塑料之特性说明及应用.docx
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塑料之特性说明及应用
各种塑料特性、成型工艺、用途
在注塑模具的设计过程中,模具材料的选择、流道系统的布置、冷却方案和顶出方案的设计,都和塑料本身的性质密切相关。
尽管塑料的内部结构比较复杂,系统地掌握其性能也比较困难,然而,对于一般的模具设计工程师来说,对塑料特性作一些基本的了解和认识,比如:
流动性、机械性能、物理性能、化学性能及成型工艺等等,将有很大的帮助。
塑料的分类
我们常说的塑料,是对所有塑料品种的统称,它的应用很广泛,因此,分类方法也各有不同。
按用途大体可以分为通用塑料和工程塑料两大类。
通用塑料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、改性聚苯乙烯(例如:
SAN、HIPS)、聚氯乙烯(PVC)等,这些是日常使用最广泛的材料,性能要求不高,成本低。
工程塑料指一些具有机械零件或工程结构材料等工业品质的塑料。
其机械性能、电气性能、对化学环境的耐受性、对高温、低温的耐受性等方面都具有较优越的特点,在工程技术上甚至能取代某些金属或其它材料。
常见的有ABS、聚酰胺(简称PA,俗称尼龙)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、有机玻璃(PMMA)、聚酯树脂(如PET、PBT)等等,前四种发展最快,为国际上公认的四大工程塑料。
按加热时的工艺性能,塑料又可以分为热固性塑料和热塑性塑料两大类。
热固性塑料在受热后分子结构转化成网状或体型而固化成型,变硬后即使加热也不能使它再软化。
这种材料的特点是质地坚硬,耐热性好,尺寸比较稳定,不溶于溶剂。
常见的有酚醛树脂(PF)、环氧树脂(EP)、不饱和聚酯(UP)等等。
热塑性塑料在受热条件下软化熔融,冷却后定型,并可多次反复而始终具有可塑性,加工时所起的是物理变化。
常见的有聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)及其改性品种、ABS、尼龙(PA)、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、有机玻璃(PMMA)等等。
这类塑料在一定塑化温度及适当压力下成型过程比较简单,其塑料制品具有不同的物理性能和机械性能。
常用塑膠之介紹
1.POM 聚甲醛又稱赛钢
化学和物理特性
POM是一种坚韧有弹性的材料,即使在低温下仍有很好的抗蠕变特性、几何稳定性和抗冲击特性。
POM既有均聚物材料也有共聚物材料。
均聚物材料具有很好的延展强度、抗疲劳强度,但不易于加工。
共聚物材料有很好的热稳定性、化学稳定性并且易于加工。
无论均聚物材料还是共聚物材料,都是结晶性材料并且不易吸收水分。
POM的高结晶程度导致它有相当高的收缩率,可高达到2%~3.5%。
对于各种不同的增强型材料有不同的收缩率。
常用:
1.8%、1.9%
注塑模工艺条件
干燥处理:
如果材料储存在干燥环境中,通常不需要干燥处理。
熔化温度:
均聚物材料为190~230C;共聚物材料为190~210C。
料温:
170-220℃,注意料温不可太高,240℃以上会分解.
模具温度:
80~105C。
为了减小成型后收缩率可选用高一些的模具温度。
注射压力:
700~1200bar
注射速度:
中等或偏高的注射速度。
流道和浇口:
可以使用任何类型的浇口。
如果使用隧道形浇口,则最好使用较短的类型。
对于均聚物材料建议使用热注嘴流道。
对于共聚物材料既可使用内部的热流道也可使用外部热流道。
典型用途
POM具有很低的摩擦系数和很好的几何稳定性,特别适合于制作齿轮和轴承。
由于它还具有耐高温特性,因此还用于管道器件(管道阀门、泵壳体),草坪设备等。
主要优点:
a.POM具有良好的耐疲劳性和抗冲击强度,耐疲劳性是所有塑料中最好的.适合制造受周期性循环载荷的齿轮类制品;
b.耐蠕变性好。
与其它塑料相比,POM在较宽的温度范围内蠕变量较小,可用来作密封零件;
c.耐磨性能好。
POM具有自润滑性和低摩擦系数,该性能使它可用来作轴承、转轴;
d.耐热性较好。
在较高温下长期使用力学性能变化不大,均聚POM的工作温度在100℃,共聚POM可在114℃。
e.吸水率低,成型加工时,对水分的存在不敏感。
主要缺点:
a.凝固速度快,制品容易产生皱纹、熔接痕等表面缺陷;
b.收缩率大,较难控制制品的尺寸精度;
c.加工温度范围较窄,热稳定性差,即使在正常的加工温度范围内受热稍长,也会发生聚合物分解;
模具设计
a.在熔融态时,凝固速度快,结晶度高,体积收缩大,为满足正常的充填和保压,要求浇口尺寸大一些,且流动平衡性好一些;
b.刚性好而韧性不足,弧形浇口不适合于POM,以防浇口断裂而无法正常脱模;
为防止POM分解而腐蚀型腔,型腔材料应该选用耐腐蚀的材料
d.POM熔体流动性较好,为防止排气不良、熔接痕、灼伤变色等缺陷,要求模具开设良好的排气槽,深度不超过0.02mm,宽度在3mm左右。
2.PC聚碳酸酯又稱防弹玻璃胶
化学和物理特性
PC是一种非晶体工程材料,具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性。
PC的缺口伊估德冲击强度(otchedIzodimpactstregth)非常高,并且收缩率很低,一般为0.4%~0.7%。
常用:
0.4%,0.5%
PC有很好的机械特性,但流动特性较差,因此这种材料的注塑过程较困难。
在选用何种品质的PC材料时,要以产品的最终期望为基准。
如果塑件要求有较高的抗冲击性,那么就使用低流动率的PC材料;反之,可以使用高流动率的PC材料,这样可以优化注塑过程。
注塑工艺要点:
a)高温下PC对微量水份即敏感,必须充分干燥原料,使含水量降低到0.02%以下,干燥条件:
100-120℃,时间12小时以上;
b)PC对温度很敏感,熔体粘度随温度升高而明显下降.料筒温度:
250-320℃,(不超过350℃),适当提高后料筒温度对塑化有利;
c)模温控制:
85-120℃,模温宜高以减少模温及料温的差异从而降低胶件内应力,
d)注射压力:
尽可能地使用高注射压力。
e)注射速度:
对于较小的浇口使用低速注射,对其它类型的浇口使用高速注射。
典型用途
电气和商业设备(计算机元件、连接器等),器具(食品加工机、电冰箱抽屉等),交通运输行业(车辆的前后灯、仪表板等)。
成品有:
食品包装、餐饮器具、安全帽、泵叶、外科手术器械、医疗器械、高级绝缘材料、齿轮、车灯灯罩、高温透镜、窥视孔镜、电器连接件和镭射唱片、镭射影碟等。
主要优点:
1.高透明度(接近PMMA),非结晶体,耐热性优异
1.机械强度高,居热塑料之冠,蠕变小,刚硬而有韧性;
2.热性耐气候性优良
3.成型精度高,尺寸稳定好,成型收缩率基本固定在0.4%~0.7%,流动方向与垂直方向的收缩基本一致,在很宽的使用温度范围内尺寸可靠性高。
主要缺点:
1.是自身流动性差,即使在较高的成型温度下,流动亦相对缓慢;
2.是在成型温度下对水分极其敏感,微量的水分即会引起水解,使制件变色、起泡、破裂;
3.抗疲劳性、耐磨性较差、缺口效应敏感。
模具设计
PC制品与模具设计除了遵循一般塑料制品与模具的设计原则外,还需注意以下几点:
1.由于PC的流动性较差,所以,流道系统和浇口的尺寸都应较大,优先采用侧浇口、扇形浇口、护耳式浇口;设计尽可能粗而短,弯曲位少的流道;流道、型腔需抛光为使降低熔料的流动阻力;
2.由于熔体粘度较大,材料硬,易损伤模具,要求型腔的材料比较耐磨;
3.熔体的凝固速度较快,流动的不平衡对充填过程影响明显。
为了防止滞流,型腔应该获得较好的充填秩序;
4.PC对缺口较为敏感,要求制品壁厚均匀一致,尽可能避免锐角、缺口的存在,
转角处要用圆弧过渡,圆弧半径不小于1.5mm。
5.为防止在成型过程中出现排气不良现象,需开设深度小于0.02mm的排气孔槽.
3.ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物又稱超不碎胶
化学和物理特性
ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。
每种单体都具有不同特性:
丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性;丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性;苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。
从形态上看,ABS是非结晶性材料。
三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物,一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相,另一个是聚丁二烯橡胶分散相。
ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。
这就可以在产品设计上具有很大的灵活性,并且由此产生了市场上百种不同品质的ABS材料。
这些不同品质的材料提供了不同的特性,例如从中等到高等的抗冲击性,从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。
ABS材料具有超强的易加工性,外观特性,低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。
收缩率一般为0.4%~0.7%常用:
0.5%
ABS本色为浅象牙色,不透明,无毒无味,属于无定形塑料。
粘度适中,它的熔体流动性和温度、压力都有关系,其中压力的影响要大一些。
ABS树脂是一种缓慢燃烧的材料,燃烧时火焰呈黄色,冒黑烟,气味特殊,在继续燃烧时不会熔融滴落。
注塑工艺要点:
a)吸湿性较大,必须干燥,干燥条件85℃,3hrs以上(如要求胶件表面光泽,
更需长时间干燥);
b)温度参数:
料温180-260℃(一般不宜超过250℃,因过高温度会引致橡胶成份分解反而使流动性降低),模温40-80℃正常,若要求外观光亮则模温取较高.(模具温度将影响塑件光洁度,温度较低则导致光洁度较低)。
c)注射压力一般取70-100Mpa,保压取第一压的30-60%,注射速度取中`低速.
d)模具入水采用细水口及热水口.一般设计细水口为0.8-1.2mm.
典型用途
汽车(仪表板,工具舱门,车轮盖,反光镜盒等),电冰箱,大强度工具(头发烘干机,搅拌器,食品加工机,割草机等),电话机壳体,打字机键盘,娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等。
主要优点:
1.综合性能比较好:
机械强度高;抗冲击能力强,低温时也不会迅速下降;缺口敏感性较好;抗蠕变性好,温度升高时也不会迅速下降;有一定的表面硬度,抗抓伤;耐磨性好,摩擦系数低;
2.电气性能好,受温度、湿度、频率变化影响小;
3.耐低温达-40℃;
4.耐酸、碱、盐、油、水;
5.可以用涂漆、印刷、电镀等方法对制品进行表面装饰;具有良好电镀性能,也是所有塑料中电镀性能最好的.
6.较小的收缩率,较宽的成型工艺范围。
主要缺点:
1.不耐有机溶剂,会被溶胀,也会被极性溶剂所溶解;
2.耐候性较差,特别是耐紫外线性能不好;
3.耐热性不够好。
普通ABS的热变形温度仅为95℃~98℃。
4.ABS的改性
ABS能与其它许多热塑性或热塑性塑料共混,改进这些塑料的加工和使用性能。
如将ABS加入PVC中,可提高其冲击韧性、耐燃性、抗老化和抗寒能力,并改善其加工性能;将ABS与PC共混,可提高抗冲击强度和耐热性;以甲基丙烯酸甲酯替代ABS中丙烯腈组分,可制得MBS塑料,即通常所说的透明ABS。
综上所述,ABS是一类较理想的工程塑料,为各行业所广为采用。
航空、造船、机械、电气、纺织、汽车、建筑等制造业都将ABS作为首选非金属材料。
模具设计
1.排气
为防止在充模过程中出现排气不良、灼伤、熔接缝等缺陷,要求开设深度不大于0.02mm的排气槽。
4.PMMA聚甲基丙烯酸甲酯又稱亚加力
化学和物理特性
PMMA俗称“有机玻璃”,具有优良的光学特性及耐气侯变化特性。
白光的穿透性高达92%。
PMMA制品具有很低的双折射,特别适合制作影碟等。
PMMA具有室温蠕变特性。
随着负荷加大、时间增长,可导致应力开裂现象。
PMMA具有较好的抗冲击特性。
常用:
0.5~0.7(0.5)
注塑模工艺条件
a)干燥处理:
PMMA具有吸湿性因此加工前的干燥处理是必须的。
建议干燥条件为90C、2~4小时。
b)熔化温度:
2
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- 塑料 特性 说明 应用