塑料材料基础知识简介

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,豆浆机事业部工程部 何文彬,塑料基础,知识,塑料材料的简介,塑料的种类和组成,塑料的,选择,塑料物性表解读,厨房小家电常用的几种塑料,改性塑料的介绍,塑料的成型方法,目录,塑料材料的简介,塑料为合成的高分子化合物,聚合物,(polymer),，又可称为高分子或巨分子,(macromolecules),，也是一般所俗称的塑料,(plastics),或树脂,(resin),，可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，由合成树脂及,填料,、增塑剂、,稳定剂,、,润滑剂,、色料等添加剂组成的,塑料的主要成分是合成,树脂,。树脂这一名词最初是由动植物分泌出的脂质而得名，如,松香,、,虫胶,等，目前树脂是指尚未和各种添加剂混合的,高聚物,。树脂约占塑料总重量的,40,100,。塑料的基本性能主要决定于树脂的本性，但添加剂也起着重要作用。有些塑料基本上是由合成树脂所组成，不含或少含添加剂，如,有机玻璃,、聚苯乙烯等。所谓塑料，其实它是合成树脂中的一种，形状跟天然树脂中的松树脂相似，但因又经过化学的力量来合成，而被称之为塑料,塑料材料的种类,按成型性能,/,受热冷却时形态分为：热塑性塑料和热固性塑料,1,、热塑性塑料：又分为结晶性塑料和无定形塑料,定义：加热时软化和熔融，冷却后能保持一定的形状，再次加热时又可软化和熔融，具有可塑性。因此，塑料加工过程中产生的边角料可再次利用,热塑性塑料：,PP,、,PBT,、,PS,、,ABS,、,PC,、,POM,、,PC,、,PPO,等,2,、热固性塑料：在固化后加热时，不能再次软化和熔融，不再具有可塑性（,线性分子转变成体形分子,）。因此，热固性塑料一旦损坏便不能再回收利用。,热塑性塑料：环氧塑料,/EP,、酚醛塑料等；,二次加热成型,塑料材料的种类,按照塑料用途分类：,1,、通用塑料,价格低、性能差、产量大，使用广泛 ；,Eg,：酚醛塑料（,PF,）、氨基塑料、,PVC,、,PS,、,PE,、,PP,等六大类；,2,、工程塑料,性能指标,/,等级高、多种材料复合而成可取代金属；,工程塑料：在工程技术中作为结构材料的塑料，这类材料的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性、尺寸稳定性均较高。,常用的有：,PA,、,PC,、,POM,、,ABS,、,PPO,、,PTFE,、,PSF,等；,3,、特种塑料,“功能材料,”,，经过材料改性后某一制定性能优越；,Eg,：导磁材料、医用高分子、光敏材料、珠光材料（,CPP,）等；,合成树脂,粘结作用,增强材料、填料及表面处理助剂,成本、强度,润滑剂,加工性,着色剂,抗老化性,抗氧、抗紫外、耐水解等,阻燃剂、增塑剂等,塑料材料的组成,理解：塑料与树脂的区别及其应用意义,塑料,基体、助剂复合；,树脂,单个高聚物；,材料选择的三个原则,三个基本原则：,使用性能原则,力学性能：机械性能、耐热、防火等,物理性能：密度、熔点、热膨胀性,化学性能：耐腐蚀性、抗氧化性,工艺性能原则：生产效率,经济性原则：材料价格、加工费用、是否成熟原料、根据产品定位差异化选材,选择材料时，首先应当明确材料的使用要求，,这些要求应当基于：,A,零件的工作条件；,B,失效分析,塑料的基本特点（优点）,可根据需要随意着色，或制成透明制品,金属和玻璃陶瓷则要繁琐的多,易加工,/,成型,塑料加工到熔点以上温度变成流体,/,熔融态可塑成各种形状，生产效率与不锈钢等金属、玻璃陶瓷等无机材料相比生产效率，成品率更高；,例,:,豆浆机杯体（塑料、不锈钢、玻璃）生产过程中，往往是塑料件生产的更快；,不生锈、,不易腐蚀,塑料一般耐各种化学药品的腐蚀，不会像金属那样容易生锈或受到腐蚀,例：水管接头用,PSUPPS,等材料取代铜接头，有效防止水造成的金属生锈；,绝缘性好,生产成本低,尽管原料本身比较贵，但是密度小，,易于加工，设备费用比较低廉，所以能降低产品成本。,塑胶材料的电绝缘性优,例：绝缘件除少数用陶瓷制成外，大部分用塑胶材料,制得；,塑料的基本特点（缺点,）,耐热差，易燃烧,与金属及玻璃陶瓷制品相比，塑料耐热性是制约其应用的最重要方面：温度高，则容易变形，大部分塑料容易燃烧，并放出有毒气体；,易老化,/,耐候性差,制品光泽、强度都会在紫外光、热、氧及大气作用下发生老化，,时间长了受负荷还发生蠕变或松弛情况，导致变形或紧固件松动,性能随温度波动大,无论是高温还是低温，尤其机械性能会发生比较大的变化，给使用带来麻烦，因此使用塑料时，一定要经过最高和最低使用温度的验证；,机械强度低,同样大小的零件，机械强度比金属低很多，尺寸稳定性差,易腐蚀,易受特殊化学品侵蚀 尤其在高温下,/,长时间接触,塑料的物性表解读,塑料的长期特性与蠕变,在设计部件时，通常会计算出最大形变量，因为形变会影响部件的功能。当部件持续或长期受到应力的作用，其形变程度会比根据短期特性预测的值要大。塑料比大多数金属材料表现出更大的,非线性,。,当一根棒状塑料受到持续应力的作用时，其尺寸会由于受应力的作用而产生变化。载荷瞬时的尺寸变化可通过弹性模量估算出。如果持续施加应力，尺寸会继续改变。这种连续对应力的反应通常称为蠕变，可通过测量应变随时间的变化而得到。,拉伸蠕变,在恒定拉力作用下，样件应变,随时间的变化；,理解：抗蠕变性能是表征材料长期使用性能的重要指标。,塑料的物性表解读,塑料的几个重要热指标,塑料的耐热性是反映温度与变形量关系的特性，耐热性对塑料来说特别重要。,重点理解,5,个方面：热变形温度、维卡软化点、玻璃化转变温度、,UL,黄卡与长期热性能；,热变形温度,塑料热变形温度试验原理是将塑料试样浸没在一种等速升温的液体传热介质中，在简支梁式的静弯曲负荷下，测定弯曲变形达到规定值时的温度。,维卡软化点,是测定塑料在液体传热介质中，在规定的负荷作用和等速升温的条件下，试样被,1mm2,压针头压入,1mm,深时的温度。,塑料的物性表解读,玻璃化转变温度,一般情况，塑料受热后刚度会逐渐降低，直到转变为橡胶态，从玻璃态转变为黏流态（橡胶态）的温度称为玻璃转化温度，即,Tg,。在玻璃化转变温度前后，其许多性能发生了根本性的变化，包括比热、折射率、模量等。,结晶塑料和非结晶性塑料模量在,Tg,前后的变化：,无定形塑料一般不能在高于,Tg,的条件下使用；结晶塑料一般是经过增强的，可以在高于,Tg,而低于熔点情况下使用；,Tg,可使用,DSC,（差示扫描量热仪,),测得。,W=dQ/dt=dH/dt,识别,UL,黄卡参数,公司名称,UL,黄卡号,塑料种类、名称,塑料材料颜色,材料厚度,材料防火等级,热变形温度,塑料牌号,RTI,的含义,RTI,是,Relative Thermal Index,（相对热指数）的缩写，是塑料的一个指标。具体测试方法和规定请见,UL94,标准。,RTI,是,UL,保证材料使用的最高温度，单位,为。有时也只标注为,TI,（保证温度）。,RTI,有三个指标,:,Elec,：,Electrical,，,Imp,：,Impact,，,Str,：,Stress,，,Elec,表示对于电气特性的热指数,Imp,表示有冲击负荷时的热指数；,Str,表示,静态载荷下,的热,指数,注：,RTI,是,UL,保证材料长期安全使用的最高温度。,塑料的物性表解读,与注塑有关的主要物理特性,流动性 熔体流动速率,吸水率与挥发份含量,收缩率：一般无定形塑料原料的收缩率小于,1%,，而结晶性塑料的收缩率则大于,1%,，结晶性塑料具有后收缩现象，需在,24,小时后测量其尺寸。,熔点,理解：塑料制品在固化后并非刚形体，脱模后有一定的弹性回复；,厨房小家电常用的几种塑料,塑料名称,代号,特征,应用（注塑）,聚丙烯,别名：,百折胶,PP,物化性能：无毒，无臭，无味。原料收缩率：,1.4%-1.8%,；密度：,0.9g/cm3,轻质塑料。对水特别稳定，吸水率极低。,燃烧火焰上端黄色，下端蓝色，少量黑烟，熔融滴落。,优点：,1.,价格低；,2.,密度低，耐疲劳性非常好；,3.,在水中，机械性能几乎不受影响；,4.,被公认为，食品安全性最高的塑料，耐蒸汽消毒性好；,5.,加工时无需干燥；,缺点：,0,以下易变脆；,尺寸稳定性差，为结晶型塑料，存在严重成型后收缩，易产生收缩痕；,与铜长期接触易老化，试验证明，在接触铜的情况下,150,度条件下不到,20,小时就开始分解；,抗划伤性差，表面油漆粘合性差；,耐候性差；,对,PP,在家电上的应用来说，最难实现的是耐划伤性、抗冲击性和高光泽三个条件同时满足，即使改性也总有一方面与其它塑料相比有明显不足。,豆浆机下盖,电水壶杯体,厨房小家电常用的几种塑料,塑料名称,代号,特征,应用（注塑）,丙烯腈、丁二稀、苯乙烯,ABS,物化性能：收缩率：,0.5%-0.7%,；密度：,1.06g/cm,；,燃烧火焰为黄色，软化烧焦。,优点：,1.,易加工（电镀、喷油、印刷）,2.,表面硬度高，表面光泽度高，冲击强度高；,3.,尺寸稳定性好，基本不存在后收缩，不容易出现缩痕；,缺点：,1.,耐热性差；,2.,加工白色产品时特别容易出现黑点；,3.,耐候性差，阳光下稍晒便出现变色情况；,4.,价格与,PP,相比，较贵；,对,ABS,在家电中的应用来说，耐热差是制约性因素，纯的,ABS,原料，耐热一般超不过,100,度；针对这种情况，人们开发出,PC/ABS,合金，综合性能好，但因价格昂贵，只能在高档机上使用。,豆浆机上盖、手柄,电磁炉上盖,厨房小家电常用的几种塑料,塑料名称,代号,特征,应用（注塑）,聚酰胺，又称尼龙,PA,物化性能,耐油、耐磨、耐腐蚀、自润滑；加玻纤可做 开关杠杆成型收缩率：,0.6-1.6%,范围较大,;,燃烧火焰蓝色，上端黄色，熔融起泡。,优点,1.,耐疲劳性好（尤其加玻纤，常制作轴、轮）；,2.,耐化学药品性好；,3.,一般有良好的冲击强度；,4.,耐磨性好；,缺点：,1.,易吸水，吸水后易变形；成型后存在后收缩，尺寸稳定性差；,但也有好的牌号：,1,）,EMS GRIVORY HT1V-5H1 FWA,甚至可以取代,PPS,2,）,EMS TR55,可用于豆浆机杯体,1.PA,根据合成单体不同，有很多种型号，性能差别较大，通常指的是,PA6,及,PA66,及其改性产品；,2.,吸水及尺寸稳定性是制约其应用的主要因素之一。,典型例：,(,豆）电机支架、档环,厨房小家电常用的几种塑料,塑料名称,代号,特征,应用,聚碳酸酯,PC,物化性能：非结晶性，高透明；,收缩率：,0.5%-0.8%,；密度：,1.2g/cm,立方；,燃烧黄黑色烟，黑烟碳飞扬，熔融起泡。,优点：,1.,高透明；,2.,韧性很好，即使在,-20,也是如此，被用作防弹玻璃；,3.,可经受蒸汽消毒；,4.,至少,120,度仍然保持良好的机械性能；,5.,自身有一定的阻燃性，且加工时尺寸稳定性好；,缺点：,1.,耐疲劳性差；,2.,易水解，,60C,以上长时间浸放在水中机械性能下降；,3.,易被烃类化合物及碱腐蚀，易产生内应力导致开裂；,问题和注意事项,:,加工过程的残留应力和应力开裂（要求高时需退火）；,耐弯曲疲劳强度较差；碱性环境使用强度降低很快；,很多有机溶剂可使其溶胀并导致开裂；,本身吸水很少，但高温时对水比较敏感,强度下降，注塑 前材料干燥，通常,120,度,4,小时,.,常用作豆浆机杯体、压力锅旋钮及灯罩,厨房小家电常用的几种塑料,塑料名称,代号,特征,应用（注塑）,聚甲醛,又称赛钢，夺钢,POM,物化性能：收缩率均聚,2.2%,；共聚,2.7%,，耐蘑、耐水、耐腐蚀，尺寸稳定；密度：,1.42g/cm,立方,燃烧