日本油墨 DIC PPS CZ-1130：30% 碳纤维增强级聚苯硫醚

PPS 特种系列碳纤维增强牌号，拉伸强度 170 MPa、弯曲模量 15 GPa、HDT 270 °C、UL 94 V-0 本征阻燃，长期使用温度 200–220 °C，面向 EMI 屏蔽壳体、导电结构件与耐磨齿轮

一、产品定位与技术参数

CZ-1130 是日本油墨 DIC Corporation DIC PPS 特种系列中的30% 碳纤维增强级聚苯硫醚（PPS）牌号。原厂公开资料给出的关键指标是：增强相 30% CF、阻燃等级 UL 94 V-0、拉伸强度 170 MPa、弯曲模量 15 GPa、HDT 270 °C、长期使用温度 200–220 °C，并明确其本征阻燃（无需卤素阻燃剂）、耐化学性极佳（耐油、溶剂、强酸强碱）、电绝缘性优异适合 SMT 回流焊，应用方向为EMI 屏蔽壳体、导电结构件、耐磨齿轮。

把一个牌号讲清楚，首先要回答一个常被跳过的问题：为什么在 PPS 这类材料上还要加碳纤维？

因为 PPS 基体存在两个先天短板，而这两个短板恰好落在大多数精密结构件最在意的地方。第一个短板是刚度与抗蠕变。PPS 属于半结晶性塑料，在常温下模量尚可，但一旦进入 100 °C 以上的持续受力工况，分子链滑移会持续累积，表现为尺寸随时间缓慢漂移，这在齿轮、卡扣、密封压条上是致命的。第二个短板是耐磨与导电。纯 PPS 表面偏软，长期滑动配合时容易出现磨粒磨损与热变形；而 EMI 屏蔽与接地导通，更是要求材料具备可靠的导电通路。

碳纤维同时解决了这两件事，而且用的是同一个物理机制。碳纤维本身导电、硬度高、模量高，以 30% 质量比分散在 PPS 基体中后，会形成一张连续的纤维网络：这张网络在力学上把载荷从基体转移给纤维，在电学上把孤立纤维搭接成导电通路，在摩擦学上让纤维端部成为硬质承载点，从而使耐磨性显著优于纯树脂。

但必须把这个牌号最需要工程师记住的一点讲透：HDT 270 °C 与长期使用温度 200–220 °C 这两个数字不是同一件事。HDT 是短时受热——在规定的 0.435 MPa 弯曲应力下，试样能保持规定变形量的温度上限，它衡量的是材料在升温过程中的瞬时软化抗力。而长期使用温度受蠕变支配，是材料在数万小时持续载荷下尺寸仍可接受的温度。工程上必须按长期温度上限做选型，把 HDT 留给瞬时工况（例如焊接后的短时热暴露）去用。

从原厂公开的应用方向看，CZ-1130 落在 EMI 屏蔽壳体、导电结构件、耐磨齿轮三个方向。这三个方向的共同点是：对温度、化学介质、尺寸稳定性和电气可靠性同时提出要求，而 PPS 基体的本征阻燃特性，正好让这类零件可以不做额外的阻燃改性，这在电子壳体与汽车零部件上都是直接的成本优势。

二、DIC PPS 特种系列 30% 碳纤维增强级的技术原理

CZ-1130 的技术原理，可以沿着"基体提供耐化学与阻燃、晶体结构决定尺寸稳定性、碳纤维网络提供刚度导电耐磨"三层来理解。这三层不是简单叠加，它们之间存在明确的互相影响与工程取舍。

第一层：PPS 主链决定了耐化学性与本征阻燃。PPS 的主链由苯环与硫醚键交替构成，即苯环—S—苯环—S— 的重复单元。这个结构有两个特征非常关键。其一是苯环提供刚性、硫原子提供柔顺与耐化学：硫醚键极化率较高、空间位阻小，使分子链在保持苯环刚性的同时具备一定内旋转自由度，这种刚柔并济的组合让材料在常温下既有强度又能缓慢结晶。其二是苯环与硫的组合对多数化学介质相当稳定，这也是原厂敢于标注"耐油、溶剂、强酸强碱"的化学基础——强酸强碱难以破坏苯环骨架，而硫醚结构本身也不像酯键那样容易被水解。阻燃方面，PPS 属于典型的本征阻燃聚合物：材料在受热时会在表面形成致密炭层，炭层隔热隔氧，而硫元素进一步促进了炭层的形成与稳定。这意味着 CZ-1130 达到 UL 94 V-0不是靠外加阻燃剂实现的，因此不存在卤素阻燃剂带来的析出、阻燃剂与基体相容性下降、以及长期使用后阻燃剂迁移失效这三个经典隐患。

第二层：半结晶结构决定尺寸稳定性，同时决定翘曲行为。PPS 属于半结晶性聚合物，常温下由晶区承担主要载荷、非晶区提供韧性。这种结构带来一个非常实用的结果：结晶度越高，尺寸稳定性越好、蠕变越小，这正是 PPS 被大量用于精密齿轮与卡扣的原因。但它也带来一个必须提前考虑的代价：结晶会伴随体积收缩，且收缩量随结晶形态变化。在注塑中，制品不同位置的冷却速度不同，形成的结晶形态与结晶度不同，于是产生内应力与翘曲。这一点在加入碳纤维后被进一步放大，原因在第三层。

第三层：碳纤维网络同时承担力学、电学与摩擦三项任务。把 30% 的碳纤维分散进 PPS 基体，在微观上形成一张以纤维为节点的三维网络。力学上，载荷通过纤维与基体的界面传递到纤维，由纤维承担主应力，因此弯曲模量被拉高到 15 GPa 这一量级，抗蠕变能力同步改善——这正是 CZ-1130 能做齿轮与卡扣而不做长期尺寸漂移的根本原因。电学上，当纤维之间的搭接达到足够密度，会形成贯通的导电通路，材料获得可靠的表面导电与屏蔽能力，这对应了 EMI 屏蔽壳体与导电结构件的应用。摩擦学上，纤维端部成为硬质承载点，把原本基体对基体的摩擦，转化为基体对纤维端部的高强度点接触，耐磨性因此明显优于纯 PPS。

但第三层也带来了这个牌号最需要提前设计的三项负面约束。第一，纤维取向会造成各向异性：注塑流动方向上的纤维排列密度高，横向排列密度低，于是收缩率与模量在两个方向上不同，大件与薄壁件的翘曲风险明显上升。第二，碳纤维的硬度会磨损模具与螺杆：原厂特别提示 CF 增强级料筒磨损较大、建议使用双金属螺杆并对模具表面做硬化处理，这是必须照做的工程前提，而不是可选优化。第三，表面纤维裸露会带来外观与装配问题：浇口附近的纤维束会形成可见的痕迹，配合面与密封面上的裸露纤维端部可能刮伤对偶件。这三项约束共同决定了 CZ-1130 的工艺设计空间，也是它与未增强或玻纤增强 PPS 在选型上最本质的差别。

PPS 结晶结构与碳纤维网络的协同机理

把上述三层原理落到微观尺度上，CZ-1130 的性能表现由四个相互关联的机制共同决定。

（1）短时耐热与长期耐热的分离机制。HDT 270 °C 测的是升温过程中的瞬时变形抗力，此时分子链还没来得及充分滑移，材料靠晶区与纤维骨架直接顶住载荷。而长期使用温度 200–220 °C 受蠕变支配：在这个温度区间，PPS 基体的分子链开始持续发生缓慢滑移，而非晶区的载荷被逐步转移到晶区与纤维上，累积到一定量就表现为尺寸的永久变化。工程上应当这样理解：HDT 用来框定"短时能到多高"，长期使用温度用来框定"一直待在多高"，两者不可互相替代。

（2）载荷传递与纤维长度临界值机制。碳纤维增强的效率取决于纤维长度。当纤维长度短于临界值时，两端未能充分锚固，纤维会在基体中直接被拔出，增强效果接近于零；当长度足够时，纤维以两端锚固的方式承担主载荷，基体负责传递剪应力，材料才真正获得高模量与高强度。这解释了为什么加工过程中的过度剪切是有害的：过长的螺杆停留与过高的剪切速率会打断碳纤维，实测强度与模量会明显低于理论值。因此 CZ-1130 的螺杆转速建议区间 50–100 rpm 不是随便给的，它是在"分散充分"与"纤维保留"之间划出的安全带。

（3）导电通路的形成机制。纤维之间的搭接是导电的关键。当纤维在基体中分散良好、彼此距离足够小时，它们会在表面形成连续的网络，电子可以沿网络传导，材料获得 EMI 屏蔽所需的导电性。这解释了一个反直觉现象：分散越好，导电网络越完整，屏蔽效能越高——这与纤维增强体系中"分散越好力学越强"是同一个道理。同时也提醒：EMI 屏蔽性能对成型条件敏感，因为纤维取向分布会直接影响网络在表面的连续性。

（4）化学介质与热氧环境的双重作用机制。在油、溶剂、强酸强碱环境中，PPS 的苯环—硫醚主链保持了骨架完整，所以化学稳定性优异。但在高温长期使用中，材料还面临热氧交联的可能：氧分子在高温下夺走主链上的氢，形成新的交联点，结果是模量略微上升、颜色变深、收缩率发生变化。这个过程对普通制品影响有限，但对尺寸公差要求极高或对颜色有要求的长期件（例如齿轮配合面、外观件），必须把热历史纳入设计，并在成型后做必要的调机与老化验证。

CF 增强 PPS 与其他增强方案的取舍

三、关键性能指标与测试方法

四、应用领域与配方建议

从原厂公开的应用方向看，CZ-1130 落在三个方向：EMI 屏蔽壳体、导电结构件、耐磨齿轮。这三个方向看似分散，但底层需求是同一个：在高温、含化学介质、有电气要求的环境下长期稳定工作。

在 EMI 屏蔽壳体与导电结构件中，CZ-1130 的价值是把"结构件"与"屏蔽件"合并成一个零件。传统做法是金属外壳加塑料内衬，需要额外装配、额外接地、额外考虑两者之间的电搭接与缝隙。用碳纤维增强 PPS 之后，壳体本身兼具刚度、阻燃与导电，可省掉金属件与装配工序。同时本征阻燃特性让这类零件能直接进入有认证要求的环境（例如设备外壳对材料阻燃等级有强制要求的场合），不必再额外做阻燃改性。工程上要注意两点：一是屏蔽效能对成型条件敏感，因为纤维在表面的搭接状态直接决定导电网络完整性，所以批量生产时的浇口位置与保压一致性不能随意改动；二是接地设计要配合接触面的表面状态，碳纤维增强 PPS 表面并非金属，需要设计专门的接地结构或导电涂层方案。

在耐磨齿轮与传动件中，CZ-1130 的优势是把"耐热"与"耐磨"合成了一项。普通工程塑料齿轮在温度升高后，基体软化会直接放大磨损；金属齿轮则要面临润滑、重量与成本问题。CF 增强 PPS 的价值在于：纤维端部作为硬质承载点承受磨损，同时基体在 200 °C 以内仍保持足够刚度支撑齿面。配合设计上要特别关注三点：一是齿面接触应力不得超过纤维网络能有效承载的范围，否则会出现纤维层压溃而非基体磨损的失效模式；二是配合面裸露的纤维端部可能刮伤对偶轴，建议在轴或齿面做必要的硬化与润滑处理；三是齿轮的尺寸精度对冷却条件敏感，结晶与收缩的差异会直接体现为齿距误差。

此外，CZ-1130 也适用于汽车电子、电源与功率模块外壳、连接器骨架与高要求密封件等方向——这些场景共同需要耐化学介质、阻燃与尺寸稳定三项能力。但必须明确指出：原厂公开资料未针对半导体与医疗洁净等特殊行业列出低离子、低析出等专项指标，这类用途必须另行索取专项文件并在洁净环境下验证，不能仅凭通用物性放行。

五、加工工艺与常见问题

加工要点

• 干燥是强制项，不是可选项。原厂建议 PPS 预干燥 120–150 °C / 3–4 小时。PPS 本身吸湿性不高，但微量水分在 300 °C 以上的熔融加工中会引发分子链水解，结果是黏度下降、制品强度衰减、以及最直观的表面出现银丝与气泡。现场必须做两件事：料斗温度维持在 80–120 °C 的恒温状态，以及规定开机后多久内必须用完料。停机超过规定时间必须重新干燥，这一条要写进作业指导书，不能靠师傅记性。
• 螺杆与料筒必须按 CF 增强级配置。原厂明确提示 CF 增强级料筒磨损较大，建议使用双金属螺杆。原因是碳纤维硬度高，在螺杆与机筒之间相当于研磨介质，单金属螺杆会被逐步磨损，而螺杆几何一旦改变，塑化与计量就会漂移，最终表现为批次间尺寸与颜色不稳定。同时建议螺杆转速控制在 50–100 rpm 的低区间，因为过高的剪切速率会打断碳纤维、削弱增强效果，这一点在开机参数设定时容易被忽略。
• 模具表面硬化处理要提前安排。原厂对 CZ 系列的提示是模具磨损较大，建议模具表面硬化处理。碳纤维在注塑压力下会像砂纸一样作用于型腔表面，未经处理的模具在生产到一定件数后会出现型腔镜面度下降、飞边增加、脱模变差。工程上应把模具硬化处理纳入模具开发计划而不是量产前的补救措施，并按产量建立模具保养与磨损检查周期。对精度要求高的齿轮类零件，还应在试模阶段就验证磨损对尺寸精度的影响。
• 温度设定要区分"够塑化"与"够成型"。原厂给出的通用参考是料筒 300–350 °C、喷嘴 310–340 °C、模具 130–160 °C，注射压力 80–150 MPa、保压压力 40–80 MPa。使用时应明确：这组参数是 PPS 特种级的通用参考范围，不是 CZ-1130 的专属曲线。推荐做法是以料筒温度下限起试、靠螺杆剪切效率而非升温来获取塑化，把料温上限留作应对塑化不良的调整手段。模温则应优先取区间上限，因为更高的模温能改善结晶与尺寸稳定性。
• 浇口与保压的一致性直接决定批量品质。碳纤维增强 PPS 的收缩具有明显各向异性，纤维取向分布随浇口位置与流动路径改变，这会让不同批次的翘曲量与尺寸产生波动。因此浇口位置一旦确定就不应随意更改，保压曲线（压力与时间）也必须固化。生产中的纪律是：每次改模都必须重新做首件确认，并记录尺寸数据与纤维流向。对齿轮类零件，建议把齿距与厚度的实测值纳入首件放行的必检项。
• 纤维裸露面的处理要提前规划。浇口附近与浇口末端容易出现纤维束裸露形成的可见痕迹，配合面与密封面上的裸露纤维端部还可能刮伤对偶件。工程上常用两种做法：一是调整浇口位置避开配合面与外观面；二是配合面做机加工或增加后处理，把纤维端部磨平并提高表面光洁度。对于密封类零件，建议单独做密封面配合试验，因为密封面出现划伤后泄漏风险远高于普通外观缺陷。
• 热历史要作为产品特性来管控。PPS 在高温长期使用中可能发生热氧交联，表现为模量上升、颜色变深、收缩率变化。对配合尺寸要求严的齿轮与卡扣，建议在成型后按实际工况做一次温度与时间等效的热老化，复测关键配合尺寸，以老化后的尺寸作为装配基准，而不是拿常温首件尺寸直接上线。此外，换色与清机时要注意残留的高温料在料筒内长时间滞留，这类滞留料的分子量已明显下降，混入新料会拉低整批制品的性能。

常见问题及对策

六、牌号识别与质量判断

在实际的来料与生产环节，CZ-1130 的识别与质量判断需要区分三个层次：包装标识核对、物性指标复核、以及应用端验证。这三个层次缺一不可，只做前两步容易让不合格品流入生产。

第一层是包装与标签核对。应确认包装上标注的品牌（日本油墨 DIC Corporation）、牌号（CZ-1130）、产品系列（DIC PPS 特种系列）、增强相标注（30% CF）四项互相对应，并核对批号、生产日期、净重与包装完整性。这里有一个必须点明的高风险点：CZ-1130 与同系列的其他牌号在外观上是无法区分的——它们都是黑色的增强粒料，肉眼看不出纤维含量差别。一旦混料，轻则性能偏离设计值，重则导致整批制品的耐温与阻燃指标失真。因此必须依靠标签与追溯记录，不能依靠目视。

第二层是基础物性与外观的复核。对粒料应重点观察三项：一是粒型是否均匀、有无异常长的纤维束裸露——明显的纤维束提示分散不良或包装中混入了破碎料；二是断面观察，用切片或断口查看纤维分布是否均匀致密，是否存在明显的团聚与空洞；三是颜色与均匀性，批次之间不应出现明显的色差跳变。同时应索取同批次 COA，核对碳纤维含量、拉伸强度、弯曲模量、灰分与熔体流动速率等关键项。

第三层是应用端验证。物性合格不等于在客户结构上合格。建议在正式量产前完成三项验证：一是首件尺寸与工艺确认，按实际模具验证壁厚、翘曲与关键配合尺寸；二是导电与屏蔽功能验证，EMI 用途必须实测表面电阻与屏蔽效能，不能仅凭材料说明；三是长期工况验证，按实际温度与介质做加速试验，复测尺寸与性能变化。对齿轮类零件，还应在台架上做配对磨损试验，验证齿面与对偶件的匹配情况。

• 包装核对四要素：品牌 日本油墨 DIC Corporation、牌号 CZ-1130、系列 DIC PPS 特种系列、增强相 30% CF，四项必须同时出现且互相对应。
• 系列内牌号区分：CZ 系列不同牌号的增强相与性能侧重不同，且外观均为黑色粒料、无法目视区分，必须靠标签与批号追溯，采购与领用环节建议做扫码或双人核对。
• 粒料外观检查：粒型均匀、无异常长纤维束裸露、无明显杂质与异色点；受潮或包装破损批次不得投产。
• 断面纤维分布检查：切片观察纤维分布是否均匀致密，有无团聚与空洞；密度或分散异常批次需复评。
• 索取 COA：核对碳纤维含量、拉伸强度、弯曲模量、灰分与熔体流动速率这几项关键指标，并与标准样做对比。
• 功能实测不可省略：EMI 屏蔽用途须实测表面电阻与屏蔽效能；齿轮用途须做配对磨损与长期尺寸稳定性验证，不能仅凭通用物性放行。
• 储存与合规复核：确认储存环境干燥、温度受控、包装密封，远离强氧化剂与明火；核对随货 RoHS 与 REACH 合规声明及原厂技术支持文件。

七、包装储运与合规说明

CZ-1130 的储存要求与 PPS 类特种工程塑料的通用要求一致，核心是防潮、防热、防氧化、防光照。PPS 基体本身化学性质稳定，但碳纤维增强粒料在储存条件不当时仍会出现问题。

原厂给出的储存方向是阴凉干燥、避免阳光直射和受潮、保持包装密封、远离强氧化剂、储存温度低于 40 °C，使用前确保充分干燥分散。实务中需要特别注意三点。

第一，碳纤维是吸湿的。纤维表面的无定形碳层与残留上浆会吸附水分，水分在熔融加工时造成的水解与银丝问题，往往与储存环境直接相关。开封后的物料应尽快使用，并保持料斗干燥与恒温。第二，先进先出。现场应建立批次台账，避免长期存放的早期批次与新批次混用，因为不同存放时长的物料在加工稳定性上已产生差异。第三，车间堆放要控制。不宜在配料区长期堆放未使用的整袋物料，搬动与开合会显著提高破袋与受潮的概率。此外，应与氧化性物质、酸碱试剂分开存放，虽然 PPS 耐化学性优异，但包装材料与长期接触条件下仍应避免不必要的风险。

最后提醒一次现场职业防护与洁净要求：碳纤维粒料在投料与破碎环节会产生粉尘，应配合局部排风与防静电措施；若制品最终用于电子或医疗相关场景，还需关注生产环境的粉尘与洁净度管理，避免纤维脱落引入异物。