熔体受到的剪切力从大到小为：次表层>表层>芯层。

剪切力对导电性能的影响

对于导电填充物体系而言，以炭黑填充塑料为例，在注塑流动充模过程中，剪切力的作用，往往使炭黑粒子从高剪切力区域的表层向低剪切力区域的芯层团聚、迁移，此时可以考虑为车子跑的太快了，更加容易使车上的货物被甩下来，这样的特性使表层区域的炭黑逐渐减少，相应地，芯层的炭黑粒子逐渐增多。参考下图，可以更好的理解，此时如果测量产品表层和芯部的电阻，就可以发现表层电阻明显大于芯层和次表层。

上述规律可总结为，注塑充填过程的高剪切不利于导电填充物形成导电网络，会导致导电性能降低。

注塑工艺及模具结构对表面电阻率的影响

在注射的过程中，影响剪切力的因素有很多，如下表所示：

注塑速度：注射速度越，剪切力（速率）越大，越不利于导电网络形成

注塑压力：在开环注塑机上，注塑压力越大往往注射速度也越快，因此其影响类似于增加注射速度；在闭环控制机器上，速度控制更为精密，只有在注塑压力高于很大阻力时再增加则速度/剪切力不会增加，相似于射速，越高注塑压力越不利于导电网络形成。

熔体温度：一般情况下，增加熔体温度则熔体黏度会降低，在相同的注塑速度下，剪切力会降低；因此溶体温度越高，更有利于在低剪切的速率下确保树脂的填充，如此将越有利于导电网络的形成。

背压：大的背压会在熔胶时产生更高的剪切，对纤维类导电填充物有一定的破坏，不利于形成导电网络；对于在共混中分散不好的材料或导电粒子团聚过大时更大背压有改善作用；背压的选择需要慎重，对于通常的选择，我们需要从低背压开始，当观测到产生团聚的产品，高背压才会起到有利作用。

模具温度：模具温度低时，表层的冷却速度更快，导电粒子更容易被固定在表层，因此表层的电阻会降低，而低模温下冷冻层会变厚，芯层的剪切力会增加，此时芯部的电阻会增大；如果我们产品的检验需要用到这种接触式表面电阻设备，则需要更多导电填充物在表面可以被接触，所以低模温是更好的选择

浇口尺寸：浇口处的剪切会增大，严重时会撕裂导电填料之间的联系，破坏导电网络，导致体积电阻增大；对于纤维类导电填料，高剪切还会造成纤维长度变短，不利于形成导电网络；浇口尺寸越大，越有利于导电网络的形成。

产品厚度：产品厚度越小，越容易产生高剪切；这里类似于浇口，产品厚度越大，越有利于导电网络的形成。

保压压力：高保压下，塑件的导电性更好。其有利于导电填充物在塑料中的分散，特别是对炭黑，高保压会改变炭黑的聚集态，增加炭黑在塑料中的分布，有利于形成导电网络，提高导电性。

其他因素对表面电阻率的影响

1.所有含炭黑的树脂都应充分干燥

2.碳黑材料流道的末端表面电阻率要好于进胶口附近

3.碳纤维材料浇口附近的表面电阻率要好于流道末端

4.模具的拐角部位要设计足够大的圆弧

5.导电性好的材料表面通常更加斑驳和暗淡，而光滑的表面富含树脂导电性更差

棋丰塑胶作为专业的导电防静电塑胶材料生产商，可以为客户提供从样品分析、材料选择、模具设计到生产工艺全流程的利来国际平台的技术支持。