摘要:本文介绍塑料的分类,常用塑料的性能、优缺点、加工要求等。
关键词:塑料、热固性、热塑性、收缩率、密度、性能、加工温度。
一、 塑料的分类:
1、 按用途分:
1.1 普通塑料:是日常使用范围最广的塑料,性能要求不高,成本低,制造容易,如PE、PP、PS、HIPS、PVC等。
1.2 工程塑料:泛指一些具有能制造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、低温耐受性等方面都具有较优异的特点,能在工程技术上替代某些金属如铜、铝、锌、部分合金钢或其他材料使用,常见的有ABS、PA、PC、POM、PMMA、PU、PXU、PPO、PTFE等,其中前四种发展最快,为国际上公认的四大工程塑料。
2、 按受热性能分:
2.1 热固性塑料:是指经过加热固化后不再在热的作用下变软而重复成形的塑料,特点是质地坚硬,耐热性能好,尺寸比较稳定,不溶于溶剂,常见的有PF(电木)、UP(不饱和聚酯)、EP(坏氧树脂)、PUR(聚氨酯)等。
2.2 热塑性塑料:是指可以多次重复加热变软、冷却结硬成形的塑料,其耐热性较差。
二、 塑料的成形收缩率:
类型
收缩率﹪
PE
HDPE、LDPE
1.5—3.0、1.5—3.5
PP
1.0—3.0
PS
通用型、耐热型、增韧性
0.2—0.8、0.2—0.8、0.2—0.6
ABS
搞冲型、耐热型、30﹪玻纤型
0.5—0.7、0.4—0.5、0.1—0.15
PA
66、6、610、1010
0.1—2.5、0.7—1.5、1.0—2.5、5—4.0
PC
0.5—0.7
注:收缩率计算式:S = A—B/B*100﹪(S—收缩率,A—模具尺寸,B—制件尺寸)
三、 常用塑料的密度:
塑料名称
PP
CDPE
HDPE
ABS
PS
相对密度
0.90—0.91
0.91—0.925
0.941—0.965
1.04—1.07
1.04—1.06
塑料名称
PMMA
PC
PA1010
PVC(软)
PVC(硬)
相对密度
1.17—1.20
1.20
1.04—1.06
1.16—1.35
1.35—1.45
四、 常用热塑性塑料的性能:
1、 聚苯乙烯(Polystyrene),简称聚苯、PS、GPPS、硬胶,是一种通用的透光性材料,特点如下:]
1.1 光学性能好,其透光率达88﹪—92﹪;
1.2 电气性能优良,其体积电阻达1018Ω;
1.3 着色性能好;
1.4 热膨胀系数大,易产生内应力,宜用高料温、模温、低压力,延长注射时间有利于降低内应力,防止缩孔、变形(尤其对壁厚塑件),但料温高易出银线,料温低则透明度差;
1.5 最大的缺点是脆性,其抗冲击强度低:83.3—98MPa ;
1.6 耐热温度低,其制品的最高连续使用温度60—80℃ ;
1.7 耐酸性能较差
2、改性聚苯乙烯(HIPS),俗称不碎胶,比 PS 有较强的韧性和耐冲击强度,较大的弹性。
3、 ABS,综合性能如下:
3.1 机械强度高;
3.2 抗冲击能力强,低温时也不会迅速下降;
3.3 缺口敏感性较优;
3.4 抗蠕变性好,温度升高时也不会迅速下降;
3.5 有一定的表面硬度,抗抓伤,耐磨性好,摩擦系数低;
3.6 产品有良好的质感;
3.7 电气性能好,受温度、湿度、频率变化影响小;
3.8 一般耐热可达90℃,耐热型的还可在110—115℃ 下连续使用;
3.9 耐低温达—40℃;
3.10 耐酸、碱、盐、耐油耐水;
3.11 不易燃着;
3.12 可以喷油、印刷、还可电镀;
3.13 能与其它许多热塑性或热固性塑料共混,改进这些塑料的加工和使用性能;
3.14 缺点:不耐有机溶剂,耐候性较差,吸湿性强。
4、聚乙烯(Polyetheren),简称PE、马力士、是产量最大,使用最普遍的一种塑料,其特点是:
4.1 软性、无毒、价兼、加工方便;
4.2 收缩率比其他塑料大(1.5—3.5﹪),且方向性明显,易变形,翘曲;
4.3 结晶倾向比其他塑料大(结晶料);
4.4 流动性极好,且流动性对压力变化敏感;
4.5 宜用高压注射,射速要快,保压要充分,料温应均匀。
5、聚丙烯(Polypropylene),简称PP,俗称百折胶,其性能如下:
5.1 结晶料,流动性极好,成形性能好,制件表面光泽,染色效果,外伤留痕等方面优于聚乙烯;
5.2 是通用塑料中耐热最高的一种(100℃);
5.3 抗拉强度大,在100℃时仍保留常温时抗拉强度的一半;
5.4 屈服强度高,有较高的弯曲疲劳寿命;
5.5 收缩率小于HDPE,产品的翘曲、扭弯等变形程度也相对小些;
5.6 冷却速度快;
5.7 表面硬度比HDPE高,耐刮性、耐磨性也较之为好;
5.8 有良好的耐应力开裂性,制件在嵌入配件后或在螺丝拧紧后不致于太容易工裂;
5.9 密度小(0.90—0.91),是目前使用的塑料中最轻品种之一
5.10 有较好的抗化学药品侵蚀性,能耐80℃以下的无机酸、碱液、盐类及很多有机溶剂的侵泡,吸水性也很小;
5. 11 电气性能好,介电常数低(2.2—2.6);
5. 12 耐冲击强度随温度变化而变化,比PE低温脆化温度高;
5. 13 不适宜制造尺寸精度要求高或容易出现变形缺陷的产品,模具结构要特别讲究结构的合理安
排;
5. 14 刚性不足,不适宜作受力机械构件;
5. 15 装饰性和装配性受到限制;
5. 16 防火安全性差;
5. 17 耐侯性较差;
6.尼龙(NYLON、POLYARHIDE)简写PA,属结晶料,其特点如下。
优点:
(1) 机械强度高,韧性好,有较高的抗压强度。
(2) 耐疲劳性能突出,经受多次反复屈折仍然保持原有机械强度。
(3) 表面光滑,摩擦系数小,耐磨。
(4) 耐腐蚀,耐碱和大多数盐液,还耐弱酸、机油、汽油。
(5) 无毒,对生物侵蚀呈惰性,有良好抗菌、抗毒能力。
(6) 耐热,使用温度范围宽,可在45—100℃下长期使用,短时耐热度达120-150℃。
(7) 有优良电气性能,具有较好的电绝缘性。
(8) 制件重量轻,易染色,易成形。
缺点:
(1) 易吸水
(2) 耐光性较差
(3) 不耐强度,氧化剂
(4) 设计技术要求较严
加工要求:一般宜取低模温、低料温、时间长、注射压力大的成形条件,
7、有机玻璃(POLYMETHYL METHACRYLATE)简称PMMA,又称亚加力(ACRYLICS)或PERSPEX,其特点如下:
(1)透明性最好(初期透光率92%)
(2)吸水性低。
(3)耐气候性能非常优异,适合制作各种户外用具,
(4)绝缘性能优异,表面电阻比大多数塑料高。
(5)缺点:质地较脆
(6)宜用高压注射,在不出现缺陷的条件下宜取高料温、模温以增加流动性,降低内应力、方向性、改善透明度及强度。
8、聚碳酸酯(POLYCARBONATE),简称PC。俗称防弹胶,其综合性能如下:
(1)机械强度是所有热塑性塑料中最好的
(2)耐热度和耐气候性高,热变形温度为135-143℃,长期工作温度达120-130℃
(3)成形精度高,尺寸稳定性好。
(4)光学性能好,透光率达75%-89%
(5)着色性好
(6)冷却速度快
(7)吸水性低,有优良的电绝缘性。
(8)耐稀酸,氧化剂、还原剂、盐类、油、脂肪。
(9)缺点:加工要求高,对模具设计要求高。
(10)加工要求:注射压力宜高,模温控制在80-120℃之间,料温宜稍高,因需较高模温,冷却时间不宜过短。
9、聚甲醛(POLYFORMALDEHYDE),简称POM,俗称赛钢,性能如下:
(1)结晶料,熔融范围很窄,熔融或固化速度快,结晶速度快,料温稍低于熔融温度即发生结晶化,流动性下降。
(2)热敏性强,极易分解,分解温度为240℃,但200℃时滞留30分钟以上也会发生分解,产生刺激性,腐蚀性气体。
(3)流动性中等,且对温度变化不敏感,但对注射压力变化敏感。
(4)结晶度高,结晶化时体积变化大,成形收缩范围大,收缩率大。
(5)摩擦系数低,弹性高,浅侧凹槽可强制脱模,塑件表面可带有皱纹花样,但易产生表面缺陷,如折皱,夹线,缩孔,凹痕等弊病。
(6)加工要求:料温一般不宜超过200℃,宜用高压,高速注射,冷却时间可短,模温稍高(75-120℃)对改善制品外观有帮助,射咀孔径应取大。
10、聚氯乙烯(PVP)原料来源丰富,价格低廉,其成形特性如下:
(1)吸湿性小,但为了提高流动性,防止发生气泡则宜先干燥。
(2)流动性差,极易分解,特别在高温下与钢、铜等金属接触更易分解,分解温度为200℃,分解时发生刺激性、腐蚀性气体。
(3)成形温度范围小,必须严格控制料温。
(4)射嘴孔径、模具浇口截面宜大,不得有死角滞料,模具表面应度铬。
五、各种塑料成型加工温度
塑料名称
玻璃化温度
熔点
加工温度范围
分解温度(空气中)
PS
ABS
LDPE
HDPE
PP
PA66
PA6
PMMA
PC
90℃
95℃
-125℃
-125℃
-20℃
50℃
50℃
105℃
150℃
225℃
225℃
110℃
130℃
164℃
225℃
265℃
180℃
250℃
180-260℃
180-250℃
160-240℃
200-280℃
200-300℃
260-290℃
260-290℃
180-250℃
280-310℃
250℃
280℃
266℃