作者KSfish (不下棋 勿扰)
看板NCHU-PP87
标题塑胶材料性能与应用
时间Mon Mar 19 20:15:17 2007
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1-2塑料材料的种类划分
1-2-1按化学结构分类
聚烯烃类 聚乙烯(PE) 聚丙烯(PP) 超高分子量聚乙烯(UHMPE)
聚苯乙烯类 聚苯乙烯(PS) 丙烯晴-苯乙烯(AS) 丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚体(ABS)
聚铣胺类 不同的各种尼龙
聚醚类 聚碳酸酯(PC) 聚甲醛(POM) 聚枫(PSU)
聚酯类 聚对苯二甲酸丁二酯
丙烯酸酯类 聚甲基丙烯酸甲酯
1-2-2按结晶形态分类
结晶性材料 在适当的条件下能产生某几种几何形态晶体结构的塑料(如
PE,PP,PA,POM,PBT).
无定型塑料 分子形状和分子排列不呈晶体结构而呈无序状的塑料(如
ABS,PC,PSU,PMMA,PS)
1-2-3按受热呈现基本行为分类
热塑性塑料 在特定温度范围内能反覆加热软化和冷却硬化。
热固性塑料 受热後成为不熔的物质,再次受热不再具有可塑性 。如蜜胺-甲醛树脂(MF)
尿-甲醛树脂(UF)及(PF)
1-2-4按塑料的应用领域分类
通用塑料 只可作为一般非结构材料使用,产量大,价格相对低廉。但也有将一般通用塑
料改性,如加入稳定剂,玻纤等加强应用性能虽有改善,但远不及工程塑料的优良。
(PE EVA PP PVC PS-HI PS-GP ABS ACRYLIC SAN 等)
工程塑料 可以作为结构材料,具有优异的综合性能(包括机械,电性能,耐热性能,耐化
学性能,尺寸稳定性能,加工性能高)并可在较宽阔的温度范围和较长时间良好的保持这
些性能,并能在承受机械应力和较为苛刻的化学,物理环境中长期使用。工程塑料的产量
较少,价格较高。 (NORYL PC POM PPO PBT PET LCP NYLON等)
1-3塑料的成型工艺
加工成型 塑胶材料可用多种不同的方法加工成型,一般可在400度以下操作,而成型後还
可采用不同的二次加工方法加工成型塑件。如车,钻,锣,刨,刮,锉,抛光,电镀,丝
印,烫印,喷油等。尽管塑料的加工方法有很多,但其中最主要的仍是注塑,挤出,吹塑
,搪制为主。其中注塑成型约占60%。
不同的加工成型工艺 注塑成型 挤出成型 吹塑成型 搪制成型 热压制成型 传递成型 真
空成型 绕注成型 压延成型 层积成型 吸塑成型 浸积成型
塑料成型方法,特点及应用
压制成型 将塑料粉及增强,耐磨,耐热等填料置於金属模中,用加压加热方法制得一定
形状的塑料制品。一般用於热固性塑料的成型,也适於热塑性塑料的成型。
注射成型 将颗粒状或粉末状塑料置於注射机料筒内加热,使其软化後用推杆或旋转螺杆
施加压力,使料筒内的胶料丛喷咀注射到模具中。适於形状繁杂批量大的塑件,成本低,
速度快。用於聚乙烯,ABS,聚跣胺,聚丙烯,聚苯乙烯等热塑性材料。
挤出成型 将塑胶料连续的加入浸入料筒,受热软化後用旋转螺杆丛模口挤出。加工管材
,棒材,片材。
浇注成型 将液态树脂到入模具中,置於一定温度的烘箱中固化。用於枫醛,环氧等热固
性塑料,可制大型繁杂件。
吹塑成型 先将已制成的片材,管材加热软化或直接把挤压,注射的熔融状态的管材置於
模具内,吹入空气使塑料处於高於弹性变形温度而低於其流动温度,吹出的空心制品。用
於聚乙烯,软聚碌乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯等热塑性塑料,可制瓶子等。
真空成型 将塑料片加热到软化,借真空作用使其贴在模具上,冷却得制件。用於聚碳酸
酯,聚枫,聚碌乙烯,ABS等热塑性塑料。可制薄壁的杯,盘罩,壳,盒等敞口制品。
&塑胶材料应用性能参数
2-1塑胶材料的物理性能
比重 塑料的比重是在一定温度条件下,试样密度与水密度的比值。
吸水性 规定尺寸的样品浸入一定温度的水中,经24小时所吸收的水分,吸水後尺寸及形
状会受到影响。
透气性 一定厚度的塑料薄膜在一个大气压下,一平方米面积在24小时的透气量。
透湿性 水蒸气对塑料薄膜的透过情况。
透明度 透光度 透过物体的光通量和射到物体上的光通量之比。雾度或浑浊度 在入射光
反向上的散光对所有透射光之比。 雾度通常是瓣透明的但对射入光有漫射的性质。
2-2塑胶材料的力学性能
拉伸强度 在规定的试验温度,湿度,和拉伸速度下对样品施加拉伸力,测定其破坏是的
最大载荷。
压缩强度 在样品上施加压缩力,至破裂(脆性)或屈服.
弯曲强度 样品放在两支点上,施加集中载荷,使样品变形或破裂时的强度。
冲击强度 样品受冲击破断时单位面积上所消耗的焦耳。
摩擦系数 摩擦力与正压力之比值。
磨耗 塑料在摩擦过程中尺寸改变的机械性破坏过程(磨损,磨蚀)
塑胶材料的力学性能
硬度 塑料抵抗其它硬物压入的性能。(洛氏,肖氏)。
疲劳 在一静态破坏而有小量交变循环下使塑料破坏。
蠕变 在固定的温度,湿度条件下,塑料在固定的外力持续作用下,随时间变化会表现出
蠕变特徵,其随加载荷而增加,随减载荷而减少,而变形亦逐渐恢复。(拉伸蠕变,压缩
蠕变,弯曲蠕变等)
持久强度 塑料长时间经受静载荷的能力由高而低的时间函数
2-3塑胶材料的使用性能
线胀系数 温度升高1度,每1mm的塑料伸长的mm数。一般为钢材的十倍。
比热 1克塑料升高温度1度所需的热量单位。
导热系数 一单位面积和厚度之塑料所能通过的热量单位,为钢材的1%.
耐热性 温度与变形之间的关系。
玻璃化温度 塑料由熔融可流动温度降至固态时的温度,具很大的脆性。
脆化温度 当对一定低温下的塑料施加压力时,在很小的变形下就会破坏。
塑胶材料的使用性能
熔融指数 热塑性塑料在一定温度和压力下,熔体在10分钟通过测试孔所流出的塑料重量
。
耐燃烧性 由燃烧速率(燃烧时间内样品的燃烧长度)和燃烧失重率(燃烧前後重量之差)来
表示。
耐电压 迅速将电压升到规定值,一定时间内样品不被击穿。
耐老化性 塑料在使用,储存,加工过程中由於受到光,热,氧气,生物,应力等外来因
素的作用,引起化学结构破坏而使原有优良性能有所下降的现象。
耐化学性 塑料在化学介质中是否受到腐蚀。(重量,体积,强度,色泽等)
成型收缩率 塑料在模具中成型,冷却後脱模的成型品的收缩现象。
&塑料的性能与应用
通用塑料
作为一般性材料使用,产量大,价格低,性能一般,生产商多。可加入稳定剂,玻纤等材
料将通用塑料改性,加强应用性能,但还远不及工程塑料的性能优良。
工程塑料
具优异的综合性能:机械,电性能,耐热性能,耐化学性能,尺寸稳定性能,加工性能高
,并可在较宽的温度范围和较长时间良好的保持这些性能,并在承受机械应力和较为苛刻
的化学,物理环境中长期使用。产量少,价格较贵,生产厂家少。
PC , POM , PBT , PET , NYLON (PA) , NORYL
3-1通用塑料
AS(SAN)丙烯晴-苯乙烯 透明大力胶
AS是丙烯晴(A),苯乙烯(S)的共聚物,耐气候性中等,不受高湿度环境影响,能耐,一般
性油脂,去污剂和轻度酒精,耐疲劳性较差,不易因能应力而开裂,料质透明度颇高,流
动性好於ABS。
合适的塑料产品:托盘类,杯,餐具,牙刷,冰箱内格,旋钮,灯饰配件,饰物,仪表镜
,包装盒,文具
其它: ,收缩率0.2-0.7% ,合适的壁厚1.5-3mm,
PSGP 改性聚苯乙烯 204
透明度达88-92%,折光率1.59-1.60,适合作透光制品,染色性强,无毒无味,不致菌类
生长,较高的冲击强度,耐酸硷性能好,不耐依据溶剂,电气性能优良,易成型,吸湿少
於0.02%可在高湿度保持强度和尺寸,但脆性大。
合适的塑料产品:装饰品,照明指示牌,灯罩,文具,透明玩具,日用品,仪表镜片,冷
藏库和冰箱内绝热层(发泡後)。
其它:收缩率0.4-0.6% 合适的薄厚1.5-3mm。
PSHI 高冲击聚苯乙烯
成分中含橡胶後抗冲击强度大大提高,制品上可设计扣位和柱位而柱位亦可用自攻螺丝,
在85度下长时间使用,老化加速寿命减少。
合适的塑料产品:各类家电外壳,文具,玩具,电子零件,电子仪表壳,冷藏库和冰箱内
壳,电话机。
其它:收缩率0.4-0.7% 合适的薄厚2-3mm。溢边值0.03mm
PP 聚丙烯 百折胶
类似白色蜡状,比聚乙烯更透明更轻,注塑时流动性好,吸水性低於0.02%,耐化学有机
溶剂,除浓硝酸浓硫酸外在很多介质中很稳定,抗冲击强度高,来回屈服力非常高,高频
电性能不好,易成型收缩率大,耐温度性强,低温呈脆性,耐磨性不高。
合适的塑料产品:一般结构件,耐腐蚀件,受热的电气绝缘零件。各类家庭用品,文具,
玩具,化学容器,医疗用品。
其它:收缩率1.0-3.5% 加入30%玻纤可改善至0.7%左右 合适的薄厚1.5-2.5mm。溢边值
0.03mm
PE 聚乙烯
最轻的塑料之一,半透明白色状,结晶性材料,屈服能力高但不易回复,优良的介电性能
,透水率低耐水性好,化学稳定性高,使用温度可达80-100度摩擦性能和耐寒性好,但机
械强度不高,质软,成型收缩大,表面不易粘贴,印刷。
合适的塑料产品:一般电缆的包皮,耐腐蚀件,表面涂层。
HDPE:胶袋,日用品水桶,电线,玩具,建材。
LDPE:胶袋,胶花,玩具,高频电线。
其它:收缩率1.5-4.0% 合适的薄厚1.0-2.5mm。溢边值0.02mm
PMMA 聚甲基丙烯酸酯 亚加力 有机玻璃
有极好的透光性,在光的加速老化240小时後仍可透过92%的太阳光,室外十年仍有89%,
紫外线达78.5% 。机械强度较高,有一定的耐寒性,耐腐蚀,绝缘性能良好,尺寸稳定,
易於成型,质较脆,易熔於有机溶剂,表面硬度不够,易擦毛。
合适的塑料产品:有一定强度要求的透明结构件。
仪表镜片,光学制品,电气,医疗器材,透明模型,
装饰品,太阳镜片,广告牌。
其它:收缩率0.4-0.7% 合适的薄厚1.5-4mm。溢边值0.03mm
PVC 软质聚碌乙烯
质柔软耐摩擦,挠曲,弹性良好,吸水性低,易加工成型,有良好的耐寒性和电气性能,
化学稳定性强,耐焰自息,消声减震能制各种鲜艳而透明的制品,硬质PVC机械强度较高
。但使用温度低(-15--+55度)。
合适的塑料产品:通常制成管,棒,薄板,绝缘包皮,表面软性包皮。
家庭用品,文具,包装材料
塑性成型加工部分
塑性成型加工:是指将成型金属高温加热以进行重新造型,属劳动密集型生产。
塑性成型加工分类:
锻造:在冷加工或者高温作业的条件下用捶打和挤压的方式给金属造型,是最简单最古老
的金属造型工艺之一。
扎制:高温金属坯段经过了若干连续的圆柱型辊子,辊子将金属扎入型模中以获得预设的
造型。
拉制钢丝:利用一系列规格逐渐变小的拉丝模将金属条拉制成细丝状的工艺。
挤压:一种成本低廉的用於连续加工的,具有相同横截面形状的,实心或者空心金属造型
的工艺,既可以高温作业又可以进行冷加工。
冲击挤压:用於加工没有烟囱锥度要求的小型到中型规格的零件的工艺。生产快捷,可以
加工各种壁厚的零件。加工的成本低。
粉末冶金:一种可以加工黑色金属元件也可以加工有色金属元件的工艺。包括将合金粉末
混合以及将混合物,压入模具两项基本工序。金属颗粒经过高温加热烧结成型。这种工艺
不需要机器加工,原材料利用率可以达到97%。不同的金属粉末可以用於填充模具的不同
部分。
何为生态环境材料
生态环境材料是在人类认识到生态环境保护的重要战略意义和世界各国纷纷走可持续发
展道路的背景下提出来的,是国内外材料科学与工程研究发展的必然趋势。一般认为生态
环境材料是具有满意的使用性能同时又被赋予优异的环境协调性的材料。
这类材料的特点是消耗的资源和能源少,对生态和环境污染小,再生利用率高,而且从材
料制造、使用、废弃直到再生循环利用的整个寿命过程,都与生态环境相协调。主要包括
:环境相容材料,如纯天然材料(木材、石材等)、仿生物材料(人工骨、人工器脏等)
、绿色包装材料(绿色包装袋、包装容器)、生态建材(无毒装饰材料等);环境降解材
料(生物降解塑料等);环境工程材料,如环境修复材料、环境净化材料(分子筛、离子
筛材料)、环境替代材料(无磷洗衣粉助剂)等。
生态环境材料研究热点和发展方向包括再生聚合物(塑料)的设计、材料环境协调性评价
的理论体系、降低材料环境负荷的新工艺、新技术和新方法等。
固体成型加工部分
固体成型加工:是指所使用的原料是一些在常温条件下可以进行造型的金属条,
片以及其他固体形态。属於劳动密集型生产。加工成本投入可以相
对低廉一些。
旋压:一种非常常见的用於生产圆形对称部件的加工方法,如碟子,杯子以及圆
锥体等。加工时,将高速旋转的金属板推近同样告诉旋转的,固定的车床
上的模型,以获得预先设定好的造型。该工艺适合各种批量形式的生产。
弯曲:一种用於加工任何形式的片状,杆状以及管状材料的经济型生产工艺。
连续扎制成型:将金属片喂入压辊之间,以获得长度连续,横截面一致的金属造
型。与挤压工艺类似,但是对加工元件的壁厚有限制,只能得到
单一的壁厚。只有在大量生产的前提下,加工成本才最合理。
冲压成型:金属片置於阳模与阴模之间经过压制成型,用於加工中空造型,深度
可深可浅。
冲孔:利用特殊工具在金属片上冲剪出一定造型的工艺,大,小批量生产都可以
适用。
冲切:与冲孔工艺基本类似,不同之处在於前者利用冲下部分,而後者利用冲切
之後金属片剩余部分。
剪切:用剪切的方式切割金属片,与用一把剪刀从最佳位置剪裁纸张是一个道
理。
切屑成型:当对金属进行切割的时候有切屑生产的切割方式统称为切屑成型,包
括铣磨,钻孔,车床加工以及磨,锯等工艺。
无切屑成型:利用现有的金属条或者金属片等进行造型。没有切屑产生。这类工
艺包括化学加工,腐蚀,放电加工,喷砂加工,激光切割,喷水切
割以及热切割等。
金属术语
淬火:一种将金属浸於水,油,空气或者金属溶液中快速冷却,以使金属变硬的
工艺。然而这种方法同时也会增加金属的脆性。金属在水中淬火比在油中冷
却的速度要快。
难熔金属:熔点很高的金属,包括:钨,镍,铬,铂,钼,等等。
熔炼:将金属容其矿石中分离出来的工艺。
超耐热合金:耐热或者高温合金,在超过1000摄氏度的条件下性能稳定,不发生
或者几乎不发生腐蚀反映。
回火:通过释放材料内部应力来降低钢的硬度,该工艺首先将金属加热到低於其
变形界限温度的某个温度,然後在空气中让其缓慢冷却。
加工硬化:将金属片连续进行弯曲加工的工艺。金属变得越来越坚硬而难於弯
折,直到金属最终断裂。对金属进行有规律的间隔退火处理有助於金属
实现更进一步恶毒变形。
合金:由两种或者两者以上的元素组成的金属。
同素异形:在某种物质状态,同一元素以多种物理形态(如液态,固态或者气
态)存在的现象。碳就属於同素异形元素,因为它有多种存在形态---
石墨和金刚石。
退火:一个用来描述将金属软化过程的概念。与淬水工艺刚好相反。退火加工是
将材料软化,以及去应力。它包括将金属进行缓慢加热以及冷却的过程。该
工艺能够释放材料内部集聚的应力,也可以应用於玻璃加。
阳极氧化:增加金属材料表面的天然氧化层厚度,起到保护金属表层目的的一种
工艺。阳极氧化工艺可以应用於铝,锰,钛,等多种金属。
奥氏体:铁的一种高密度高温形式。奥氏体不锈钢通常用於对材料硬度及防腐蚀
性能有很高要求的应用领域。
碳钢:一种由碳和钢形成的合金。碳的含量决定了钢的硬度。低碳钢比较软,高
碳钢更加坚硬一些。
表面硬化:该工艺用於在钢的表面形成一层坚硬表层。主要有两种方式:第一是
先增加钢表面部分碳的含量,随後进行淬火和轻微的回火。第二是将钢
表面加热後进行淬火和回火。当材料的某一个局部有额外耐摩要求时,
表面硬化加工就显得十分重要。
金属陶瓷:在金属中加入陶瓷颗粒形成的合成物。
冷加工:对金属在低於其再结晶温度的条件下进行加工成型
黑色金属:含铁的金属,黑色金属基本上由各种钢和铁的不同时形式构成。
锻造:在冷加工或者高温作业的条件下用锤打和挤压的方式给金属造型,是最简
单最古老的金属造型工艺之一。
镀锌:将镀锌到钢或者铁的表面的一种表面处理工艺。在园艺用金属容器中十分
常见。
贵金属:典型特徵为具有极高的防腐蚀性能,通常应用於贵重金属。
白蜡:一种已经在家用器皿中应用数百年的锡铅合金。现在白蜡中也可能含有铅
和锑。
机械性能
脆性:用於描述材料在未施加明显外力以及没有明显变形的情况下发生断裂的性
能。
耐压强力:施加於材料上使其长度变短,截面积变大的外力,与拉伸强力相对
应。
传导性:材料传输热能或者电能的速度。
蠕变:材料在压力条件下产生缓慢的变形量。
延展性:是金属受外力变形,当外力消除之後又恢复其原有形状的一中性质。
疲劳强度:材料承受重复作用外力的能力。
燃烧点:金属或其蒸气开始燃烧的最低温度点。
吸湿:易於吸收并且保持水分的金属。
冲击强度:金属吸收突然撞击能量的能力。
柔韧性:在压力条件下材料容易发生永久性变形而不断裂的能力。
可塑性:材料在较低压力条件下容易发生永久性变形的能力。
多孔性:材料内部空隙的体积占据材料整体体积的比率。
切变强度:两股方向相反的外力同时施加於材料表面,使其中一部分与另一部分
相互滑移,材料发生断裂时的外力大小即为该材料的切变强度。
比重:一定体积材料的重量与相同体积四摄氏度的水的重量之比。
比热:加热1克某种金属使其温度升高一摄氏度所需要的能量。
硬挺性:材料承受变形的能力,以压力与变形位移为平定基础。
静强度:材料承受导致变形的外加应力的能力。
应力:拉伸应力,压缩应力以及剪切应力都是外部施加於材料,导致材料断裂的作用力。
拉伸强度:材料被拉伸所能承受的最大作用力。与压缩强度对应。
热胀率:温度变化与材料规格变化之间的比率。
韧性:材料吸收冲击能量而不断裂的能力。
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