塑膠材料的選用專題講座
迄今為止,已見報道的樹脂種類達到上萬種,實現工業化生產的也不下千余種。塑料材料的選用就是在眾多的樹脂品種中,選擇一個合適的品種。初看起來,可供我們選擇的塑料品種太多,有眼花繚亂的感覺。但實際上并不是所有的樹脂品種都獲得了具體應用。我們所指的塑料材料的選用,并不是漫無邊際的選擇,而是在常用的樹脂品種中選用。
塑料材料的選用原則:
一.塑膠材料的適應性;
1.各種材料的性能比較;
2.不宜選用塑料的條件;
3.選 用塑料的適宜條件。
二.塑料制品的使用性能
1.塑料制品的使用條件
a.塑料制品的受力情況;
b.塑料制品的電性能;
c.塑料制品的尺寸精度要求；
d.塑料制品的滲透性要求;
e.塑料制品的透明性要求;
f.塑料制品的外觀要求。
2.塑料制品的使用環境
a.環境溫度;
b.環境濕度;
c.接觸介質;
d.環境的光、氧及輻射.
三.塑料的加工性能
1.塑料的可加工性;
2.塑料的加工成本;
3.塑料加工的廢料.
四.塑料制品的成本
1.塑料原料的價格;
2.塑料制品的使用壽命;
3.塑料制品的維護費用.
五.塑料原料的來源。
在實際選用過程中,有些樹脂在性能上十分接近,難分伯仲。究竟選擇哪一種更為合適?需要多方考慮、反復權衡,才可以確定下來。因此說塑膠材料的選用是一項十分復雜的工作,可遵循的規律并不十分明顯。有一點需提醒大家特別注意,從各種書刊上引用的塑料材料性能數據,都是在特定條件下測定的,這些條件可能與實際工作狀態差別較大。如不吻合則要將所引數據轉換成實際使用條件下的性能或按實際條件重新測定。
面對一個要開發制品的設計圖紙,選材應遵循如下步驟。
首先要確定這個產品是否可選用塑料材料制造；其次,如果確定可用塑料材料來制造,究竟選用那種塑料材料是進一步需要考慮的因素。(按上述選用原則考慮)
根據產品精度選擇塑料材料:
不同塑料材料對應的產品精度
精度等級 可用塑料材料品種
1級 無
2級 無
3級 PS ABS PMMA PC PSF PPO PF AF EP UP F4 UHMW
PE 30%GF增強塑料等,其中以30%GF增強塑料的精度最高.
4級 PA類 氯化聚醚 HPVC等
5級 POM PP HDPE等
6級 SPVC LDPE LLDPE等
衡量塑料制品耐熱性能好壞的指標有熱變形溫度 馬丁耐熱溫度和維卡軟化點三種,其中以熱變形溫度最為常用.
常用塑料的耐熱性能(未經改性的)
熱變形溫度----------維卡軟化點 ------------馬丁耐熱
HDPE -----------------80-------------------------120 ------------------------\
LDPE-------------------50--------------------------95--------------------------\
EVA---------------------\---------------------------- 64-------------------------\
PP........................102........................110........................\
PS........................85............................105..................... \
PMMA...................100..........................120...................... \
PTFE.....................260..........................110.......................\
ABS.......................86...........................160......................75
PSF.......................185..........................180.....................150
POM.......................98............................141.....................55
PC.........................134.............................153...................112
PA6.......................58..............................180....................48
PA66......................60..............................217................... 50
PA1010..................55..............................159.....................44
PET........................70..............................\........................80
PBT........................66..............................177....................49
PPS........................240.............................\........................102
PPO.......................172..............................\........................110
PI...........................360........................... 300..................... \
LCP........................315..............................\ .........................\
耐熱塑料的選用原則:
1.考慮耐熱性高低
a.滿足耐熱性即可,不要選擇太高,太高會造成成本的提高；
b.盡可能選用通用塑料改性。耐熱類塑料大都屬于特種塑料類,
其價格都很高;而通用類塑料的價格都比較低；
c.盡可能選用耐熱改性幅度大的通用塑料。
2.考慮耐熱環境因素
a.瞬時耐熱性和長期耐熱性;
b.干式耐熱或濕式耐熱;
c.耐介質腐蝕性;
d.有氧耐熱或無氧耐熱;
e.有載耐熱和無載耐熱.
大家一定對上面的溫度覺得奇怪,怎么PA PBT料的熱變形溫度那么低呢?
其實PA PBT如果不進行耐熱改性,其耐熱性能是很差的.
下面具體介紹一些塑料經耐熱改性后的耐熱性能對比例子.
一.塑料的填充耐熱改性:在所有填料中,除有機料外,大部分無機礦物填料
都可明顯提高塑料的耐熱溫度.常用的耐熱填料有:碳酸鈣 滑石粉 硅灰石
云母 鍛燒陶土 鋁礬土及石棉等. 且填料的粒度越小,改性效果越好.
a.納米級填料:
PA6填充5%納米蒙脫土,其熱變形溫度可由70度提高到150度
PA6填充10%納米海泡石,其熱變形溫度可由70度提高到160度
PA6填充5%合成云母,其熱變形溫度可由70度提高到145度
b.常規填料:
PBT填充30%滑石粉,其熱變形溫度可由55度提高到150度
PBT填充30%云母,其熱變形溫度可由55度提高到162度
二.塑料的增強耐熱改性
用增強改性的方法提高塑料的耐熱性效果比填充還好,常用的耐熱纖維主要有:石棉纖維 玻璃纖維 碳纖維 晶須 聚
1.結晶型樹脂經30%玻璃纖維增強耐熱改性.
PBT的熱變形溫度由66度提高到210度.
PET的熱變形溫度由98度提高到238度.
PP的熱變形溫度由102度提高到149度.
HDPE的熱變形溫度由49度提高到127度.
PA6的熱變形溫度由70度提高到215度.
PA66的熱變形溫度由71度提高到255度.
POM的熱變形溫度由110度提高到163度.
PEEK的熱變形溫度由230度提高到310度.
2.非結晶樹脂經30%玻璃纖維增強耐熱改性.
PS的熱變形溫度由93度提高到104度.
PC的熱變形溫度由132度提高到143度.
AS的熱變形溫度由90度提高到105度.
ABS的熱變形溫度由83度提高到110度.
PSF的熱變形溫度由174度提高到182度.
MPPO的熱變形溫度由130度提高到155度.
三.塑料共混耐熱改性
塑料共混提高耐熱性即在低熱樹脂中混入高耐熱性樹脂從而提高其耐熱性.
這種方法雖然耐熱性提高幅度不如添加耐熱改性高,但其優點是在提高耐
熱性同時基本不影響其原有其他性能.如:
ABS/PC 熱變形溫度可由93度提高到125度
ABS/PSF(20%) 熱變形溫度可達115度
HDPE/PC(20%) 維卡軟化點可由124度提高到146度.
PP/CaCo3/EP 熱變形溫度可由102度提高到150度
四.塑料交聯耐熱改性
塑料交聯提高耐熱性常用于耐熱管材和電纜方面.如:
1.HDPE經過硅烷交聯處理后,其熱變形溫度可由原來的70度增加到90~110度.
2.PVC經過交聯后,其熱變形溫度可由原來的65度增加到105度.
應大家的要求來點實例用料
透明塑料的具體選用
一.日用透明類材料:
1.透明膜類:包裝用PE PP PS PVC及PET等,農用PE PVC及PET等;
2.透明片 板類:用PP PVC PET PMMA及PC等;
3.透明管類:用PVC PA等
4.透明瓶類:用PVC PET PP PS及PC等.
二.照明器材類材料:主要用作燈罩,常用PS 改性PS AS PMMA及PC等
三.光學儀器類材料
1.硬質鏡體主要用CR-39和J.D兩種
2.隱形眼鏡常用HEMA
四.玻璃類材料
1.交通玻璃常用PMMA和PC兩種
2.建筑玻璃常用PVF和PET.
五.太陽能材料:常用PMMA PC GF-UP FEP PVF及SI等
六.光纖材料:芯層用PMMA或PC,包覆層為含氟烯烴聚合物 含氟甲基丙烯酸甲酯類
七.光盤材料:常用PC PMMA
八.透明封裝材料
表面增硬的PMMA FEP EVA EMA PVB等
不同用途的殼體具體選料:
1.電視機殼體:小型的選改性PP;中型的選改性PP HIPS
ABS及PVC/ABS合金; 大型的選ABS.
2.電冰箱的門膽和內膽:常用HIPS板 ABS板及HIPS/ABS復合板
目前以ABS為主,只有海爾冰箱用改性HIPS.
3.洗衣機:內桶和蓋板等常用PP,少量用PVC/ABS合金.
4.空調器:用增強ABS AS PP
5.電風扇:用ABS AS GPPS
6.吸塵器:用ABS HIPS 改性PP
7.電熨斗:非耐熱型用改性PP,耐熱用ABS PC PA PBT等
8.微波爐和電飯煲:非耐熱用改性PP和ABS;耐熱型用PES PEEK PPS LCP等
9.收音機 錄音機 錄像機:用ABS HIPS等
10.電話機:用ABS HIPS 改性PP PVC/ABS等.
我國以ABS為主,美國以PVC/ABS為主.
常用透明塑料的特性及注塑工藝
透明塑料必須有高透明度，一定的強度和耐磨性，能抗沖擊，耐熱件要好，耐化學性要優，吸水率要小，只有這樣才能在使用中能滿足透明度的要求而長久不變，常用的透明塑料有:
1.聚甲基丙烯酸甲酯（即俗稱亞加力或有機玻璃，代號PMMA）,
2.聚碳酸酯（代號 PC）,
3.聚對苯二甲酸乙二醇脂（代號 PET）,
4.透明尼龍,
5.AS（丙烯睛一苯 乙烯共聚物）,
6.聚砜（代號PSF）.
1)性能比較
材料\性能 透明度J/m2 熱形溫度℃ 收縮率
PMMA 92 95 0.5
PC 90 137 0.6
PET 86 120 2
般要求的制品仍以選用PMMA為主，而PET由于要經過拉伸才能得到好的機械性能，所以多在包裝、容器中使用。
2)注塑過程中工藝特性
i.PMMA的工藝特性
PMMA粘度大，流動性稍差，因此必須高料溫、高注射壓力注塑才行，其中注射溫度的影響大于注射壓力，但注射壓力提高，有利于改善產品的收縮率。注射溫度范圍較寬，熔融溫度為160℃，而分解溫度達270℃，因此料溫調節范圍寬，工藝性較好。故改善流動性，可從注射溫度著手。沖擊性差，耐磨性不好，易劃花，易脆裂，故應提高模溫，改善冷凝過程，去克服這些缺陷。
ii.PC的工藝特性
PC粘度大，融料溫度高，流動性差，回此必須以較高溫度注塑(270－320T之間)，相對來說料溫調節范圍較窄，工藝性不如PMMA。注射壓力對流動性影響較小，但因粘度大，仍要較大注射壓力，相應為了防止內應力產生，保壓時間要盡量短。收縮率大，尺寸穩定，但產品內應力大，易開裂，所以宜用提高溫度而不是壓力去改善流動性，并且從提高模具溫度，改善模具結構和后處理去減少開裂的可能。當注射速度低時，澆口處易生波紋等缺陷，放射咀溫度要單獨控制，模具溫度要高，流道、澆口阻力要小。
iii.PET的工藝特性
PET成型溫度高，且料溫調節范圍窄（260－300℃），但熔化后，流動性好，故工藝性差，且往往在射咀中要加防延流裝置。機械強度及性能注射后不高，必須通過拉伸工序和改性才能改善性能。模具溫度準確控制，是防止翹曲。變形的重要回素，回此建議采用熱流道模具。模具溫度官高，否則會引起表面光澤差和脫模回難。
3)透明塑料件的缺陷和解決辦法
i.銀紋：由充模和冷凝過程中，內應力各向異性影響，垂直方向產生的應力，使樹脂發生流動上取向，而和非流動取向產生折光率不同而生閃光絲紋，當其擴展后，可能使產品出現裂紋。除了在注塑工藝和模具上注意外，最好產品作退火處理。如PC料可加熱到160℃以上保持3－5分鐘，再自然冷卻即可。
ii.氣泡：由于樹脂內的水氣和其他氣體排不出去，或因充模不足，冷凝表面又過快冷凝而形成“真空泡”。
iii.表面光澤差：主于模具粗糙度大，另一方面冷凝過早，使樹脂不能復印模具表面的狀態，所有這些都使其表面產牛微小凹凸不平，而使產品失去光澤。
iv.震紋：是指從直澆口為中 心形成的密集波紋，其原因因熔體粘度過大，前端料已在型腔冷凝，后來料又沖破此冷凝面，而使表面出現震紋。
v.泛白,霧暈：主要由于在空氣中灰塵落入原料中或原料含水量太大而引起的。
vi.白煙,黑點：主要由于塑料在機筒內，因局部過熱而使機筒樹脂產生分解或變質而形成
BMC是不常用的塑料,中文名:塊狀模塑料。
我要做一加熱的產品，用來蒸煮食物，有溫控105度，用什么塑料最經濟，最安全？
建議用PP料
塑膠受力制品用原料選用的一般原則
1.拉伸強度 彎曲強度及模量:這幾種性能較好的塑料品種有 POM PA PC PPO
PSF及PI等,以及相應的玻璃纖維增強材料和PET PBT PP等的玻璃纖維增強
材料.
2.沖擊強度:以PC為最好,POM PPO PSF等次之,PP HPVC PA6 PA66 氯化聚醚
等品種的低溫脆性大.
3.耐蠕變性:熱固性塑料的耐蠕變性能好于熱塑性塑料.熱塑性塑料中PC PPO
PSF PI及PAR的蠕變性較好,而ABS PA HPVC POM的耐蠕變性不好.
4.耐疲勞性:幾種塑料的耐疲勞性大小為 POM>PBT PET>PA66>PA6>PP,
純PC的耐蠕變性不好,但玻璃纖維增強后可大幅度增高,接近POM.
5.尺寸穩定性 PC PPO PSF PI PAR PES PPS的尺寸穩定性好,可適用于三級
以上精度的塑料制品選用;而PA POM以及高結晶性塑料的尺寸穩定性都
不高,只適用于五級以下精度的塑料制品選用.
上述塑料品種在進行增強改性后,相關性能都有明顯的改善.其中拉伸強度
彎曲強度 模量 耐蠕變性 耐疲勞性及尺寸精度都大幅度甚至成倍增加.如POM
PA PPO PC PET PBT PP PSF PPS等塑料用30%玻璃纖維增強后,其拉伸強度
都增加一倍以上,原來不屬于工程塑料的PP PET PBT經增強后可變成工程塑料;
再如PA經30%玻璃纖維增強后,其耐蠕變性提高四倍;又如PC經30%玻璃纖維
增強后,其耐蠕變性提高5~7倍,耐疲勞性提高5倍.因此,在選材時要注意有的
塑料品種雖純樹脂性能達不到要求,但改性后有可能完全滿足需要.
對有的受力制品除上述性能外,還要考慮耐熱性 耐磨性 摩擦性 熱膨脹系數
自潤性及環境適應性(耐腐蝕性 耐應力開裂性 耐老化性)等性能.
