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迄今為止,已見報道的樹脂種類達到上萬種,實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)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(yīng)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(yīng)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(huán)境
a.環(huán)境溫度;
b.環(huán)境濕度;
c.接觸介質(zhì);
d.環(huán)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.塑料加工的廢料處理.
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(fù)權(quán)衡,才可以確定下來。因此說塑膠材料的選用是一項十分復(fù)雜的工作,可遵循的規(guī)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(shù)據(jù),都是在特定條件下測定的,這些條件可能與實際工作狀態(tài)差別較大。如不吻合則要將所引數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(fā)制品的設(shè)計圖紙,選材應(yīng)遵循如下步驟。
首先要確定這個產(chǎn)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。
根據(jù)產(chǎn)品精度選擇塑料材料: 不同塑料材料對應(yīng)的產(chǎn)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、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、維卡軟化點和馬丁耐熱溫度三種,其中以熱變形溫度最為常用. 從下表中可以看出，塑料的最高使用溫度一般不超過400°C，而且大多數(shù)塑料的使用溫度都在100到260°C范圍內(nèi)；只有不熔聚酰亞胺、液晶聚合物、聚苯酯（AP）、聚苯并咪唑（PBI）、聚硼二苯基硅氧烷（PBP）的熱變形溫度可大于300°C。因此，如果使用環(huán)境的溫度長時間超過400°C，幾乎沒有塑料材料可供選用；如果使用環(huán)境的溫度短期超過400°C，甚至達到500°C以上，并且無較大的負荷，有些耐高溫塑料可短時使用。不過以碳纖維、石墨或玻璃纖維增強的酚醛等熱固性塑料很特別，雖然其長期耐熱溫度不到200°C，但其瞬時可耐上千度高溫，可用作耐燒蝕材料，用于導(dǎo)彈外殼及宇宙飛船面層材料。
常用塑料的耐熱性能(未經(jīng)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(huán)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.耐熱介質(zhì)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(jīng)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%納米硅灰石,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(guī)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
1.結(jié)晶型樹脂經(jīng)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.
PA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(jié)晶樹脂經(jīng)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(yōu)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(lián)耐熱改性 塑料交聯(lián)提高耐熱性常用于耐熱管材和電纜方面.如: 1.HDPE經(jīng)過硅烷交聯(lián)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(jīng)過交聯(lián)后,其熱變形溫度可由原來的65度增加到105度.
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(nóng)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(xué)儀器類材料：
1.硬質(zhì)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(nèi)膽:常用HIPS板 ABS板及HIPS/ABS復(fù)合板
目前以ABS為主,只有海爾冰箱用改性HIPS.
3.洗衣機:內(nèi)桶和蓋板等常用PP,少量用PVC/ABS合金.
4.空調(diào)器:用增強ABS、AS、PP
5.電風(fēng)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，耐熱性要好，耐化學(xué)性要優(yōu)，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（即俗稱亞克力或有機玻璃，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 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
一般要求的制品仍以選用PMMA為主，而PET由于要經(jīng)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(chǎn)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(diào)節(jié)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(yīng)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，因此必須以較高的料筒溫度注塑(250－320˚C之間)，相對來說料溫調(diào)節(jié)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(yīng)為了防止內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生，保壓時間要盡量短。收縮率大，尺寸穩(wěn)定，但產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)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(jié)構(gòu)和后處理去減少開裂的可能。當(dāng)注射速度低時，澆口處易產(chǎn)生波紋等缺陷，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，且料筒溫度調(diào)節(jié)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。模具溫度要高，否則會引起表面光澤差和脫模回難。
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