Выбор пластмассового материала

В современном быстро развивающемся промышленном мире пластиковые материалы стали незаменимым компонентом благодаря своим превосходным характеристикам и широкому спектру применения. Они не только повсеместно распространены в повседневной жизни, но и играют решающую роль во многих областях, таких как высокотехнологичные отрасли, медицинское оборудование, автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность и другие. Благодаря постоянному развитию материаловедения разнообразие и характеристики пластиковых материалов постоянно растут, предоставляя инженерам и дизайнерам все больше возможностей выбора и задач. Как выбрать наиболее подходящий пластиковый материал из множества вариантов для конкретного применения, стал сложной, но важной проблемой. Целью этой статьи является предоставление комплексного руководства, которое поможет читателям понять основные свойства пластиковых материалов, методы обработки, требования к производительности, и как они влияют на производительность и стоимость конечного продукта. Мы обсудим химические и физические характеристики различных пластиковых материалов, проанализируем их эффективность в различных условиях окружающей среды и применения, а также дадим практические советы по выбору. Углубляясь в процесс выбора пластиковых материалов, мы надеемся помочь читателям принимать обоснованные решения на этапе проектирования и разработки продукции, обеспечивая надежность, долговечность и экономическую эффективность продукции. После этого предисловия мы отправимся в путешествие. в мир пластиковых материалов, изучая их секреты и учась применять эти знания в практическом дизайне изделий. Независимо от того, являетесь ли вы опытным инженером или новичком в области материаловедения, мы надеемся, что эта статья предоставит вам ценную информацию и вдохновение. Давайте вместе начнем это путешествие, чтобы раскрыть тайны выбора пластикового материала.

Выбор пластикового материала

На сегодняшний день известно более десяти тысяч типов смол, тысячи из которых производятся промышленным способом. Выбор пластиковых материалов предполагает выбор подходящего сорта из огромного множества типов смол. На первый взгляд, множество доступных разновидностей пластика могут быть ошеломляющим. Однако не все типы смол широко применяются. Выбор пластиковых материалов, о которых мы говорим, не является произвольным, а фильтруется в пределах обычно используемых типов смол.

Принципы выбора пластикового материала:

I. Адаптивность пластиковых материалов

• Сравнительные характеристики различных материалов;

• Условия, не подходящие для выбора пластика;

• Условия, подходящие для выбора пластика.

II.Производительность пластиковых изделий

Условия использования пластиковых изделий:

а. Механические нагрузки на пластиковые изделия;

б.Электрические свойства изделий из пластмасс;

c.Требования к точности размеров пластиковых изделий;

d. Требования к проницаемости пластиковых изделий;

e. Требования к прозрачности пластиковых изделий;

е. Требования к внешнему виду пластиковых изделий.

Условия использования пластиковых изделий:

а. Температура окружающей среды;

б. Влажность окружающей среды;

c.Связаться со СМИ;

d.Свет, кислород и радиация в окружающей среде.

III.Производительность обработки пластмасс

• Технологичность пластмасс;

• Затраты на переработку пластмасс;

• Отходы, образующиеся при переработке пластмасс.

IV.Стоимость пластиковых изделий

• Цена пластикового сырья;

• Срок службы пластиковых изделий;

• Затраты на обслуживание пластиковых изделий.

В реальном процессе выбора некоторые смолы имеют очень схожие свойства, что затрудняет выбор. Какой из них выбрать более подходящий, требует многогранного рассмотрения и многократного взвешивания, прежде чем можно будет принять решение. Таким образом, выбор пластиковых материалов является очень сложным. Задача, и нет никаких очевидных правил, которым нужно следовать. Следует отметить, что данные о производительности пластиковых материалов, приведенные в различных книгах и публикациях, измерены в конкретных условиях, которые могут значительно отличаться от реальных условий работы.

Шаги выбора материала:

При наличии проектных чертежей разрабатываемого продукта выбор материала должен следовать следующим шагам:

• Во-первых, определите, можно ли изготовить изделие с использованием пластиковых материалов;

• Во-вторых, если будет установлено, что пластмассовые материалы могут использоваться для производства, то следующим фактором, который следует учитывать, станет выбор пластикового материала.

Выбор пластиковых материалов в зависимости от точности изделия:

Прецизионные сорта Доступные разновидности пластиковых материалов

1 Нет

2 Нет

3 PS, ABS, PMMA, PC, PSF, PPO, PF, AF, EP, UP, F4, UHMW, PE Пластики, армированные 30%GF (пластики, армированные 30%GF, обладают высочайшей точностью)

4 типа PA, хлорированный полиэфир, HPVC и т. д.

5 ПОМ, ПП, ПЭВП и т. д.

6 СПВХ, ПЭВД, ЛПЭНП и т.д.

Показатели для измерения термостойкости изделий из пластмасс:

Обычно используемыми показателями являются температура теплового отклонения, температура термостойкости Мартина и температура размягчения по Вика, причем наиболее часто используемая температура теплового отклонения.

Характеристики термостойкости обычных пластиков (немодифицированных):

Материал Тепловая деформация Температура размягчения по Вика Температура термостойкости по Мартину

ПНД 80℃ 120℃ -

ПВД 50℃ 95℃ -

ЕВА - 64℃ -

ПП 102℃ 110℃ -

ПС 85℃ 105℃ -

ПММА 100℃ 120℃ -

ПТФЭ 260℃ 110℃ -

АБС 86℃ 160℃ 75℃

ПСФ 185℃ 180℃ 150℃

ПОМ 98℃ 141℃ 55℃

ПК 134℃ 153℃ 112℃

ПА6 58℃ 180℃ 48℃

ПА66 60℃ 217℃ 50℃

ПА1010 55℃ 159℃ 44℃

ПЭТ 70℃ - 80℃

ПБТ 66℃ 177℃ 49℃

ППС 240℃ - 102℃

ППО 172℃ - 110℃

ПИ 360℃ 300℃ -

ЛКП 315℃ - -

Принципы выбора термостойких пластиков:

• Учитывайте уровень термостойкости:

a. Соблюдайте требования к термостойкости, не выбирая слишком высоких значений, так как это может увеличить затраты;

b. Предпочтительно использовать модифицированные обычные пластики. Жаростойкие пластики в основном относятся к специальным пластикам, которые дороги; обычные пластики относительно дешевле;

в. Предпочтительно использовать обычные пластмассы с большим запасом термостойкости.

• Учитывайте факторы окружающей среды, связанные с термостойкостью:

а. Мгновенная и долгосрочная термостойкость;

b.Dry и влажная термостойкость;

c.Сопротивление средней коррозии;

d.Кислородная и бескислородная термостойкость;

e.Нагруженная и разгруженная термостойкость.

Модификация термостойкости пластмасс:

Заполненная модификация термостойкости:

Большинство неорганических минеральных наполнителей, за исключением органических материалов, могут значительно улучшить температуру термостойкости пластмасс. К распространенным термостойким наполнителям относятся: карбонат кальция, тальк, кремнезем, слюда, обожженная глина, оксид алюминия и асбест. Чем меньше размер частиц наполнитель, тем лучше эффект модификации.

• Нанонаполнители:

• PA6, наполненный 5% наномонтмориллонитом, температура теплового отклонения может быть повышена с 70°C до 150°C;

• PA6 наполнен 10% нанопенкой, температура теплового отклонения может быть повышена с 70°C до 160°C;

• PA6 наполнен 5% синтетической слюды, температура теплового отклонения может быть повышена с 70°C до 145°C.

• Обычные наполнители:

• ПБТ с наполнением 30% талька, температура теплового отклонения может быть увеличена с 55°C до 150°C;

• ПБТ, наполненный 30% слюды, температура теплового отклонения может быть повышена с 55°C до 162°C.

Модификация усиленной жаростойкости:

Повышение термостойкости пластмасс за счет модификации армирования даже более эффективно, чем наполнение. Обычные термостойкие волокна в основном включают: асбестовое волокно, стекловолокно, углеродное волокно, усики и поли.

• Кристаллическая смола, армированная 30% стекловолокном для модификации термостойкости:

• Температура теплового отклонения ПБТ повышена с 66°C до 210°C;

• Температура теплового отклонения ПЭТ увеличена с 98°C до 238°C;

• температура теплового отклонения ПП повышена со 102°С до 149°С;

• Температура теплового отклонения HDPE повышена с 49°C до 127°C;

• Температура теплового отклонения PA6 повышена с 70°C до 215°C;

• Температура теплового отклонения PA66 повышена с 71°C до 255°C;

• Температура теплового отклонения ПОМ повышена со 110°С до 163°С;

• Температура теплового отклонения PEEK повышена с 230°C до 310°C.

• Аморфная смола, армированная 30% стекловолокном для модификации термостойкости:

• температура теплового прогиба ПС повышена с 93°С до 104°С;

• Температура теплового отклонения ПК повышена со 132°С до 143°С;

• Температура теплового отклонения АС повышена с 90°С до 105°С;

• Температура теплового отклонения ABS повышена с 83°C до 110°C;

• Температура теплового отклонения PSF повышена со 174°C до 182°C;

• Температура теплового отклонения MPPO повышена со 130°C до 155°C.

Модификация термостойкости для смешивания пластмасс

Смешивание пластмасс для повышения термостойкости предполагает включение высокотермостойких смол в низкотермостойкие смолы, тем самым увеличивая их термостойкость. Хотя улучшение термостойкости не так значительно, как достигаемое за счет добавления термостойких модификаторов, преимущество состоит в том, что существенно не влияет на исходные свойства материала, одновременно повышая термостойкость.

• ABS/PC: температура теплового отклонения может быть увеличена с 93°C до 125°C;

• ABS/PSF(20%): температура теплового отклонения может достигать 115°C;

• ПЭВП/ПК(20%): температура размягчения по Вика может быть увеличена со 124°C до 146°C;

• PP/CaCo3/EP: Температура теплового отклонения может быть увеличена со 102°C до 150°C.

Модификация термостойкости пластиковой сшивки

Сшивка пластмасс для улучшения термостойкости обычно используется в термостойких трубах и кабелях.

• ПЭВП: после обработки силаном сшивания его температура теплового отклонения может быть увеличена с исходных 70°C до 90-110°C;

• ПВХ: после сшивки его температура теплового отклонения может быть увеличена с исходных 65°C до 105°C.

Особый выбор прозрачного пластика

I. Ежедневное использование прозрачных материалов:

• Прозрачная пленка: в упаковке используются полиэтилен, полипропилен, полистирол, ПВХ, ПЭТ и т. д., в сельском хозяйстве используется полиэтилен, ПВХ, ПЭТ и т. д.;

• Прозрачные листы и панели: используйте ПП, ПВХ, ПЭТ, ПММА, ПК и т. д.;

• Прозрачные трубки: используйте ПВХ, ПА и т. д.;

• Прозрачные бутылки: используйте ПВХ, ПЭТ, ПП, ПС, ПК и т. д.

II.Материалы осветительного оборудования:

В основном используется в качестве абажуров, обычно используется PS, модифицированный PS, AS, PMMA и ПК.

III.Материалы оптических инструментов:

• Твердые линзы: в основном используются CR-39 и JD;

• Контактные линзы: Обычно используйте HEMA.

IV.Стеклоподобные материалы:

• Автомобильное стекло: обычно используют ПММА и ПК;

• Архитектурное стекло: обычно используют ПВФ и ПЭТ.

Материалы V.Солнечной энергии:

Обычно используется ПММА, ПК, GF-UP, FEP, PVF, SI и т. д.

VI.Материалы оптического волокна:

В основном слое используется ПММА или ПК, а облицовочный слой представляет собой фторолефиновый полимер типа фторированного метилметакрилата.

VII.Материалы на компакт-диске:

Обычно используются ПК и ПММА.

VIII.Прозрачные герметизирующие материалы:

Поверхностно-закаленный ПММА, ФЭП, ЭВА, ЭМА, ПВБ и т. д.

Специальный выбор материала для корпусов различного назначения

• Корпуса телевизоров:

• Малый размер: Модифицированный ПП;

• Средний размер: модифицированные сплавы ПП, УПС, АБС и ПВХ/АБС;

• Большой размер: АБС-пластик.

• Облицовки дверей и внутренние облицовки холодильника:

• Обычно используются плиты HIPS, плиты ABS и композитные плиты HIPS/ABS;

• В настоящее время основным материалом является АБС-пластик, только в холодильниках Haier используется модифицированный HIPS.

• Стиральные машины:

• Внутренние ведра и крышки в основном изготовлены из полипропилена, в небольшом количестве используются сплавы ПВХ/АБС.

• Кондиционеры:

• Используйте усиленный ABS, AS, PP.

• Электрические вентиляторы:

• Используйте ABS,AS,GPPS.

• Пылесосы:

• Используйте ABS,HIPS,модифицированный полипропилен.

• Железо:

• Нетермостойкий: Модифицированный ПП;

• Термостойкий: АБС, ПК, ПА, ПБТ и т. д.

• Микроволновые печи и рисоварки:

• Нетермостойкий: модифицированный ПП и АБС;

• Термостойкий: PES, PEEK, PPS, LCP и т. д.

• Радиоприемники, магнитофоны, видеомагнитофоны:

• Используйте ABS,HIPS и т. д.

• Телефоны:

• Используйте ABS, HIPS, модифицированный ПП, ПВХ/АБС и т. д.