作者KSfish (不下棋 勿擾)
看板NCHU-PP87
標題塑膠材料性能與應用
時間Mon Mar 19 20:15:17 2007
http://72.14.235.104/search?q=cache:Zht4z7-uOWcJ:forum.chinavisual.com/thread-116481-1-1.html+%E5%A1%91%E8%86%A0+%E5%86%B7%E3%80%80%E8%84%86%E6%80%A7&hl=zh-TW&ct=clnk&cd=30&gl=tw
1-2塑料材料的種類劃分
1-2-1按化學結構分類
聚烯烴類 聚乙烯(PE) 聚丙烯(PP) 超高分子量聚乙烯(UHMPE)
聚苯乙烯類 聚苯乙烯(PS) 丙烯晴-苯乙烯(AS) 丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚體(ABS)
聚銑胺類 不同的各種尼龍
聚醚類 聚碳酸酯(PC) 聚甲醛(POM) 聚楓(PSU)
聚酯類 聚對苯二甲酸丁二酯
丙烯酸酯類 聚甲基丙烯酸甲酯
1-2-2按結晶形態分類
結晶性材料 在適當的條件下能產生某幾種幾何形態晶體結構的塑料(如
PE,PP,PA,POM,PBT).
無定型塑料 分子形狀和分子排列不呈晶體結構而呈無序狀的塑料(如
ABS,PC,PSU,PMMA,PS)
1-2-3按受熱呈現基本行為分類
熱塑性塑料 在特定溫度範圍內能反覆加熱軟化和冷卻硬化。
熱固性塑料 受熱後成為不熔的物質,再次受熱不再具有可塑性 。如蜜胺-甲醛樹脂(MF)
尿-甲醛樹脂(UF)及(PF)
1-2-4按塑料的應用領域分類
通用塑料 只可作為一般非結構材料使用,產量大,價格相對低廉。但也有將一般通用塑
料改性,如加入穩定劑,玻纖等加強應用性能雖有改善,但遠不及工程塑料的優良。
(PE EVA PP PVC PS-HI PS-GP ABS ACRYLIC SAN 等)
工程塑料 可以作為結構材料,具有優異的綜合性能(包括機械,電性能,耐熱性能,耐化
學性能,尺寸穩定性能,加工性能高)並可在較寬闊的溫度範圍和較長時間良好的保持這
些性能,並能在承受機械應力和較為苛刻的化學,物理環境中長期使用。工程塑料的產量
較少,價格較高。 (NORYL PC POM PPO PBT PET LCP NYLON等)
1-3塑料的成型工藝
加工成型 塑膠材料可用多種不同的方法加工成型,一般可在400度以下操作,而成型後還
可採用不同的二次加工方法加工成型塑件。如車,鑽,鑼,刨,刮,銼,拋光,電鍍,絲
印,燙印,噴油等。儘管塑料的加工方法有很多,但其中最主要的仍是注塑,擠出,吹塑
,搪制為主。其中注塑成型約占60%。
不同的加工成型工藝 注塑成型 擠出成型 吹塑成型 搪製成型 熱壓製成型 傳遞成型 真
空成型 繞注成型 壓延成型 層積成型 吸塑成型 浸積成型
塑料成型方法,特點及應用
壓製成型 將塑料粉及增強,耐磨,耐熱等填料置於金屬模中,用加壓加熱方法制得一定
形狀的塑料製品。一般用於熱固性塑料的成型,也適於熱塑性塑料的成型。
注射成型 將顆粒狀或粉末狀塑料置於注射機料筒內加熱,使其軟化後用推桿或旋轉螺桿
施加壓力,使料筒內的膠料叢噴咀注射到模具中。適於形狀繁雜批量大的塑件,成本低,
速度快。用於聚乙烯,ABS,聚跣胺,聚丙烯,聚苯乙烯等熱塑性材料。
擠出成型 將塑膠料連續的加入浸入料筒,受熱軟化後用旋轉螺桿叢模口擠出。加工管材
,棒材,片材。
澆注成型 將液態樹脂到入模具中,置於一定溫度的烘箱中固化。用於楓醛,環氧等熱固
性塑料,可制大型繁雜件。
吹塑成型 先將已製成的片材,管材加熱軟化或直接把擠壓,注射的熔融狀態的管材置於
模具內,吹入空氣使塑料處於高於彈性變形溫度而低於其流動溫度,吹出的空心製品。用
於聚乙烯,軟聚碌乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯等熱塑性塑料,可制瓶子等。
真空成型 將塑料片加熱到軟化,借真空作用使其貼在模具上,冷卻得制件。用於聚碳酸
酯,聚楓,聚碌乙烯,ABS等熱塑性塑料。可制薄壁的杯,盤罩,殼,盒等敞口製品。
&塑膠材料應用性能參數
2-1塑膠材料的物理性能
比重 塑料的比重是在一定溫度條件下,試樣密度與水密度的比值。
吸水性 規定尺寸的樣品浸入一定溫度的水中,經24小時所吸收的水分,吸水後尺寸及形
狀會受到影響。
透氣性 一定厚度的塑料薄膜在一個大氣壓下,一平方米面積在24小時的透氣量。
透濕性 水蒸氣對塑料薄膜的透過情況。
透明度 透光度 透過物體的光通量和射到物體上的光通量之比。霧度或渾濁度 在入射光
反向上的散光對所有透射光之比。 霧度通常是瓣透明的但對射入光有漫射的性質。
2-2塑膠材料的力學性能
拉伸強度 在規定的試驗溫度,濕度,和拉伸速度下對樣品施加拉伸力,測定其破壞是的
最大載荷。
壓縮強度 在樣品上施加壓縮力,至破裂(脆性)或屈服.
彎曲強度 樣品放在兩支點上,施加集中載荷,使樣品變形或破裂時的強度。
衝擊強度 樣品受衝擊破斷時單位面積上所消耗的焦耳。
摩擦係數 摩擦力與正壓力之比值。
磨耗 塑料在摩擦過程中尺寸改變的機械性破壞過程(磨損,磨蝕)
塑膠材料的力學性能
硬度 塑料抵抗其它硬物壓入的性能。(洛氏,肖氏)。
疲勞 在一靜態破壞而有小量交變循環下使塑料破壞。
蠕變 在固定的溫度,濕度條件下,塑料在固定的外力持續作用下,隨時間變化會表現出
蠕變特徵,其隨加載荷而增加,隨減載荷而減少,而變形亦逐漸恢復。(拉伸蠕變,壓縮
蠕變,彎曲蠕變等)
持久強度 塑料長時間經受靜載荷的能力由高而低的時間函數
2-3塑膠材料的使用性能
線脹係數 溫度升高1度,每1mm的塑料伸長的mm數。一般為鋼材的十倍。
比熱 1克塑料升高溫度1度所需的熱量單位。
導熱係數 一單位面積和厚度之塑料所能通過的熱量單位,為鋼材的1%.
耐熱性 溫度與變形之間的關係。
玻璃化溫度 塑料由熔融可流動溫度降至固態時的溫度,具很大的脆性。
脆化溫度 當對一定低溫下的塑料施加壓力時,在很小的變形下就會破壞。
塑膠材料的使用性能
熔融指數 熱塑性塑料在一定溫度和壓力下,熔體在10分鐘通過測試孔所流出的塑料重量
。
耐燃燒性 由燃燒速率(燃燒時間內樣品的燃燒長度)和燃燒失重率(燃燒前後重量之差)來
表示。
耐電壓 迅速將電壓升到規定值,一定時間內樣品不被擊穿。
耐老化性 塑料在使用,儲存,加工過程中由於受到光,熱,氧氣,生物,應力等外來因
素的作用,引起化學結構破壞而使原有優良性能有所下降的現象。
耐化學性 塑料在化學介質中是否受到腐蝕。(重量,體積,強度,色澤等)
成型收縮率 塑料在模具中成型,冷卻後脫模的成型品的收縮現象。
&塑料的性能與應用
通用塑料
作為一般性材料使用,產量大,價格低,性能一般,生產商多。可加入穩定劑,玻纖等材
料將通用塑料改性,加強應用性能,但還遠不及工程塑料的性能優良。
工程塑料
具優異的綜合性能:機械,電性能,耐熱性能,耐化學性能,尺寸穩定性能,加工性能高
,並可在較寬的溫度範圍和較長時間良好的保持這些性能,並在承受機械應力和較為苛刻
的化學,物理環境中長期使用。產量少,價格較貴,生產廠家少。
PC , POM , PBT , PET , NYLON (PA) , NORYL
3-1通用塑料
AS(SAN)丙烯晴-苯乙烯 透明大力膠
AS是丙烯晴(A),苯乙烯(S)的共聚物,耐氣候性中等,不受高濕度環境影響,能耐,一般
性油脂,去污劑和輕度酒精,耐疲勞性較差,不易因能應力而開裂,料質透明度頗高,流
動性好於ABS。
合適的塑料產品:托盤類,杯,餐具,牙刷,冰箱內格,旋鈕,燈飾配件,飾物,儀表鏡
,包裝盒,文具
其它: ,收縮率0.2-0.7% ,合適的壁厚1.5-3mm,
PSGP 改性聚苯乙烯 204
透明度達88-92%,折光率1.59-1.60,適合作透光製品,染色性強,無毒無味,不致菌類
生長,較高的衝擊強度,耐酸鹼性能好,不耐依據溶劑,電氣性能優良,易成型,吸濕少
於0.02%可在高濕度保持強度和尺寸,但脆性大。
合適的塑料產品:裝飾品,照明指示牌,燈罩,文具,透明玩具,日用品,儀表鏡片,冷
藏庫和冰箱內絕熱層(發泡後)。
其它:收縮率0.4-0.6% 合適的薄厚1.5-3mm。
PSHI 高衝擊聚苯乙烯
成分中含橡膠後抗衝擊強度大大提高,製品上可設計扣位和柱位而柱位亦可用自攻螺絲,
在85度下長時間使用,老化加速壽命減少。
合適的塑料產品:各類家電外殼,文具,玩具,電子零件,電子儀表殼,冷藏庫和冰箱內
殼,電話機。
其它:收縮率0.4-0.7% 合適的薄厚2-3mm。溢邊值0.03mm
PP 聚丙烯 百折膠
類似白色蠟狀,比聚乙烯更透明更輕,注塑時流動性好,吸水性低於0.02%,耐化學有機
溶劑,除濃硝酸濃硫酸外在很多介質中很穩定,抗衝擊強度高,來回屈服力非常高,高頻
電性能不好,易成型收縮率大,耐溫度性強,低溫呈脆性,耐磨性不高。
合適的塑料產品:一般結構件,耐腐蝕件,受熱的電氣絕緣零件。各類家庭用品,文具,
玩具,化學容器,醫療用品。
其它:收縮率1.0-3.5% 加入30%玻纖可改善至0.7%左右 合適的薄厚1.5-2.5mm。溢邊值
0.03mm
PE 聚乙烯
最輕的塑料之一,半透明白色狀,結晶性材料,屈服能力高但不易回復,優良的介電性能
,透水率低耐水性好,化學穩定性高,使用溫度可達80-100度摩擦性能和耐寒性好,但機
械強度不高,質軟,成型收縮大,表面不易粘貼,印刷。
合適的塑料產品:一般電纜的包皮,耐腐蝕件,表面塗層。
HDPE:膠袋,日用品水桶,電線,玩具,建材。
LDPE:膠袋,膠花,玩具,高頻電線。
其它:收縮率1.5-4.0% 合適的薄厚1.0-2.5mm。溢邊值0.02mm
PMMA 聚甲基丙烯酸酯 亞加力 有機玻璃
有極好的透光性,在光的加速老化240小時後仍可透過92%的太陽光,室外十年仍有89%,
紫外線達78.5% 。機械強度較高,有一定的耐寒性,耐腐蝕,絕緣性能良好,尺寸穩定,
易於成型,質較脆,易熔於有機溶劑,表面硬度不夠,易擦毛。
合適的塑料產品:有一定強度要求的透明結構件。
儀表鏡片,光學製品,電氣,醫療器材,透明模型,
裝飾品,太陽鏡片,廣告牌。
其它:收縮率0.4-0.7% 合適的薄厚1.5-4mm。溢邊值0.03mm
PVC 軟質聚碌乙烯
質柔軟耐摩擦,撓曲,彈性良好,吸水性低,易加工成型,有良好的耐寒性和電氣性能,
化學穩定性強,耐焰自息,消聲減震能制各種鮮艷而透明的製品,硬質PVC機械強度較高
。但使用溫度低(-15--+55度)。
合適的塑料產品:通常製成管,棒,薄板,絕緣包皮,表面軟性包皮。
家庭用品,文具,包裝材料
塑性成型加工部分
塑性成型加工:是指將成型金屬高溫加熱以進行重新造型,屬勞動密集型生產。
塑性成型加工分類:
鍛造:在冷加工或者高溫作業的條件下用捶打和擠壓的方式給金屬造型,是最簡單最古老
的金屬造型工藝之一。
扎制:高溫金屬坯段經過了若干連續的圓柱型輥子,輥子將金屬扎入型模中以獲得預設的
造型。
拉制鋼絲:利用一系列規格逐漸變小的拉絲模將金屬條拉製成細絲狀的工藝。
擠壓:一種成本低廉的用於連續加工的,具有相同橫截面形狀的,實心或者空心金屬造型
的工藝,既可以高溫作業又可以進行冷加工。
衝擊擠壓:用於加工沒有煙囪錐度要求的小型到中型規格的零件的工藝。生產快捷,可以
加工各種壁厚的零件。加工的成本低。
粉末冶金:一種可以加工黑色金屬元件也可以加工有色金屬元件的工藝。包括將合金粉末
混合以及將混合物,壓入模具兩項基本工序。金屬顆粒經過高溫加熱燒結成型。這種工藝
不需要機器加工,原材料利用率可以達到97%。不同的金屬粉末可以用於填充模具的不同
部分。
何為生態環境材料
生態環境材料是在人類認識到生態環境保護的重要戰略意義和世界各國紛紛走可持續發
展道路的背景下提出來的,是國內外材料科學與工程研究發展的必然趨勢。一般認為生態
環境材料是具有滿意的使用性能同時又被賦予優異的環境協調性的材料。
這類材料的特點是消耗的資源和能源少,對生態和環境污染小,再生利用率高,而且從材
料製造、使用、廢棄直到再生循環利用的整個壽命過程,都與生態環境相協調。主要包括
:環境相容材料,如純天然材料(木材、石材等)、仿生物材料(人工骨、人工器髒等)
、綠色包裝材料(綠色包裝袋、包裝容器)、生態建材(無毒裝飾材料等);環境降解材
料(生物降解塑料等);環境工程材料,如環境修復材料、環境淨化材料(分子篩、離子
篩材料)、環境替代材料(無磷洗衣粉助劑)等。
生態環境材料研究熱點和發展方向包括再生聚合物(塑料)的設計、材料環境協調性評價
的理論體系、降低材料環境負荷的新工藝、新技術和新方法等。
固體成型加工部分
固體成型加工:是指所使用的原料是一些在常溫條件下可以進行造型的金屬條,
片以及其他固體形態。屬於勞動密集型生產。加工成本投入可以相
對低廉一些。
旋壓:一種非常常見的用於生產圓形對稱部件的加工方法,如碟子,杯子以及圓
錐體等。加工時,將高速旋轉的金屬板推近同樣告訴旋轉的,固定的車床
上的模型,以獲得預先設定好的造型。該工藝適合各種批量形式的生產。
彎曲:一種用於加工任何形式的片狀,桿狀以及管狀材料的經濟型生產工藝。
連續扎製成型:將金屬片餵入壓輥之間,以獲得長度連續,橫截面一致的金屬造
型。與擠壓工藝類似,但是對加工元件的壁厚有限制,只能得到
單一的壁厚。只有在大量生產的前提下,加工成本才最合理。
沖壓成型:金屬片置於陽模與陰模之間經過壓製成型,用於加工中空造型,深度
可深可淺。
沖孔:利用特殊工具在金屬片上衝剪出一定造型的工藝,大,小批量生產都可以
適用。
沖切:與沖孔工藝基本類似,不同之處在於前者利用衝下部分,而後者利用沖切
之後金屬片剩餘部分。
剪切:用剪切的方式切割金屬片,與用一把剪刀從最佳位置剪裁紙張是一個道
理。
切屑成型:當對金屬進行切割的時候有切屑生產的切割方式統稱為切屑成型,包
括銑磨,鑽孔,車床加工以及磨,鋸等工藝。
無切屑成型:利用現有的金屬條或者金屬片等進行造型。沒有切屑產生。這類工
藝包括化學加工,腐蝕,放電加工,噴砂加工,激光切割,噴水切
割以及熱切割等。
金屬術語
淬火:一種將金屬浸於水,油,空氣或者金屬溶液中快速冷卻,以使金屬變硬的
工藝。然而這種方法同時也會增加金屬的脆性。金屬在水中淬火比在油中冷
卻的速度要快。
難熔金屬:熔點很高的金屬,包括:鎢,鎳,鉻,鉑,鉬,等等。
熔煉:將金屬容其礦石中分離出來的工藝。
超耐熱合金:耐熱或者高溫合金,在超過1000攝氏度的條件下性能穩定,不發生
或者幾乎不發生腐蝕反映。
回火:通過釋放材料內部應力來降低鋼的硬度,該工藝首先將金屬加熱到低於其
變形界限溫度的某個溫度,然後在空氣中讓其緩慢冷卻。
加工硬化:將金屬片連續進行彎曲加工的工藝。金屬變得越來越堅硬而難於彎
折,直到金屬最終斷裂。對金屬進行有規律的間隔退火處理有助於金屬
實現更進一步惡毒變形。
合金:由兩種或者兩者以上的元素組成的金屬。
同素異形:在某種物質狀態,同一元素以多種物理形態(如液態,固態或者氣
態)存在的現象。碳就屬於同素異形元素,因為它有多種存在形態---
石墨和金剛石。
退火:一個用來描述將金屬軟化過程的概念。與淬水工藝剛好相反。退火加工是
將材料軟化,以及去應力。它包括將金屬進行緩慢加熱以及冷卻的過程。該
工藝能夠釋放材料內部集聚的應力,也可以應用於玻璃加。
陽極氧化:增加金屬材料表面的天然氧化層厚度,起到保護金屬表層目的的一種
工藝。陽極氧化工藝可以應用於鋁,錳,鈦,等多種金屬。
奧氏體:鐵的一種高密度高溫形式。奧氏體不銹鋼通常用於對材料硬度及防腐蝕
性能有很高要求的應用領域。
碳鋼:一種由碳和鋼形成的合金。碳的含量決定了鋼的硬度。低碳鋼比較軟,高
碳鋼更加堅硬一些。
表面硬化:該工藝用於在鋼的表面形成一層堅硬表層。主要有兩種方式:第一是
先增加鋼表面部分碳的含量,隨後進行淬火和輕微的回火。第二是將鋼
表面加熱後進行淬火和回火。當材料的某一個局部有額外耐摩要求時,
表面硬化加工就顯得十分重要。
金屬陶瓷:在金屬中加入陶瓷顆粒形成的合成物。
冷加工:對金屬在低於其再結晶溫度的條件下進行加工成型
黑色金屬:含鐵的金屬,黑色金屬基本上由各種鋼和鐵的不同時形式構成。
鍛造:在冷加工或者高溫作業的條件下用錘打和擠壓的方式給金屬造型,是最簡
單最古老的金屬造型工藝之一。
鍍鋅:將鍍鋅到鋼或者鐵的表面的一種表面處理工藝。在園藝用金屬容器中十分
常見。
貴金屬:典型特徵為具有極高的防腐蝕性能,通常應用於貴重金屬。
白蠟:一種已經在家用器皿中應用數百年的錫鉛合金。現在白蠟中也可能含有鉛
和銻。
機械性能
脆性:用於描述材料在未施加明顯外力以及沒有明顯變形的情況下發生斷裂的性
能。
耐壓強力:施加於材料上使其長度變短,截面積變大的外力,與拉伸強力相對
應。
傳導性:材料傳輸熱能或者電能的速度。
蠕變:材料在壓力條件下產生緩慢的變形量。
延展性:是金屬受外力變形,當外力消除之後又恢復其原有形狀的一中性質。
疲勞強度:材料承受重複作用外力的能力。
燃燒點:金屬或其蒸氣開始燃燒的最低溫度點。
吸濕:易於吸收並且保持水分的金屬。
衝擊強度:金屬吸收突然撞擊能量的能力。
柔韌性:在壓力條件下材料容易發生永久性變形而不斷裂的能力。
可塑性:材料在較低壓力條件下容易發生永久性變形的能力。
多孔性:材料內部空隙的體積佔據材料整體體積的比率。
切變強度:兩股方向相反的外力同時施加於材料表面,使其中一部分與另一部分
相互滑移,材料發生斷裂時的外力大小即為該材料的切變強度。
比重:一定體積材料的重量與相同體積四攝氏度的水的重量之比。
比熱:加熱1克某種金屬使其溫度升高一攝氏度所需要的能量。
硬挺性:材料承受變形的能力,以壓力與變形位移為平定基礎。
靜強度:材料承受導致變形的外加應力的能力。
應力:拉伸應力,壓縮應力以及剪切應力都是外部施加於材料,導致材料斷裂的作用力。
拉伸強度:材料被拉伸所能承受的最大作用力。與壓縮強度對應。
熱脹率:溫度變化與材料規格變化之間的比率。
韌性:材料吸收衝擊能量而不斷裂的能力。
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孤獨是卓越心靈的命運
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