Выбор пластмассового материала

В быстро развивающемся современном промышленном ландшафте пластмассовые материалы стали незаменимым компонентом благодаря своим превосходным характеристикам и широкому спектру применений. Они не только повсеместны в повседневной жизни, но и играют решающую роль во многих областях, таких как высокотехнологичные отрасли, медицинское оборудование, автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность и другие. С непрерывным развитием материаловедения разнообразие и характеристики пластмассовых материалов постоянно растут, предоставляя инженерам и дизайнерам больше возможностей и задач. Как выбрать наиболее подходящий пластмассовый материал из множества вариантов для конкретного применения, стало сложным, но критически важным вопросом. Эта статья направлена на то, чтобы предоставить исчерпывающее руководство, которое поможет читателям понять основные свойства пластмассовых материалов, методы обработки, требования к производительности и то, как они влияют на производительность и стоимость конечного продукта. Мы обсудим химические и физические характеристики различных пластмассовых материалов, проанализируем их характеристики в различных условиях окружающей среды и применения, а также предложим практические советы по выбору. Углубляясь в процесс выбора пластмассовых материалов, мы надеемся помочь читателям принимать обоснованные решения на этапе проектирования и разработки продукта, обеспечивая надежность, долговечность и экономическую эффективность продуктов. После этого предисловия мы отправимся в путешествие в мир пластмассовых материалов, исследуя их секреты и учась применять эти знания на практике при проектировании 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 пластмассовых материалов.

На сегодняшний день сообщается о более чем десяти тысячах типов смол, тысячи из которых производятся промышленно. Выбор пластмассовых материалов предполагает выбор подходящего сорта из огромного множества типов смол. На первый взгляд, множество доступных разновидностей пластмасс может показаться ошеломляющим. Однако не все типы смол широко применяются. Выбор пластмассовых материалов, о котором мы говорим, не является произвольным, а фильтруется в рамках широко используемых типов смол.

• Сравнительные характеристики различных материалов;
• Условия, не подходящие для выбора пластмасс;
• Условия, подходящие для выбора пластмасс.

1. Механическое напряжение пластмассовых изделий;
2. Электрические свойства пластмассовых изделий;
3. Требования к точности размеров пластмассовых изделий;
4. Требования к проницаемости пластмассовых изделий;
5. Требования к прозрачности пластмассовых изделий;
6. Требования к внешнему виду пластмассовых изделий.

1. Температура окружающей среды;
2. Влажность окружающей среды;
3. Контактная среда;
4. Свет, кислород и радиация в окружающей среде.

• Технологичность пластмасс;
• Затраты на переработку пластмасс;
• Отходы, образующиеся при переработке пластмасс.

• Цена пластмассового сырья;
• Срок службы пластмассовых изделий;
• Затраты на обслуживание пластмассовых изделий.

В процессе фактического выбора некоторые смолы имеют очень похожие свойства, что затрудняет выбор. Какой из них выбрать, более уместно, требует многогранного рассмотрения и повторного взвешивания, прежде чем будет принято решение. Поэтому выбор пластмассовых материалов — очень сложная задача, и здесь нет очевидных правил. Следует отметить, что данные о характеристиках пластмассовых материалов, цитируемые из различных книг и публикаций, измеряются в определенных условиях, которые могут существенно отличаться от фактических рабочих условий.

Столкнувшись с чертежами разрабатываемого продукта, выбор материала должен выполняться в следующие этапы:

• Во-первых, определить, можно ли изготовить изделие из пластмассовых материалов;
• Во-вторых, если установлено, что для изготовления можно использовать пластмассовые материалы, то следующим фактором, который следует учитывать, становится выбор пластмассового материала.

Обычно используемыми показателями являются температура тепловой деформации, температура термостойкости по Мартину и температура размягчения по Вика, причем температура тепловой деформации является наиболее часто используемой.

• Учитывайте уровень термостойкости:
  1. Соответствовать требованиям к термостойкости, не выбирая слишком высокую, так как это может увеличить затраты;
  2. Предпочтительно использовать модифицированные общие пластмассы. Термостойкие пластмассы в основном относятся к специальным пластмассам, которые дороги; общие пластмассы относительно дешевле;
  3. Предпочтительно использовать общие пластмассы с большим запасом модификации термостойкости.
• Учитывайте факторы окружающей среды термостойкости:
  1. Мгновенная и долговременная термостойкость;
  2. Сухая и влажная термостойкость;
  3. Устойчивость к коррозии среды;
  4. Кислородная и бескислородная термостойкость;
  5. Термостойкость при нагрузке и без нагрузки.

Большинство неорганических минеральных наполнителей, за исключением органических материалов, могут значительно улучшить температуру термостойкости пластмасс. Общие термостойкие наполнители включают: карбонат кальция, тальк, кремнезем, слюду, обожженную глину, глинозем и асбест. Чем меньше размер частиц наполнителя, тем лучше эффект модификации.

• Нанонаполнители:
  • PA6, заполненный 5% наномонтмориллонита, температура тепловой деформации может быть повышена с 70°C до 150°C;
  • PA6, заполненный 10% наноморской пенкой, температура тепловой деформации может быть повышена с 70°C до 160°C;
  • PA6, заполненный 5% синтетической слюды, температура тепловой деформации может быть повышена с 70°C до 145°C.
• Обычные наполнители:
  • PBT, заполненный 30% тальком, температура тепловой деформации может быть повышена с 55°C до 150°C;
  • PBT, заполненный 30% слюдой, температура тепловой деформации может быть повышена с 55°C до 162°C.

Повышение термостойкости пластмасс за счет армирующей модификации еще более эффективно, чем заполнение. Общие термостойкие волокна в основном включают: асбестовое волокно, стекловолокно, углеродное волокно, усики и поли.

• Кристаллическая смола, армированная 30% стекловолокна для модификации термостойкости:
  • Температура тепловой деформации PBT повышается с 66°C до 210°C;
  • Температура тепловой деформации PET повышается с 98°C до 238°C;
  • Температура тепловой деформации PP повышается со 102°C до 149°C;
  • Температура тепловой деформации HDPE повышается с 49°C до 127°C;
  • Температура тепловой деформации PA6 повышается с 70°C до 215°C;
  • Температура тепловой деформации PA66 повышается с 71°C до 255°C;
  • Температура тепловой деформации POM повышается со 110°C до 163°C;
  • Температура тепловой деформации PEEK повышается с 230°C до 310°C.
• Аморфная смола, армированная 30% стекловолокна для модификации термостойкости:
  • Температура тепловой деформации PS повышается с 93°C до 104°C;
  • Температура тепловой деформации PC повышается со 132°C до 143°C;
  • Температура тепловой деформации AS повышается с 90°C до 105°C;
  • Температура тепловой деформации ABS повышается с 83°C до 110°C;
  • Температура тепловой деформации PSF повышается со 174°C до 182°C;
  • Температура тепловой деформации MPPO повышается со 130°C до 155°C.

Смешивание пластмасс для повышения термостойкости предполагает включение высокотермостойких смол в низкотермостойкие смолы, тем самым повышая их термостойкость. Хотя улучшение термостойкости не так значительно, как при добавлении термостойких модификаторов, преимущество заключается в том, что это не оказывает существенного влияния на исходные свойства материала при повышении термостойкости.

• ABS/PC: Температура тепловой деформации может быть увеличена с 93°C до 125°C;
• ABS/PSF (20%): Температура тепловой деформации может достигать 115°C;
• HDPE/PC (20%): Температура размягчения по Вика может быть увеличена со 124°C до 146°C;
• PP/CaCo3/EP: Температура тепловой деформации может быть увеличена со 102°C до 150°C.

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

• HDPE: После обработки силановым сшиванием температура тепловой деформации может быть увеличена с исходных 70°C до 90-110°C;
• ПВХ: После сшивания температура тепловой деформации может быть увеличена с исходных 65°C до 105°C.

• Прозрачная пленка: для упаковки используются PE, PP, PS, PVC и PET и т. д., для сельского хозяйства используются PE, PVC и PET и т. д.;
• Прозрачные листы и панели: используются PP, PVC, PET, PMMA и PC и т. д.;
• Прозрачные трубки: используются PVC, PA и т. д.;
• Прозрачные бутылки: используются PVC, PET, PP, PS и PC и т. д.

В основном используются в качестве абажуров, обычно используются PS, модифицированный PS, AS, PMMA и PC.

• Жесткие корпуса линз: в основном используются CR-39 и J.D;
• Контактные линзы: обычно используются HEMA.

• Автомобильное стекло: обычно используются PMMA и PC;
• Архитектурное стекло: обычно используются PVF и PET.

Обычно используются PMMA, PC, GF-UP, FEP, PVF и SI и т. д.

В качестве основного слоя используется PMMA или PC, а в качестве облицовочного слоя — фторолефимер, фторированный метилметакрилат.

Обычно используются PC и PMMA.

Закаленный PMMA, FEP, EVA, EMA, PVB и т. д.

• Корпуса телевизоров:
  • Небольшой размер: модифицированный PP;
  • Средний размер: модифицированный PP, HIPS, ABS и сплавы PVC/ABS;
  • Большой размер: ABS.
• Вкладыши и внутренние вкладыши дверей холодильников:
  • Обычно используются листы HIPS, листы ABS и композитные листы HIPS/ABS;
  • В настоящее время ABS является основным материалом, только в холодильниках Haier используется модифицированный HIPS.
• Стиральные машины:
  • Внутренние баки и крышки в основном используют PP, небольшое количество использует сплавы PVC/ABS.
• Кондиционеры:
  • Используйте армированный ABS, AS, PP.
• Электрические вентиляторы:
  • Используйте ABS, AS, GPPS.
• Пылесосы:
  • Используйте ABS, HIPS, модифицированный PP.
• Утюг:
  • Не термостойкий: модифицированный PP;
  • Термостойкий: ABS, PC, PA, PBT и т. д.
• Микроволновые печи и рисоварки:
  • Не термостойкий: модифицированный PP и ABS;
  • Термостойкий: PES, PEEK, PPS, LCP и т. д.
• Радиоприемники, магнитофоны, видеомагнитофоны:
  • Используйте ABS, HIPS и т. д.
• Телефоны:
  • Используйте ABS, HIPS, модифицированный PP, PVC/ABS и т. д.