材料性能与应用

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1、材料性能与应用kanwan目录塑料概论 塑胶材料应用性能参数塑料的性能与应用塑料材料的选用塑料的简易鉴别方法塑料用添加剂&塑料概论1-1 塑料工业的组成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

2、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 温度范围内能反复加热软化和冷却硬化.热固性塑料 受热后成为不熔的物质,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 ACR

3、YLIC 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,而成型后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

4、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,耐热等填料置于金属模中,用加压加热方法制得一定形状的塑料制品.一般用于热固性塑料的成型,也适于热塑性塑料的成型.注射成型 将颗粒状或粉末状塑料置于注射机料筒内加热,使其软化后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.适于形状繁杂批量大的塑件,成本低,速度快.用于聚乙烯,ABS,聚跣胺,聚丙烯,聚苯乙烯等热塑性材料.挤出成型 将塑

5、胶料连续的加入浸入料筒,受热软化后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,置于一定温度的烘箱中固化.用于枫醛,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于模具内,吹入空气使塑料处于高于弹性变形温度而低于其流动温度,吹出的空心制品.用于聚乙烯,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.用于聚碳酸酯,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

6、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,吸水后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

7、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征,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

8、 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(燃烧前后重量之差)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

9、用,储存,加工过程中由于受到光,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,冷却后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

10、使用.产量少,价格较贵,生产厂家少.PC , POM , PBT , PET , NYLON (PA) , NORYLAS(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,流动性好于 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,3-1 通用塑料3-1 通用塑料ABS 丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚体ABS 丙烯晴(耐化学腐蚀性,表

11、面硬度)丁二烯(坚韧)苯乙烯(良好加工性,染色性好耐气候性差,易氧化)具良好的综合性能,高冲击韧性和良好的机械性能,优良的耐热耐油性能和化学稳定性,尺寸稳定,易机械加工,表面可电镀,电性能良好.合适的塑料产品:作一般结构或耐磨受力传动零件和耐腐蚀设备.齿轮,泵叶轮,轴承,把手,管道,电机外壳,电子零件,钟表壳,水箱外壳,冷藏库和冰箱内壳,文具,玩具其它:本色(白色) ,收缩率 0.4-0.7% ,合适的壁厚 1.8-3mm,溢边值 0.04mm3-1 通用塑料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

12、的冲击强度,耐酸碱性能好,不耐依据溶剂,电气性能优良,易成型,吸湿少于 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(发泡后).其它:收缩率 0.4-0.6% 合适的薄厚 1.5-3mm.3-1 通用塑料PSHI 高冲击聚苯乙烯 成分中含橡胶后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

13、值 0.03mm3-1 通用塑料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,吸水性低于 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 0.03mm3-1 通用塑料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,

14、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 0.02mm3-1 通用塑料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 小时后仍可透过 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

15、,尺寸稳定,易于成型,质较脆,易熔于有机溶剂,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 0.03mm3-1 通用塑料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,运动器材,

16、水管等.其它:收缩率 硬质 1-1.5% 软质 2-2.3% 合适的薄厚 2-3.5mm.本色:灰色3-2 工程塑料PC 聚碳酸酯 具有突出的冲击韧性和抗蠕变性能,有很高的耐热性,耐寒性也很好,脆化温度达-100 度,抗弯强度与尼龙相当,并有较高的延伸率和弹性模量,但疲劳强度小于尼龙 66.吸水性较低,收缩率小,尺寸稳定性好,成型的零件可达很精密的公差,并在很宽的变化范围内保持尺寸的稳定性.耐磨性与尼龙相当,并有一定的抗腐蚀能力,但成型条件要求高.可在较高干温度.高载荷下条件下长期应用,但不可在湿温下使用.合适的塑料产品:各种齿轮,涡轮,齿条,凸轮,轴承,心轴,滑轮,传送链,螺母,垫圈,泵叶轮,灯罩,容器,外壳,盖板,高温电气制品,风筒壳,火牛壳,电机壳,工具箱,奶瓶,照相机零件,安全帽,食品盘,医疗器材,CD 等其它:收缩率 0.5-0.7% 合适的薄厚 2-3.5mm.溢边值 0.06mmPC 加入玻缄可改善其收缩率,机械强度,耐温性,在 100 度左右长期 使用钢性会增加,制品可用退火改善内应力.3-2 工程塑料PA 尼龙 PA 的机械性