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車用塑料基礎知識大全(上):常用塑料篇

樓主:艾邦高分子 時間:2022-02-07 13:11:20

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一、塑料的基本組成

塑料 —— 以樹脂為主要成分,以增塑劑、填充劑、潤滑劑、著色劑等添加劑為輔助成分,加工過程中在一定溫度和壓力的作用下能流動成型的高分子聚合物(高分子有機材料),是以石油、天燃氣、煤為基礎原料的各種單體通過聚合、樹脂粘合、樹脂添加、附加縮合等復雜化學反應而生成的高分子材料。


塑料 —— 樹脂+添加劑


按樹脂的分子結構和熱性能分:

◆熱塑性塑料—— 指在特定溫度范圍內能反復加熱軟化和冷卻硬化的塑料,其分子結構是線型或支鏈線型結構。(變化過程可逆)


◆熱固性塑料—— 在受熱或其它條件下能固化成不熔不溶性物質的塑料 ,其分子結構最終為體型結構。(變化過程不可逆)


塑料的名稱往往就是其主要成分樹脂的名稱。





1.樹脂

樹脂 ——指受熱時通常有熔融范圍,受外力作用具有流動性,常溫下呈固態或液態的高分子聚合物,它是塑料最基本的,也是最重要的成分,其在塑料中的含量一般在40%~100%。塑料的主要成分決定塑料的類型和基本性能。

樹脂的作用:

①膠粘其它成分材料

②賦予塑料可塑性和流動性


2.添加劑

(1)填充劑(填料)

重要的但非必不可少的成分;作用:(20~50%)

減少樹脂用量,降低塑料成本;

改善塑料某些性能,擴大塑料的應用范圍。


按形狀:

粉狀:木粉、紙漿、滑石粉、云母粉、石棉粉等

纖維狀 :棉花、亞麻、玻璃纖維、碳纖維等

層狀(片狀):紙張、棉布、麻布、玻璃布等


按化學性能可分為:有機、無機


例如:酚醛壓縮粉若無填充劑,則既不能進行成型加工又無實用價值;PE、PVC+CaCO3 =廉價的具有足夠剛性和耐熱性的鈣塑料;玻璃纖維提高塑料的力學性能;石棉提高耐熱性;


(2)增塑劑

能夠增加塑料的塑性、流動性、柔韌性,改善成型性能,降低剛性和脆性;它是能與樹脂相溶的、不易揮發的高沸點有機化合物。


作用:

提高塑性、流動性和柔軟性;

降低剛性和脆性;

改善塑料的工藝性能和使用性能。


例如:硝化纖維素若無增塑劑,則既不能進行成型加工又無實用價值;硝酸纖維、醋酸纖維、PVC等也必須加入增塑劑。


(3) 穩定劑 (0.3~0.5%)

凡能阻緩材料變質的物質稱為穩定劑。

可分為以下三種:

熱穩定劑: 它的主要作用就是抑制或防止樹脂在加工或使用過程中受熱而降解。如PVC

光穩定劑 :它的主要作用是阻止樹脂在光的作用下降解(塑料變色、力學性能下降等等)。如PE、PP、PS、PC

抗氧化劑 :延緩或抑制塑料氧化速度。如PE、PP、ABS


(4)潤滑劑 (<1%)

為防止塑料在成型過程中粘模,減少塑料對模具的摩擦,改善塑料的流動性,提高塑件表面的光澤度而加入的添加劑。如PE、PP、PVC、PS、PA、ABS


(5) 著色劑 (0.01~0.02%)

特點:

無機顏料:著色能力、透明性、鮮艷性較差,但耐光型、耐熱性、化學穩定性較好,不易褪色。

染料:色彩鮮艷、顏色齊全,著色能力、透明性好。性能與無機顏料相反。

有機顏料的特性介于無機顏料和染料之間。


在塑料工業中著色劑多采用顏料,還有阻燃劑、抗靜電劑、發泡劑、防腐劑、固化劑和加工助劑等等,并非每種塑料都要加入全部的添加劑,根據塑料品種和需求有選擇性的加入某些添加劑。

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二、塑料的分類

1.按塑料的用途分

通用塑料:一般指產量大、用途廣、成型性好、價廉的塑料。其高分子聚合物少,流動性成型條件容易,適合制成不同形狀的制品,例如:ABS/SAN/PP/PS/PE/PVC等


工程塑料:一般指能承受一定的外力作用,并有良好的機械性能和尺寸穩定性,在高、低溫下仍能保持其優良性能,可以作為工程結構件的塑料。其高分子聚合物分子量較高,流動性差,成型條件高。例如:PA/POM/PC/PET/PPO/PBT等


混合塑料: 是以上兩種原料的混合,可提高一般塑料的工程機械性能,或改善工程塑料原料的成形條件。例如:ABS+PC/PC+PBT等。


2.塑料的特性:

  • 質輕、比強度高。

  • 優異的電絕緣性能。

  • 優良的化學穩定性能。

  • 減摩、耐磨、減震、消音性能優良。

  • 透光及防護性能。

  • 成型和著色性能好。


3.塑料的缺點:

  • 耐熱性較差,一般塑料的工作溫度僅100°C左右,否則會降解、老化。

  • 導熱性較差,所以在要求導熱性好的場合,不能用塑料件。

  • 易老化,所以對于使用壽命較長的場合,一般還是用金屬件。


這些不足使塑料在某些領域的應用受到限制。但是,隨著新品種塑料的問世以及改性技術的發展,塑料的這些不足都將會得到改進。


三、常用的塑料

1.熱塑性塑料:PE、PP、PC、PVC、PS、ABS、PMMA、PSF、PA、POM等等

聚乙烯(PE)

1)基本特性:產量最大;無毒、無味,呈白色或乳白色;結晶型塑料;吸水性極小,介電性能好。因此,聚乙烯是最理想的高頻電絕緣材料 。

2)主要用途:塑料管、塑料板、塑料繩、齒輪、軸承等;包裝用的塑料薄膜、軟管、塑料瓶以及電氣工業的絕緣零件和電線電纜外皮等 。

3)成型特點:成形收縮率范圍及收縮值大,方向性明顯,容易變形、翹曲。流動性好且對壓力變化敏感,宜用高壓注射;模具應設有冷卻系統;質軟易脫模,塑件有淺的側向凸凹時可強行脫模。


聚丙烯(PP)

1)基本特性:無色、無味、無毒。不吸水,光澤好,易著色。卓越的介電性能、耐水性、化學穩定性、高頻絕緣性能;定向拉伸后抗彎曲疲勞強度特別高;耐熱性好,能在100℃以上的溫度下進行消毒滅菌; 易老化。(比重.9-0.91克/立方厘米)

2)主要用途:各種機械零件如法蘭、接頭、泵葉輪、汽車零件和自行車零件;各種輸送管道、化工容器;蓋和本體合一的箱殼,各種絕緣零件,并用于醫藥工業中。

3)成型特點:成型收縮范圍及收縮率大(1.0-2.5%),易發生縮孔、凹痕、變形,方向性強;流動性極好,易于成型;模具必須設計冷卻系統,控制成型溫度80℃左右,太低則光澤差或熔接痕等缺陷;塑件有淺側向凸凹時可強行脫模。

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聚碳酸酯(PC)

1)基本特性:是一種熱塑性塑料,透明度達90%,被譽為是透明金屬,幾乎無色或呈輕微淡黃色,可以通過注射、擠出成型。無毒性。

2)主要用途:主要是燈具,尤其是燈玻璃,也可制造儀表標牌、遮陽板和窗玻璃


圖:車燈罩殼


聚氯乙烯(PVC)

1)基本特性:產量第二,其樹脂為白色或淺黃色粉末。

分為硬聚氯乙烯和軟聚氯乙烯。有較好的電氣絕緣性能,可以用做低頻絕緣材料,其化學穩定性也較好;熱穩定性較差,使用溫度一般在-15℃~55℃之間 。

2)主要用途:防腐管道、管件、輸油管、離心泵和鼓風機等;瓦楞板、門窗結構、墻壁裝飾物等;插座、插頭、開關和電纜。涼鞋、雨衣、玩具和人造革等 。

3)成型特點:流動性差,過熱時極易分解,加穩定劑和潤滑劑,控制成型溫度及熔體的滯留時間。成型溫度范圍小,必須嚴格控制料溫,模具應有冷卻裝置;模具澆注系統應粗短,澆口截面宜大。


圖:操縱桿罩、汽車儀表板表皮


聚苯乙烯(PS)

1)基本特性:第三大塑料品種,無色、透明、有光澤、無毒無味,是目前最理想的高頻絕緣材料,化學穩定性良好,透明性很好,透光率很高,它的著色能力強,但耐熱性低,質地硬而脆,塑件由于內應力而易開裂。

2)主要用途:工業上用做儀表外殼、燈罩、化學儀器零件、透明模型等;電氣方面用做良好的絕緣材料、接線盒、電池盒等;日用品用于包裝材料、容器、玩具等。

3)成型特點:性脆易裂,易出現裂紋,塑件脫模斜度不宜過小,推出要受力均勻;熱脹系數大,塑件中不宜有嵌件,否則會因兩者熱脹系數相差太大而導致開裂;流動性好,常采用點澆口形式。


丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)

1)基本特性:無毒、無味,微黃色或白色不透明,塑件光澤較好,尺寸穩定性較好,具有一定的化學穩定性和良好的介電性能,可配成任何顏色。缺點是耐熱性不高,不透明,耐氣候性差,在紫外線作用下易變硬發脆。

2)主要用途:用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、管道、電機電器外殼、儀表盤、汽車擋泥板、扶手、紡織器材、電器零件、文體用品、玩具、食品包裝容器、家具等 。

3)成型特點:易吸水,使成型塑件表面出現斑痕、云紋等缺陷,成型加工前應進行干燥處理;比熱容低,塑化效率高,凝固也快,故成型周期短;粘度對剪切速率敏感,模具大都采用點澆口。


聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)

1)基本特性:具有高度的透明性和優異的透光性,它輕而堅韌,容易著色,有較好的電氣絕緣性能;化學性能穩定,能耐一般的化學腐蝕;在一般條件下尺寸較穩定。其最大缺點是表面硬度低,容易被硬物擦傷拉毛 。

2)主要用途:主要用于制造要求具有一定透明度和強度的防震、防爆和觀察等方面的零件,如飛機和汽車的窗玻璃、光學鏡片、透明模型、透明管道、車燈燈罩等。

3)成型特點:為了防止塑件產生氣泡、混濁、銀絲和發黃等缺陷,原料要干燥;為防止塑件表面出現流動痕跡、熔接痕和氣泡等不良現象,一般采用盡可能低的注射速度;模具澆注系統對料流的阻力應盡可能小。


聚砜(PSF)

1)基本特性:無定形塑料,具有突出的耐熱、耐氧化性能,很高的力學性能、抗蠕變性能,很好的剛性,尺寸穩定性較好,還能進行一般機械加工和電鍍,但其耐氣候性較差。

2)主要用途:用于制造斷路元件、開關、絕緣電刷、電視機元件、整流器插座、線圈骨架、電動機罩、飛機導管、電池箱、汽車零件、齒輪和凸輪等。

3)成型特點:易發生銀絲、云母斑、氣泡甚至開裂,加工前原料應充分干燥;熔融塑料流動性差,對溫度變化敏感,冷卻速度快,所以模具澆口的阻力要小,模具需加熱;熱穩定性比聚碳酸酯差,可能發生熔融破裂 。


聚酰胺(PA)

1)基本特性:通稱尼龍(Nylon)。有優良的力學性能,抗拉、抗壓、耐磨。結晶性很高,表面硬度大,摩擦系數小,故具有十分突出的耐磨性和自潤滑性。缺點是吸水性強、收縮率大,常常因吸水而引起尺寸變化。

2)主要用途:用于制作軸承、齒輪、滑輪、風扇葉片、蝸輪、高壓密封扣圈、繩索、傳動帶、電池箱、線圈骨架等零件,還可將粉狀聚酰胺熱噴到金屬零件表面上,以提高耐磨性或作為修復磨損零件之用 。

3)成型特點:易吸濕,成型加工前必須進行干燥處理。熔融粘度低,流動性好,容易產生飛邊,故模具必須選用最小間隙;熱穩定性較差;成型收縮范圍及收縮率大,方向性明顯,易產生縮孔、凹痕、變形等缺陷。


圖:汽車皮帶輪


聚甲醛(POM)

1)基本特性:有較高的抗拉、抗壓性能和突出的耐疲勞強度;聚甲醛尺寸穩定、吸水率小,具有優良的減摩、耐磨性能;能耐扭變,有突出的回彈能力。缺點是成型收縮率大,在成型溫度下的熱穩定性較差 。

2)主要用途:特別適合于制作軸承、凸輪、滾輪、輥子、齒輪等耐磨傳動零件,還可用于制造汽車儀表盤、汽化器、各種儀器外殼、罩蓋、箱體、化工容器、鼓風機葉片、配電盤、線圈座、各種輸油管、塑料彈簧等。

3)成型特點:收縮率大;熔融溫度范圍小,熱穩定性差。聚甲醛的熔融或凝固十分迅速,熔融速度快有利于成型,縮短成型周期,但塑件容易產生熔接痕等表面缺陷。淺的側向凸凹可采用強制脫出。


熱塑性塑料原料大部分可循環使用,但由于翻用塑料(水口料)比一般原料要脆,所以只可混合新料(原料)一起使用,比例最大不可超過25%,一般主機廠要求不能摻加水口料。


2.熱固性塑料:

環氧樹脂(EP)

1)基本特性:最突出的特點是粘結能力很強,是人們熟悉的“萬能膠”的主要成分。耐化學藥品、耐熱,電氣絕緣性能良好,收縮率小。其缺點是耐氣候性差,耐沖擊性低,質地脆 。

2)主要用途:可用做金屬和非金屬材料的粘合劑,用于封裝各種電子元件,配以石英粉等能澆鑄各種模具,還可以作為各種產品的防腐涂料 。

3)成型特點:流動性好,硬化速度快;環氧樹脂熱剛性差,硬化收縮小,難于脫模,澆注前應加脫模劑;固化時不析出任何副產物,成型時不需排氣 。


3.常用塑料名稱代號:

材料名稱

特征

應用分類

應用情況

優點

缺點

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS

1.力學性能和熱性能均好,硬度高,表面易鍍金屬

2.耐疲勞和抗應力開裂、沖擊強度高

3.耐酸堿等化學性腐蝕

4.價格較低

5.加工成型、修飾容易

1.耐候性差

2.耐熱性不夠理想

一般結構零件

機器蓋、罩,儀表殼、手電鉆殼、風扇葉輪,收音機、電話和電視機等殼體,部分電器零件、汽車零件、機械及常規武器的零部件

聚丙烯

(PP)

1.剛硬有韌性.抗彎強度高,抗疲勞、抗應力開裂

2.質輕

3.在高溫下仍保持其力學性能

1.0℃以下易變脆

2.耐候性差

一般結構零件

化工容器、管道、片材,泵葉輪、法蘭、接頭,繩索、打包帶,紡織器材,電器零件,汽車配件

尼龍66

PA66

1.強度高于一切聚酰胺品種

2.比尼龍6和尼龍610的屈服強度大,剛硬

3.在較寬的溫度范轉內仍有較高的強度、韌性、剛性和低摩擦系數

4.耐油和許多化學試劑和溶劑

5.耐磨性好

1.,吸濕性高

2.在干燥的環境下沖擊強度降低

3.成型加工工藝不易控制

耐磨傳動受力零件及減自潤滑零件

各種齒輪、凸輪、蝸輪、軸套、軸瓦等耐磨零件

聚甲醛

(POM)

1.抗拉強度較一般尼龍高,耐疲勞,耐蠕變

2.尺寸穩定性好

3.吸水性比尼龍小

4.介電性好

5.可在120℃正常使用

6.摩擦系數小

7.彈性極好,類似彈簧作用

1.沒有自熄性

2.成型收縮率大

耐磨傳動受力零件及減摩自潤滑零件

各種齒輪、軸承、軸套、保持架,汽車、農機、水暖零件等


材料名稱

特征

應用分類

應用情況

優點

缺點

聚碳酸酯

(PC)

1.抗沖擊強度高,抗蠕變性能好

2.耐熱性好,脆化溫度低(-130)能抵制日光、雨淋和氣溫變化的影響

3.化學性能好,透明度高

4.介電性能好

5.尺寸穩定性好

1.耐溶劑性差

2.有應力開裂現象

3.長期浸在沸水中易水解

4.疲勞強度差

一般結構零件

使用溫度范圍寬的儀器儀表罩殼,飛機、汽車、電子工業中的零件,紡織卷絲管,汽化器,定時器部件,安全帽,耐沖擊航空玻璃等。也常用于日常用品方面

聚苯醚

PPO

1.綜合性能優良,耐水蒸氣及尺寸穩定性優異并有優良的電絕緣性能

2.硬度比尼龍、聚碳酸酯、聚甲醛高,蠕變性小

3.對酸堿幾乎不起作用

1.成型流動性差

2.價格高

用于潮濕、有負荷經及電絕緣的專場合

電子儀表、汽車、機械設備零件

聚苯硫醚

PPS

1.長期使用溫度在180℃以上

2.耐化學藥品性好,PTFE近似

3.有特殊的剛性

4.加工時一般不需要干燥

1.韌性較差

2.沖擊強度較低

3.熔體粘度不夠穩定

減摩自潤滑零部件

用于電器材料、結構材料、防腐蝕材料。作為電器構件用量約占60%

塑料合金ABS+PC

1.優良的耐紫外線性能

2..良好的沖擊強度

3.優良的成型加工性能

4.耐高溫(80~120)

5.阻燃性


一般結構零件

,薄壁及復雜形狀制品

用于汽車內外部件、計算機及接口設備、通迅器材、家電


素材來源:上海同捷科技股份有限公司


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