常用机械工程材料.docx
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常用机械工程材料
按照塑料的机械性能可分为:
1综合机械性能较低的材料——通用塑料PEPPEEAEVAPVC
2综合机械性能中等的材料——通用工程塑料PSHIPSABSAASACSMBSASBSPMMA
3综合机械性能较高的材料——结构工程塑料PAPOMNORYLPCPETPBT
4耐高温工程塑料PPOPPSPSF聚芳酯
5塑料合金PC-ABSPC-PBTPC-PMMA
6热塑性弹性体TPRTPUTPE
7玻璃纤维填充材料
这种分类方法,注重的是材料的使用领域,它表明某一种的材料适合做什么用途;实际上,普通塑料与工程塑料之间并没有严格的区分,只不过用于工程方面多一点,或用于工程方面少一点而已,通用工程塑料只要达到机械结构的要求,也有用于结构方面的,这种分类只表明,某种材料用于结构方面多一点或少一点。
一通用塑料
综合机械性能较低的材料------通用塑料是指那些大部分用于大量生产大批工业品的塑料,如薄膜,管材,鞋材,盆子,桶,包装等
PE常用的有三大类,即:
LDPEHDPELLDPE三种聚乙烯的单体是一样,只不过,在合成这些聚乙烯时,所采用的工艺条件不一样,因此,才生成三种不同的聚乙烯品种,三种材料的性能有较大的差异。
LDPE
简称:
LDPE俗称:
花料或筒料学名:
低密度聚乙烯高压聚乙烯英文名:
lowdensitypolyethylene
单体:
乙烯------是石油提炼中产生的一种气体
本色:
聚乙烯本色是一种半透明白色腊状材料,比重比水轻,柔软而且有韧性,略能伸长,无毒,无味
燃烧特征:
易燃,离火后能继续燃烧,火焰上端呈黄色,下端呈蓝色,燃烧时会熔溶,有液体滴落,无黑烟冒出,同时,发出石腊燃烧时发出的气味。
优点:
耐酸碱,耐有机溶剂,电绝缘性优良,低温时,仍能保持一定的韧性。
缺点:
机械性能差,透气差,易变形,易老化,易发脆,易应力开裂,表面硬度低,易刮伤。
难印刷,印刷时,需进行表面放电处理,不能电镀,表面无光泽。
用途:
用于挤出包装薄膜,被复薄膜,软管;用于注塑低档日用品及外壳;用于挤出吹塑容器。
注塑性能:
低分子量的聚乙烯,熔点为120℃,非常象石腊;一般的聚乙烯熔点为140℃,分解温度为300℃;注塑温度的可调区间较大,常用于其它原料的换料洗机用。
注塑时,一般使用温度为170℃--220℃;因是烯烃类塑料,它不吸水,生产时,不需哄干,但为了产品质量,可用60℃温度烘干1hr,以排出浮水;聚乙烯的熔体粘度大,流长比小,薄壁制品可能缺胶,因此,浇口和流道相对较大;制品易带静电,表面易吸尘埃。
收缩率为16‰;溢边值为0.05mm。
(物理性能机械性能注塑温度见表一)
HDPE
简称:
HDPE俗称:
硬性软胶学名:
高密度聚乙烯低压聚乙烯英文名:
highdensitypolyethylene
单体:
乙烯---石油提炼中产生的一种气体
本色:
高密度聚乙烯本色是一种不透明白色腊状材料,比重比水轻,柔软而且有韧性,但比LDPE略硬,也略能伸长,无毒,无味
燃烧特征:
易燃,离火后能继续燃烧,火焰上端呈黄色,下端呈蓝色,燃烧时会熔溶,有液体滴落,无黑烟冒出,同时,发出石腊燃烧时发出的气味
优点:
耐酸碱,耐有机溶剂,电绝缘性优良,低温时,仍能保持一定的韧性。
表面硬度,拉伸强度,刚性等机械强度都高于LDPE,接近于PP,比PP韧,但表面光洁度不如PP
缺点:
机械性能差,透气差,易变形,易老化,易发脆,脆性低于PP,易应力开裂,表面硬度低,易刮伤。
难印刷,印刷时,需进行表面放电处理,不能电镀,表面无光泽。
用途:
用于挤出包装薄膜,绳索,编织袋,渔网,水管;用于注塑低档日用品及外壳,非承载荷构件,胶箱,周转箱;用于挤出吹塑容器,中空制品,瓶子。
注塑性能:
一般的HDPE熔点为142℃,分解温度为300℃;注塑温度的可调区间较大。
注塑时,一般使用温度为180℃--230℃;因是烯烃类塑料,它不吸水,生产时,不需哄干,但为了产品质量,可用60℃温度烘干1hr,以排出浮水;聚乙烯的熔体粘度大,流长比小,薄壁制品可能缺胶,因此,浇口和流道相对较大;制品易带静电,表面易吸尘埃。
收缩率为16‰;溢边值为0.05mm。
(物理性能机械性能注塑温度见表一)
LLDPE
简称LLDPE
学名线型低密度聚乙烯低压低密度聚乙烯
单体乙烯---石油提炼中产生的一种气体
本色线型高密度聚乙烯本色是一种不透明白色腊状材料,比重比水轻,柔软而且有韧性,但比LDPE略硬,也略能伸长,无毒,无味
燃烧特征易燃,离火后能继续燃烧,火焰上端呈黄色,下端呈蓝色,燃烧时会熔溶,有液体滴落,无黑烟冒出,同时,发出石腊燃烧时发出的气味
LDPEHDPELLDPE三种材料的差别:
LDPE与HDPE的差别主要是在密度上的差别,从而引起机械性能上的差别,一个刚硬,一个柔韧;LLDPE与它们的差别,主要是在分子结构上,LLDPE有较多的支链,因此,这种材料是即柔韧又刚硬。
优点耐酸碱,耐有机溶剂,电绝缘性优良,低温时,仍能保持一定的韧性。
表面硬度,拉伸强度,刚性等机械强度都高于LDPE,但低于HDPE;LLDPE的抗穿刺性是最好的,耐撕裂,特别适宜生产薄膜,生产出的薄膜比LDPE薄,但强度高。
缺点机械性能差,透气差,易变形,易老化,易发脆,脆性低于PP,易应力开裂,表面硬度低,易刮伤。
难印刷,印刷时,需进行表面放电处理,不能电镀,表面无光泽。
用途用于挤出包装薄膜,胶带,电缆;生产出的薄膜,也叫拟纸薄膜
用于注塑低档日用品及外壳
用于挤出吹塑容器,中空制品,瓶子
注塑性能一般的LLDPE熔点为170℃,分解温度为300℃;注塑温度的可调区间较大。
注塑时,一般使用温度为200℃--260℃;它的表观粘度大,流动性差,单独的LLDPE难以注塑,因此,要加大注塑机的功率或加其它低分子量的塑料增加它的流动性;因是烯烃类塑料,它不吸水,生产时,不需哄干,但为了产品质量,可用60℃温度烘干1hr,以排出浮水;线型低密度聚乙烯的熔体粘度大,流长比小,流动性低于LDPE和HDPE,薄壁制品可能缺胶,因此,浇口和流道相对较大;制品易带静电,表面易吸尘埃。
收缩率为16‰;溢边值为0.05mm
物理性能机械性能注塑温度见表一
PP
简称PP
学名聚丙烯
俗称百折胶
英文名polypropylene
本色聚丙烯是结晶性塑料,本色是一种白色木质状材料,比PE透明,根据它的结晶度的不同,形成透明到半透明的制品。
质轻,比重小于水,表面较聚乙烯硬,薄壁制品耐折迭,俗称百折胶。
单体丙烯---石油提炼中产生的一种气体
燃烧特征聚丙烯比较容易燃烧,离火后继续燃烧,火焰的上端呈黄色,下端产呈蓝色,有少量黑烟产生,燃烧时熔溶滴落,并发出石油味。
优点:
聚丙烯机械性能,在常温下,比PEABSPS好,特别是温度超过80℃时,它的机械性能不至于下降很多;低温时,机械性能变的很差,发脆。
高温,变软,刚性不足;低温,延性破裂,发脆。
聚丙烯的表面硬度比不上PSABS;但比PE高并有优良的表面光泽;因此,它可以做家电外壳等产品。
聚丙烯最大的特点是它有良好的耐弯曲疲劳性;聚丙烯生产的活络铰链,能经受几十万次的折迭弯曲而不损坏。
因此,它叫百折胶。
聚丙烯优良性还在于它能耐沸水蒸煮,而不损坏,因此,适宜做医疗器械,和餐具。
聚丙烯的纵横向的拉伸强度相差特别大,因此,有很好的成纤性,适宜做纤维和绳索,聚丙烯耐酸碱,耐很多有机溶剂,电绝缘性能优良。
缺点聚丙烯的最大缺点是,高温刚性不足,而低温发脆;耐环境能力差,室外使用,易变黄变色发脆。
抗拉强度的各向异性大,制品易变形,连续使用温度低,蠕变性能大,不耐长期载荷;印刷性能差。
适用生产编织袋,纤维,绳索,鱼网
生产输送管道,包装,收缩包装薄膜
生产医疗器械,耐蒸煮餐具,食品包装,耐酸碱容器
生产家用电器外壳,电线,电缆等
注塑特性聚丙烯为结晶性高聚物,有明显的熔点,一般加热到173℃就能熔化,在300℃时有少量分解;360℃就大量的分解;因此,注塑时,温度可调区间较大。
注塑时,一般使用温度为190℃--240℃;聚丙烯也可以做为其它易分解原料换料时的清洗剂。
聚丙烯不吸水,一般不需烘干,有时为了产品质量,也可以用60℃的温度,烘干30分钟至1个小时,以排出原料中的浮水。
聚丙烯是高结晶塑料,它在熔点的附近时,它的液态和固态的体积相差很大,加上它收缩时的各向异性,因此,易引起不均衡收缩,即缩水;因此,设计制品时,尽量避免壁厚不均匀;聚丙烯的熔体粘度小,流动性好,流长比大,薄壁制品可能也能注满;但同时,它的模具制作时,精度要高,否则会批峰;因它的各向异性,制品非常是变形。
收缩率为18‰;溢边值为0.03m。
(物理性能机械性能注塑温度见表一)
表一通用塑料-----物理机械数据
LDPE
HDPE
LLDPE
EVA
EEA
PVC(软)
PVC(硬)
PP
PB-1
PX
1
比重
g/cm3
0.91-0.92
0.94-0.97
0.93-0.94
0.92-0.95
0.93
1.16-1.35
1.30-1.58
0.89-0.91
0.91-0.92
083
2
吸水率
%
<0.01
<0.01
<0.01
0.05-0.13
0.04
0.15-0.75
0.04-0.4
<0.01
0.01
<0.01
3
透光率
%
0-75
0-40
10-70
2-40
2-40
0-78
0-80
0-80
5-80
90
4
表面硬度
RMDL
R10
R15
R15
D17-45
D27-36
D50-100
D65-85
D50-96
55-65
D60
5
收缩率(范围)
‰
15-35
15-35
15-35
10--30
15-25
15-30
2--4
10--30
5--26
15-30
6
收缩率(做模)
‰
7
连续耐热
℃
82-104
120
104-121
88-93
82-88
65-79
54-79
88
07
120-160
8
热变形温度
(18.6kg/cm2)℃
32-40
43-54
40-49
33
29
29
60-75
46-60
4-60
48-55
9
热变形温度
(4.6kg/cm2)℃
37-49
60-87
49-74
60-77
8-55
35-44
57-82
5-110
100-110
80-90
0
抗张强度
kg/cm2
40-160
218-380
84-246
100-190
10-140
105-240
421-520
04-310
260-310
345-310
1
拉伸强度模量
103kg/cm2
0.98-2.67
4.21-12.7
1.76-3.86
0.14-3.84
.28-0.52
0.7-2.1
24.6-42
7--12
1.8-3.5
11--19
12
伸长率(%)
%
90-800
20-1300
50-600
500-900
700-750
100-500
3.5-60
200-700
300-380
13-22
13
弯曲屈服强度
kg/cm2
~~~
~~~
~~~
250-310
210-250
~~~
700-1100
350-700
~~~
~~~
14
弯曲弹性模量
103kg/cm2
0.5-4
7--18
4.2-8.1
0.07-1.4
0.06-1.05
~~~
~~~
9--14
3.4
10--14
15
压缩强度
kg/cm2
~~~
190-250
~~~
~~~
~~~
63-120
560-900
260-560
~~~
~~~
16
压缩弹性模量
103kg/cm2
~~~
~~~
~~~
~~~
~~~
~~~
~~~
10.5
2.2
~~~
17
悬臂缺口
磅.英尺/英寸
不断
0.5-20
0.5-16
不断
不断
不断
0.4-20
1.1-20
不断
1.4-1.6
18
熔点
℃
105-120
120-140
140
120
120
120
140
170
150
240
19
分解温度
℃
300
300
300
200
300
200
200
300
300
340
20
烘料温度
℃
50-60
50-60
50-60
50-60
50-60
60-80
60-80
70-80
60-70
100
21
烘料时间
h
1
1
1
1--2
1
1--2
1--2
1
1
1
22
注塑温度
℃
160-220
180-220
220-260
140-180
170-240
140-170
150-190
180-260
180-240
260-300
23
模具温度
℃
30-60
30-60
30-60
20-40
20-40
20-40
30-60
40-60
40-60
70
24
能不电镀?
不
不
不
不
不
不
不
不
不
不
二通用工程塑料
综合机械性能中等的材料----通用工程塑料是指那些用于工程方面,制作各种制品外壳和壳体类的工程塑料,做非承载荷方面的用途。
它主要是以苯乙烯为主要单体的塑料和有机玻璃。
它主要是以PS的改性形成的,在工程方面合成PS以后,发现PS有两大特性,一是透明;二是易碎,表面易划伤。
为了解决它的缺点,保留它的透明性,就沿两个方面进行改性。
一方面是生产出了透明的ASMBS;另一方面生产出了不透明的HIPSABSAASACS
PS
简称PS
俗称硬胶,普通硬胶
学名聚苯乙烯
英文名generalpurposepolystyrene
单体苯乙烯---由石油合成的一种无色液体
本色聚苯乙烯本色是一种透明的仿玻璃状的材料,比重为1.05,与水基本相同,刚硬而脆,敲打时,发出金属般的“丁当”的声音,响声清脆,俗称“响胶”。
无毒,无味。
纯PS生产的制品,掉在地上,发出清脆的响声后,就会马上碎裂。
由于PS的流动性好,分解温度高,而且熔融的比重稳定,它成为注塑机测定塑化效率的指标性参数。
世界各国的注塑机均采用PS标定注塑机的容量。
燃烧特征易燃,离火后能继续燃烧,火焰上端呈金黄色,燃烧时会软化起泡,无液体滴落,并发出浓烟黑柱,同时,发出苯乙烯单体的“甜香味”味。
优点聚苯乙烯耐酸碱和低能醇,受许多烃类,酮类,高级脂肪脂等侵蚀而软化,溶于芳烃。
电绝缘性优良,是一种良好的高频绝缘材料,有优良的而电弧性。
聚苯乙烯是透明度极高的材料,有较高的表面光泽。
容易印刷。
聚苯乙烯能自由着色,无嗅无味无毒,不致菌类生长。
缺点机械性能差,质硬而脆,易受溶剂侵蚀而应力开裂;表面硬度低,易刮伤;耐热性差,热变形温度低。
用途用于生产透明镜片,仿水晶类餐具等透明制品;用于注塑低档日用品及玩具外壳,灯罩;用于挤出吹塑容器,中空制品,瓶子。
注塑性能一般的PS熔点为173℃,分解温度为330℃;注塑温度的可调区间较大。
注塑时,一般使用温度为180℃--240℃;因是烯烃类塑料,它不吸水,生产时,不需哄干,但为了产品质量,可用60℃温度烘干1hr,以排出浮水;聚苯乙烯的熔体粘度小,流长比大,一般不需大的浇口和流道就能充满制品;但PS质硬而脆,制品设计时,应量避免尖角,注意脱模斜度,否则,会出现制品开裂。
制品易带静电,表面易吸尘埃。
收缩率为5‰;溢边值为0.03mm。
(物理性能机械性能注塑温度见表二)
HIPS
简称HIPS
俗称不碎胶,高冲击硬胶
学名高抗冲聚苯乙烯
英文名highimpactpolystyrene
单体苯乙烯和橡胶接枝共聚合成的嵌段共聚物
本色高抗冲聚苯乙烯本色是一种亚白色不透明的材料,表面无光泽,柔韧不脆;无毒,无味。
燃烧特征易燃,离火后能继续燃烧,火焰上端呈金黄色,燃烧时会软化起泡,无液体滴落,并发出浓烟黑柱,有飞灰。
优点由于聚苯乙烯质硬而脆,易碎裂,不耐冲击,因此,采用橡胶改性的方法来解决以上问题。
HIPS最大的优点是冲击强度很高,比ABS高4倍以上。
电绝缘性优良,HIPS易着色,容易印刷。
HIPS的表面硬度比较高,
缺点HIPS的抗冲击强度虽然很高,但它的延展伸长率小于ABS,因此,壳体上设计的螺丝孔比较易被自攻螺丝打破。
由于橡胶成分的加入,表面的光泽也变得暗淡,表面无光泽;HIPS的热稳定性差,耐热性不高。
用途用于生产家用电器的外壳;用于生产日用品及玩具外壳;用于挤出吹塑容器,中空制品,瓶子。
注塑性能一般的HIPS熔点为170℃左右,分解温度为260℃;注塑温度的可调区间比较大。
注塑时,一般使用温度为180℃--240℃;因为橡胶成分的存在,它吸少量水分,生产时,需哄干,可用80-90℃温度烘干1-2hr即可;HIPS由于橡胶成分的存在,热稳定性差,因此,注塑时不要在料筒中停HIPS的熔体粘度比PS大,但浇口和流道一般,也能充满制品;制品易带静电,表面易吸尘埃。
收缩率为5‰;溢边值为0.05mm。
(物理性能机械性能注塑温度见表二)
ABS
简称ABS
俗称超不碎胶
学名苯乙烯-丙烯腈-丁二烯三元嵌段共聚物
英文名acrylonirilebutadienestyrene
本色ABS的本色是一种表面具有较高光泽的淡黄色不透明颗粒,比重为1.05,略重于水。
具有坚韧,硬质,刚性的特征。
燃烧特征:
燃烧时比较缓慢,离火后仍能继续燃烧,火焰呈黄色,并发出大量的黑烟和烟束。
燃烧时,塑料软化烧焦,无熔溶滴落。
性能ABS产生,主要是对HIPS表面光泽不好,除了抗冲强度外,其它机械性能不佳而产生的进一步研究,人们力图找出综全性能都比较优良的材料。
ABS是三元共聚物,它有良好的综合性能;丙烯腈使它有良好的耐化学腐蚀和表面硬度;丁二烯使它有良好的韧性,耐冲击;苯乙烯使它具有良好的刚性和流动性,并且使它易于印刷和染色。
ABS的机械性能:
抗拉强度,中等。
抗冲强度很好,且在低温下也不迅速下降。
优点:
由于它是三元共聚物,三种成分的不同,它的性能有较大的差异。
一般来说,ABS具有良好的光泽,质硬,坚韧,刚性,机械性能适中,是一种良好的壳体材料。
它易于印刷,以及电镀等表面处理。
它的低温冲击性能也比较好,尺寸稳定。
ABS能耐水,无机酸碱盐的侵蚀。
但不耐有机溶剂。
缺点ABS易受溶剂的影响而应力开裂。
ABS耐气候性差,易受阳光的作用,变色,变脆。
用途由于它有良好综合机械性能,表面有较好的光泽,能电镀金属化处理,易印刷,它特别适用于作家用电器外壳及各种制品的外壳。
做一些非承重载荷结构件。
注塑性能:
一般的ABS熔点为170℃左右,分解温度为260℃;注塑温度的可调区间比较大。
注塑时,一般使用温度为180℃--240℃;因为橡胶成分的存在,它吸少量水分,生产时,需哄干,可用80-90℃温度烘干1-2hr即可;同时,由于橡胶成分的存在,热稳定性差,它比较易分解,注塑时,原料不要在料筒内停留太长时间;熔体粘度比PS大,但浇口和流道一般,也能充满制品;制品易带静电,表面易吸尘埃。
收缩率为5‰;溢边值为0.05mm。
(物理性能机械性能注塑温度见表二)
PMMA
简称:
PMMA俗称:
有机玻璃亚加力学名:
聚甲基丙烯酸甲脂英文名:
polymethacrylate
本色:
PMMA是一种无色的透明颗粒,比重为1.19,重于水。
表面有较高的光泽,制品有坚韧,硬质,刚性的特征。
燃烧特征:
难燃,离火后能继续燃烧,火焰下端呈兰色,上端为黄色,顶端为白色燃烧时软化起泡,同时放出花果腐烂时的气味。
优点:
PMMA最大优点是:
它的光学性能。
它透明,与其它透明材料不同的是,它能透过其它透明材料不能透过的光线。
光线也可以在它内部传导,做光纤用。
它能耐室外老化,爆晒而不影响它的透明度,而其它透明塑料则不具备。
它有独特的电性能,它的功率因数随频率升高而降低。
有良好的机械性能,耐稀的无机酸碱和油,脂,印刷性能良好。
。
缺点:
PMMA最大的缺点是表面硬度低,不耐划伤。
用途:
生产光学镜片,家用电器,餐具,日用品,仪表表盘,透明盖,光导纤维等
注塑性能:
PMMA是无定形聚合物,没有明显的熔点,一般在160℃开到软化,180℃左右能流动,分解温度为270℃;注塑温度的可调区间比较大。
注塑时,一般使用温度为180℃--240℃;它吸少量水分,生产时,需哄干,可用100℃温度烘干2-3hr即可;收缩率为5‰;溢边值为0.05mm。
(物理性能机械性能注塑温度见表二)
表二通用工程塑料-----物理机械数据
PS
HIPS
ABS
AAS
ACS
AS
MBS
PMMA
1
比重
g/cm3
1.05
1.07
1.05
1.07
1.12
1.1
1.18
2
吸水率
%
0.05-0.4
0.4
0.45
0.5
0.5
0.66
0.6
0.4
3
透光率
%
88-92
不透明
33
85-88
85-88
92-93
4
表面硬度
M65-90
M10
R85-105
R102-108
M80-90
R100
M75
5
收缩率(范围)
‰
2--6
2--6
5--7
4--8
6--8
7--9
6--8
2--6
6
收缩率(做模)
‰
5
7
连续耐热
℃
76-104
~~~
60-98
70-104
~~~
60-96
~~~
82-93
8
热变形温度
(18.6kg/cm2)℃
82-110
79
93-103
101-107
85-83
87-104
76-85
96-100
9
热变形温度
(4.6kg/cm2)℃
90-116
~~~
99
107-115
~~~
~~~
82-93
113
10
抗张强度
kg/cm2
460-840
350
310-530
420-560
320-420
630-840
400-410
490-700
11
拉伸强度模量
103kg/cm2
28-42
21
16
23-26
~~~
28-39
20-22
30
12
伸长率(%)
%
1.4-2
13
5-70
20-60
20
1.5-1.7
5--20
3
13
弯曲屈服强度
kg/cm2
700-1200
~~~
420-770
700-840
~~~
1000-1340
700
1120-1340
14
弯曲弹性模量
103kg/cm2
~~~
~~~
14-27
23-26
~~~
3
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