3C電子外殼材料因為需要阻燃性、強(qiáng)韌平衡、能薄壁成型以及尺寸穩(wěn)定性，所以無鹵阻燃PC/ABS是優(yōu)的選擇。?
辣么多3C電子外殼材料都不約而同地選擇它，why？
然而，無鹵阻燃PC/ABS也不是的，用它做3C電子外殼產(chǎn)品，一個讓人頭疼的問題是塑料螺孔處容易出現(xiàn)開裂。
?比如這種
打入螺絲后，螺孔直接脆性斷裂：
?或者這樣的
注塑時還是好好的
在倉庫放了一個月，就變成這樣的了
螺絲孔開裂對制件的裝配、制件安全性都帶來了挑戰(zhàn)，是個必須要解決的問題。
那么，為什么打螺絲孔會開裂呢？
又該如何解決呢？
總結(jié)起來,螺絲孔開裂大概有以下幾個原因:
①材料配方設(shè)計缺陷，本身韌性不足
②熔接線強(qiáng)度低
③加工過程中材料降解
④防銹油等化學(xué)品影響
⑤金屬-塑料收縮系數(shù)差異
⑥螺孔設(shè)計不合理
阻燃劑析出、材料韌性不足
先說材料本身的影響。
因為阻燃需要，無鹵阻燃PC/ABS必須加入阻燃劑，而無鹵阻燃劑常用的是多聚物小分子，比如有機(jī)磷阻燃劑（Mw為幾十到幾百）。這些小分子物質(zhì)的加入，會使PC/ABS的韌性受到影響。
更為重要的是，這些阻燃劑中含有未充分聚合的單分子或小分子殘余（如TPP），由于分子量小很容易從PC/ABS材料內(nèi)部遷移析到材料表面，這樣材料表面就形成一個個微型裂縫，從而引發(fā)開裂。
另外，無鹵阻燃PC/ABS中，PC是一種缺口敏感的材料。當(dāng)PC中有一個很小的裂紋而沒有得到及時終止，就會擴(kuò)展為大的開裂。
D公司無鹵阻燃PC/ABS 打螺絲孔
在PC中加入ABS，可以明顯減輕PC因為缺口敏感造成的開裂，這是因為ABS中的橡膠相丁二烯（B）分散在PC/SAN基體中，形成了“海-島”結(jié)構(gòu)，可以有效阻止裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展。
橡膠增韌機(jī)理示意圖
都是加了ABS，那為什么不同改性廠家做出來的無鹵阻燃PC/ABS的韌性還是有差異呢？
這是因為材料韌性表現(xiàn)還與所選擇ABS的橡膠粒徑、含量和分散相態(tài)等因素相關(guān)，一般來說，所選ABS粒徑越小、橡膠含量越高、橡膠分散越均勻，那么螺絲孔強(qiáng)度就越高。
相態(tài)均勻 相態(tài)不均勻
（黑色顆粒為橡膠相）
無鹵阻燃PC/ABS AN9000打螺絲孔
熔接線強(qiáng)度低、注塑困氣
螺孔處的熔接線強(qiáng)度低也是一個重要原因。注塑螺孔的時候會出現(xiàn)兩股料流匯合，產(chǎn)生熔接線。如果在匯合處料流結(jié)合力弱、邊緣位置出現(xiàn)缺口、橡膠翻轉(zhuǎn)、橡膠分布不均等情況，就會使相關(guān)區(qū)域強(qiáng)度降低，增加開裂風(fēng)險。
熔接線成型圖
另外，有些工廠注塑時將螺母提前放置在模腔內(nèi)，然后注塑塑料熔體。由于螺母邊緣一般都是鋸齒狀，在注塑的時候可能產(chǎn)生氣體留在鋸齒中，導(dǎo)致塑料與螺母結(jié)合不密實的情況，也就是常說的“困氣”。這個缺陷可能導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生及生長，這就需要在模具中加強(qiáng)排氣設(shè)計。
螺母邊緣設(shè)計成鋸齒狀以提高結(jié)合力
材料降解
無鹵阻燃PC/ABS材料中的PC在熱、氧、剪切，特別是水、堿性基團(tuán)的刺激下，容易發(fā)生斷鏈反應(yīng)，而且ABS在高溫條件下也容易發(fā)生降解，從而使PC/ABS受“內(nèi)傷”，制件性能如抗沖擊性能、耐熱性能等將會下降。
PC降解
而預(yù)先放置螺母的注塑方式，需要更長的注塑周期，材料在料筒中停留的時間可達(dá)3分鐘以上，這也加大了材料降解的風(fēng)險。
評估材料熱穩(wěn)定性和是否降解的一個簡單方式是，將材料在一定溫度下于注塑機(jī)中停留一段時間后對空注射，看發(fā)煙情況。發(fā)煙越多說明降解越嚴(yán)重。
260℃，停留5分鐘后對空注射：
C公司無鹵阻燃PC/ABS 濃煙滾滾
AN9000 略有輕煙
防銹油、螺紋緊固劑等化學(xué)品影響
為了防止鐵的螺絲生銹，螺絲廠家會在螺絲表面覆上防銹油。防銹油一般含有汽油、煤油以及脂肪酸、堿土金屬鹽等酸堿性物質(zhì)。
為了讓螺柱和螺絲結(jié)合更緊固，有些制造廠會在螺柱螺母結(jié)合處滴入螺紋緊固劑，它含有丙烯酸酯、馬來酸、乙酰肼等物質(zhì)。
而上面這些化學(xué)物質(zhì)可能會造成無鹵阻燃PC/ABS的腐蝕和開裂。
我們將PC/ABS樣條涂覆螺紋緊固劑前后的表面放大后觀察發(fā)現(xiàn)，涂覆后造成了嚴(yán)重的表面腐蝕，樣條表面出現(xiàn)大量裂紋，這些裂紋隨著時間會不斷增長，導(dǎo)致終開裂。
（涂覆前） （涂覆后）
涂覆螺紋緊固劑前后樣條表面放大圖
金屬-塑料收縮系數(shù)差異
塑料和金屬因為熱膨脹系數(shù)不同，在熱脹冷縮時由于收縮量不同導(dǎo)致的應(yīng)力開裂也是螺絲孔開裂的一個原因。
鐵的線膨脹系數(shù)為11×10-6/℃，無鹵阻燃PC/ABS 的線膨脹系數(shù)為
75×10-6/℃，后者是前者的7倍以上。
當(dāng)自攻螺絲進(jìn)入螺絲孔時，一般會處于過盈狀態(tài)，也就是說塑料螺孔處于膨脹狀態(tài)。當(dāng)溫度變冷時，金屬螺絲收縮量較小，而塑料螺孔收縮量較大，螺孔就可能會因為收縮應(yīng)力引發(fā)開裂。這也是冬天的時候更容易發(fā)生螺絲孔開裂的原因。
螺絲孔設(shè)計不合理
螺絲孔設(shè)計不合理主要體現(xiàn)在導(dǎo)孔設(shè)計、螺孔深度、螺孔內(nèi)徑與螺絲過盈、螺孔厚度等方面。
我們旋入螺絲時，經(jīng)常有螺絲斜著進(jìn)入的情況，就容易造成螺孔破裂。為防止螺絲導(dǎo)入時方向偏差而導(dǎo)致開裂，必須設(shè)計導(dǎo)孔以導(dǎo)正螺絲鎖入。
另外，自攻螺絲進(jìn)入時，會切削出來塑料碎屑，這些碎屑擠壓可能導(dǎo)致螺絲孔爆裂，所以螺孔長度必須比螺絲長度長，以容納被自攻螺絲切削出來的塑膠屑。
而且，為了防止背面出現(xiàn)縮印，在設(shè)計時一般會將螺絲柱厚度設(shè)計的比較薄，這也是螺絲柱容易開裂的原因之一。
分析了螺絲孔斷裂的各種原因，那么應(yīng)該如何避免這種狀況呢？
01
合理選材
選擇韌性可靠，特別是針對螺絲孔強(qiáng)度問題進(jìn)行配方設(shè)計的無鹵阻燃PC/ABS。比如無鹵阻燃PC/ABS AN9000，它針對螺絲孔開裂進(jìn)行了特殊的配方設(shè)計，在PC選擇、阻燃劑選擇、橡膠相態(tài)及分布、熱穩(wěn)定性等方面進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計，保證更高的產(chǎn)品良率。
02
防止降解
合理設(shè)計工藝流程，減少材料在螺桿中停留時間，禁止使用對無鹵阻燃PC/ABS造成腐蝕的防銹油、螺紋緊固劑等化學(xué)試劑，以防止材料降解。
03
改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計
螺柱厚度適當(dāng)加厚、螺柱內(nèi)徑適當(dāng)加寬，防止打螺絲時出現(xiàn)過盈，提高螺孔深度等。
我們看到，合理選材，在防止螺絲孔開裂中非常重要。
東莞市勝浩塑膠原料有限公司
2019-12-04
