5-塑胶材料知识

1 塑胶材料知识 CAD ITConsultants Shanghai Co LtdJasonQiuBringyoutomorrow stechnologytoday 2 目录 3 塑料的概念 1 塑料的主要成份是树脂 2 塑料 是由高分子合成树脂 聚合物 为主要成份渗入各种辅助料或添加剂 在特定温度 压力下具有可塑性和流动性 可被模塑成一定形狀 且在一定条件下保持形状不变的材料 3 塑料对电 热 声具有良好的绝缘性 电绝缘性 耐电弧性 保温 隔声 吸音 吸振 消声性能卓越 4 常用原材料的发展历史 9 52 5 塑料分类 按树脂来源方式 天然塑料人工合成塑料按树脂化学结构 热固性塑料热塑性塑料按树脂合成方式 缩聚型合成塑料加聚型合成塑料 按塑料适用范围 1 通用塑料2 工程塑料按塑料是否结晶 非结晶型塑料半结晶型塑料结晶型塑料 6 塑料分类 根据塑料性能及用途 分类 1 通用塑料通用塑料是一种非结构材料 是指那些产量大 用途广 价格低 性能一般的常用塑料 2 工程塑料指在工程技术中用作结构材料的塑料 这类塑料一般具有较高的机械强度 还具有很好的耐磨性 耐腐蚀性 自润滑性及尺寸稳定性等 3 增强塑料在塑料中加入玻璃纤维等填料作为增强材料 以进一步改善塑料的力学性能和电性能 这种新型的复合材料通常称为增强塑料 4 特殊塑料随着高分子材料的发展 许多塑料通过各种措施加以改性和增强 得到具有某些特殊性能的特种塑料 这类塑料有高的耐热性 高的电绝缘性及高耐腐蚀性 如氟塑料 聚酰亚胺塑料 有机硅树脂 环氧树脂等 还包括为某些专门用途而改性制得的导磁塑料 导热塑料 导电塑料 医用塑料等 7 塑料分类 8 1 收缩性塑件自模具中取出冷却到室温后 发生尺寸收缩的特性称收缩性 成形后塑件的收缩称为成形收缩 其大小可用收缩率来表示 2 流动性塑料在一定的温度和压力下填充模具型腔的能力称为流动性 3 热敏性热敏性是指某些热稳定性差的塑料 在料温高和受热时间长的情况下就会产生降解 分解 变色的特性 具有这种特性的塑料叫做热敏性塑料 4 吸水性塑料吸收水分的性质称为吸水性 5 硬化特性硬化特性是热固性塑料特有的性能 专指热固性塑料的交联反应 塑料基本性能 9 塑料基本性能 粘度 定义 流动时的抵抗力粘度会随着剪切率或是温度的提高而降低 MaterialViscosityWater10 110Polymer10 000Glass1020 10 不同的材料需要不同的射出压力不同的材料在粘度上的差异极大 塑料基本性能 粘度对注射压力及锁模力的影响 11 Cp 比热吸热的能力k 热传导率传热的能力冷却时间与热传导系数 密度及比热有关这些性质总和就是材料的热扩散系数 塑料基本性能 热性能 12 P 压力 V 比容 T 温度描述塑胶如何随着压力及温度的变化而发生体积上的变化在充填及保压的阶段 塑胶随着压力的增加而膨胀在冷却的阶段 塑胶随着温度的降低而收缩 PressureIncreases Temperature SpecificVolume 塑料基本性能 PVT 13 当塑料分子链发生整齐排列 形成类似 结晶 状时 称为结晶化材料结晶性越高 表示越容易收缩 塑料基本性能 PVT 14 弹性模数E1和E2分別代表流动方向与垂直流动方向的弹性模数值E值越高 或是E1与E2值相差越小 产品越不容易收缩 也越不容易翘曲变形非结晶性材料的E1及E2值有时相差达数倍添加的材料在E1及E2值的差异越大 产品也越容易翘曲变形 塑料基本性能 弹性模数 15 纤维可增加冲击强度但是添加纤维可能会造成产品翘曲变形 塑料基本性能 添加纤维 16 1 塑料成形方法 1 注射成形 InjectMolding 又称注塑成形 其原理是将颗粒状态或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒中 经过加热熔融塑化成为粘流态熔体 在注射机柱塞或螺杆的高压推动下 以很大的流速通过喷嘴注入模具型腔 经一定时间的保压冷却定型后可保持模具型腔所赋予的形状 然后开模分型获得成形塑件 这样就完成了一次注射工作循环 注射成形是在专门的注射机上进行 2 压塑成形 CompressMolding 又称压缩成形 模压成形 压制成形等 基本原理是将粉状 粒状或片状塑料放在金属模具中加热软化熔融 在压力下充满模具成型 塑料中的高分子产生交联反应而固化转变成为具有一定形状和尺寸的塑料制件 常见塑料成型工艺及加工方法 17 3 挤出成形 ExtrudedMolding 又称挤塑成形 它是使加热或未经加热的塑料借助螺杆的旋转推进力通过模孔连续地挤出 经冷却凝固而成为具有恒定截面的连续成形制品的方法 4 压延成形 MangleMolding 使加热塑化的物料通过一系列相向旋转的辊筒之间 受挤压和延展作用成为平面状连续材料的成形方法 常见塑料成型工艺及加工方法 18 2 塑料加工塑料加工是塑料成形后的再加工 亦称二次加工 是将成形后的塑件通过适当的工艺方法制成制品 1 机械加工即采用钻 磨 铣 车削等机械加工方法的二次加工操作 2 连接加工即采用热熔粘接 焊接 粘接 机械连接等方法 使塑料型材或零件固定在一起的二次加工操作可以将小而简单的构件组合成大而复杂的构件 3 表面处理即对塑料制品表层进行修整和装饰 以改变塑料零件的表面性质 提高其抗老化 耐腐蚀能力的二次加工方法 也可起着色装饰作用 常见塑料成型工艺及加工方法 19 常见塑料性能 ABS ABS丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物化学和物理特性ABS是由丙烯腈 丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成 ABS材料具有超强的易加工性 外观特性 低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度 注塑模工艺条件干燥处理 ABS材料具有吸湿性 要求在加工之前进行干燥处理 建议干燥条件为80 90 下最少干燥2小时 熔化温度 210 280 建议温度 245 模具温度 25 70 模具温度将影响塑件光洁度 温度较低则导致光洁较低 注射压力 500 1000bar 注射速度 中高速度 典型用途汽车 仪表板 工具舱门 车轮盖 反光镜盒等 电冰箱 大强度工具 头发烘干机 搅拌器 食品加工机 割草机等 电话机壳体 打字机键盘 娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等 20 常见塑料性能 PA6 PA6聚酰胺6或尼龙6化学和物理特性PA6的化学物理特性和PA66很相似 但它的熔点较低 工艺温度范围很宽 它的抗冲击性和抗溶解性比PA66要好 但吸湿性也更强 为了提高PA6的机械特性 经常加入各种各样的改性剂 玻璃就是最常见的添加剂 有时为了提高抗冲击性还加入合成橡胶 对于没有添加剂的产品 PA6的收缩率在1 1 5 之间 加入玻璃纤维添加剂可以使收缩率降低到0 3 注塑模工艺条件干燥处理 由于PA6很容易吸收水分 因此加工前的干燥特别要注意 如果湿度大于0 2 建议在80 以上的热空气中干燥16小时 如果材料已经在空气中暴露超过8小时 建议进行105 8小时以上的真空烘干 熔化温度 230 280 对于增强品种为250 280 模具温度 80 90 注射压力 750 1250bar 注射速度 高速 对增强型材料要稍微降低 典型用途由于有很好的机械强度和刚度被广泛用于结构部件 由于有很好的耐磨损特性 还用于制造轴承 21 常见塑料性能 PA66 PA66聚酰胺66或尼龙66化学和物理特性PA66有较高的熔点 是一种半晶体 晶体材料 PA66在较高温度也能保持较强的强度和刚度 在成型后仍然具有吸湿性 为了提高PA66的机械特性 经常加入各种各样的改性剂 玻璃就是最常见的添加剂 有时为了提高抗冲击性还加入合成橡胶 PA66的粘性较低 因此流动性很好 但不如PA6 PA66的收缩率在1 2 之间 加入玻璃纤维添加剂可以将收缩率降低到0 2 1 收缩率在流程方向和与流程方向相垂直方向上相差较大 注塑模工艺条件干燥处理 建议在85 的热空气中干燥处理 如果湿度大于0 2 还需要进行105 12小时的真空干燥 熔化温度 260 290 对玻璃添加剂的产品为275 280 熔化温度应避免高于300 模具温度 80 注射压力 750 1250bar 注射速度 高速 对增强型材料要稍微降低 典型用途PA66更广泛应用于汽车工业 仪器壳体以及其它需要有抗冲击性和高强度要求的产品 22 常见塑料性能 PC PC聚碳酸酯化学和物理特性PC是一种非晶体工程材料 具有特别好的抗冲击强度 热稳定性 光泽度 抑制细菌特性 阻燃特性以及抗污染性 收缩率很低 一般为0 1 0 2 PC有很好的机械特性 但流动特性较差 注塑模工艺条件干燥处理 PC材料具有吸湿性 建议干燥条件为100C 200C 3 4小时 加工前的湿度必须小于0 02 熔化温度 260 340 模具温度 70 120 注射压力 尽可能地使用高注射压力 注射速度 对于较小的浇口使用低速注射 对其它类型的浇口使用高速注射 典型用途电气和商业设备 计算机元件 连接器等 器具 食品加工机 电冰箱抽屉等 交通运输行业 车辆的前后灯 仪表板等 23 常见塑料性能 PMMA PMMA聚甲基丙烯酸甲酯化学和物理特性俗称 有机玻璃 具有优良的光学特性及耐气侯变化特性 白光的穿透性高达92 PMMA制品具有很低的双折射 特别适合制作影碟等 PMMA具有室温蠕变特性 随着负荷加大 时间增长 可导致应力开裂现象 PMMA具有较好的抗冲击特性 注塑模工艺条件干燥处理 PMMA材料具有吸湿性 建议干燥条件为90C 200 2 4小时 熔化温度 240 270 模具温度 35 70 注射速度 中等 典型用途汽车工业 信号灯设备 仪表盘等 医药行业 储血容器等 工业应用 影碟 灯光散射器 日用消费品 饮料杯 文具等 24 常见塑料性能 POM POM聚甲醛化学和物理特性POM是一种坚韧有弹性的材料 即使在低温下仍有很好的抗蠕变特性 几何稳定性和抗冲击特性 POM的高结晶程度导致它有相当高的收缩率 可高达到2 3 5 注塑模工艺条件干燥处理 如果材料储存在干燥环境中 通常不需要干燥处理 熔化温度 190 230 模具温度 80 105 注射压力 700 1200bar 注射速度 中等或偏高的注射速度 典型用途POM具有很低的摩擦系数和很好的几何稳定性 特别适合于制作齿轮和轴承 由于它还具有耐高温特性 因此还用于管道器件 管道阀门 泵壳体 草坪设备等 25 常见塑料性能 PP PP聚丙烯化学和物理特性PP是一种半结晶性材料 它比PE要更坚硬并且有更高的熔点 PP不存在环境应力开裂问题 PP的流动率MFR范围在1 40 PP的收缩率相当高 一般为1 8 2 5 具有优良的抗吸湿性 抗酸碱腐蚀性 抗溶解性 注塑模工艺条件干燥处理 如果储存适当则不需要干燥处理 熔化温度 220 275 模具温度 40 80 建议50 注射压力 可大到1800bar 注射速度 通常 使用高速注塑可以使内部压力减小到最小 如果制品表面出现了缺陷 那么应使用较高温度下的低速注塑 典型用途汽车工业 主要使用含金属添加剂的PP 挡泥板 通风管 风扇等 器械 洗碗机门衬垫 干燥机通风管 洗衣机框架及机盖 冰箱门衬垫等 日用消费品 草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等 26 常见塑料性能 PS PS聚苯乙烯化学和物理特性大多数商业用的PS都是透明的 非晶体材料 PS具有非常好的几何稳定性 热稳定性 光学透过特性 电绝缘特性以及很微小的吸湿倾向 典型的收缩率在0 4 0 7 注塑模工艺条件干燥处理 如果储存适当则不需要干燥处理 如果需要干燥 建议干燥条件为80 2 3小时 熔化温度 180 280 对于阻燃型材料其上限为250 模具温度 40 50 注射压力 200 600bar 注射速度 建议使用快速的注射速度 典型用途产品包装 家庭用品 餐具 托盘等 电气 透明容器 光源散射器 绝缘薄膜等 27 塑料材料的选用 应考虑的适用条件 机械受应力的形式和大小 负荷的形式和时间 抗疲劳要求 允许的变形 超负荷和意外受力情況 抗冲击要求等 热正常的工作温度 最高和最低的工作温度 环境接触溶剂和各种蒸汽的情況 与酸碱等化学反应 吸水情況 受紫外线和环境氧化影响 受砂 雨水侵蚀 受霉菌 微生物影响等情況 毒性阻燃性 色粉 添加剂或分解过程中的毒性 外观透明度 表面光度 色泽的一致和持久性 28 尺寸允许误差和尺寸稳定 重量因素 生产加工工艺的选择 装配方法 修剪和二次加工 质量控制和监督 经济材料成本 模具成本 加工机械成本 辅助设备成本 操作成本 机械维修成本等法规安全规定 阻燃 食品 医药 工业规定 汽车工业 电子工业等 塑料材料的选用 应考虑的适用条件 29 一般结构零件要求 强度和耐热性无特殊要求 一般用来代替钢材或其它材料 批量大 需较高的生产率 成本低 有时对外观有一定的要求 应用 电子零件 电器 机 外壳 文具 日用品 玩具 仪表 紧固件 材料 低压聚乙烯 HDPE 聚氯乙烯 PVC 改性聚苯乙烯 20A 204 ABS 聚丙烯 PP 透明结构件要求 同上 另具良好的透明度 应用 灯罩 仪表镜片 玩具 光学镜片 材料 亚克力 有机玻璃PMMA 改性聚苯乙烯 204 203A 聚碳酸酯 PC GP SAN ABS 聚枫 PTFE F 4 塑料材料的选用 30 耐磨受力传动零件要求 较高的强度 钢性 韧性 耐磨性 耐疲劳性 热稳定性 应用 轴承 齿轮 齿条 蜗轮 凸轮 辊子 联轴器 材料 尼龙 聚甲醛 POM 聚碳酸酯 PC 氯化聚醚 PPO 线性聚酯 聚酚氧 拉伸强度58 8kpa以上 工作温度80 120 减磨自润滑零件要求 受力较小 运动速度较快 需低摩擦系数 高耐磨性