工程塑料選用

第七講工程塑料的選用原則各種常見材料性能比較鋼鋁銅玻璃陶瓷木材HDPEPC30%GFPA66相對密度7.82.88.42.62.1-2.940.28-0.90.951.211.45線性膨脹系數(shù)（10-5K-1）1.22.41.80.580.3-0.60．9-2.413.47.03.28熱導(dǎo)率（102W/m*K）0.62.13.80.50.40.00110.00440.0190.022拉伸強度（MPa）5504703906-820-260——2965256沖擊韌性（J/m2）7016846脆脆——3054177比強度7016846310-86——3054176高分子材料不適用性的場合1.要求材料強度特別高2.要求材料耐熱溫度特別高3.要求材料尺寸精度高4.高絕緣的材料5.高導(dǎo)電材料6.高磁性材料高分子材料適用性的場合1.要求制品輕質(zhì)2.要求制品比強度高3.制品形狀復(fù)雜4.中低載荷作用下的結(jié)構(gòu)制件5.要求制品的耐腐蝕好6.要求綜合性能好的制品7.要求具有自潤滑性的制品8.要求制品具有防震、隔熱、隔音性能工程塑料選用基本原則滿足制品最終使用性能和耐久性原則充分發(fā)揮改性技術(shù)和助劑的作用原則降低成本原則注意制品特性原則綜合平衡原則3.制品的成本2.原料的可加工性工程塑料選用主要考慮因素1.制品要求的使用性能制品的使用條件-包括受力條件，電性能、透氣性、透光性，精度和外觀等制品的使用環(huán)境-包括環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、接觸介質(zhì)以及環(huán)境的光、氧、輻射等加工難易性加工成本加工廢料加工精度加工形狀高分子材料選擇的主要因素1.制品的使用條件2.制品的使用環(huán)境3.制品的加工性能4.原料的成本受力情況受力性質(zhì)拉伸力壓縮力沖擊力彎曲力扭曲力剪切力摩擦力壓力受力類型恒定力非恒定力（漸增減變化，周期性變化）受力狀態(tài)受力大小靜止接觸摩擦接觸制品的使用條件受力類型受力類型舉例制品材料性能要求拉伸力繩索、拉桿拉伸強度壓縮力墊片、密封圈壓縮強度沖擊力汽車保險桿、儀表盤扭曲強度彎曲力體育器材的單、雙杠彎曲強度扭曲力傳動軸扭曲強度剪切力螺栓剪切強度摩擦力軸承、活塞、導(dǎo)軌耐磨損性能壓力飲料瓶、上水管、煤氣管耐爆破強度受力性質(zhì)A.受恒定外力或者漸增（減）力的制品如螺母、墊片、密封圈等B.受間歇循環(huán)應(yīng)力的制品如齒輪、凸輪、活塞環(huán)等要求材料的耐蠕變性能要好，即在長期載荷作用下，制品的尺寸變化應(yīng)盡可能小。常用的材料有：PPO，ABS，PSF，PC，POM以及相應(yīng)的玻璃纖維增強的工程塑料。要求所用材料的耐沖擊性和耐疲勞性要好，以保證長期使用。常用的材料有：PC，PA，PPO，POM，PET以及PBT。受力狀態(tài)A.靜止接觸的制品如螺母、墊片等B.受摩擦接觸的制品如齒輪、軸承等要求材料的耐蠕變性能要好，即在長期載荷作用下，制品的尺寸變化應(yīng)盡可能小。常用的材料有：PPO，ABS，PSF，PC，POM以及相應(yīng)的玻璃纖維增強的工程塑料。要求所用材料具有高耐磨損性、低摩擦系數(shù)以及自潤滑性。常用的耐磨材料有：PA、POM、PI、PB、PEEK以及UHMWPE等聚合物制品的電性能制品在高壓下使用2.制品在常溫、低壓下使用要求具有優(yōu)秀的耐電暈性，并且介電強度、體積電阻要高；介電常數(shù)、介電損耗要小。適合的材料有PE，XLPE以及PI等。大多數(shù)的非強極性塑料都可以滿足，如：PVC，PP，PS，ABS，POM，PC等等。聚合物制品的電性能3.制品在高溫，中低壓下使用4.制品用于絕緣開關(guān)只有少數(shù)耐熱塑料材料可以滿足需要，如PI，PPS，PPO，PSF等要求耐電弧性比較好，POM，PSF，聚苯酯，PI等聚合物制品的電性能5.制品用于電容器介質(zhì)6.制品在高頻下使用要求材料的介電常數(shù)要小，介電損耗要小并且不隨頻率升高而增大。常用的材料有：PET，PP，PS，PC及PI等要求選用電性能不隨頻率升高而下降的材料，以保證高頻下的電性能。常用的材料有：PE，PP，PS，PI以及PPO等聚合物制品的尺寸精度要求聚合物制品的尺寸精度要求材料名稱建議采用的精度等級高精度一般精度低精度PS/ABS/PMMA/PC/聚砜/聚苯醚/酚醛塑料粉/氨基塑料粉/30％玻璃纖維增強塑料345PA6/PA66/PA610/PA9/PA1010/硬PVC/氯化聚醚456POM/PP/HDPE567LDPE/軟PVC678聚合物制品的尺寸精度要求1.原料收縮影響（成型收縮率）收縮越大，相應(yīng)制品的尺寸精度就越低結(jié)晶型高分子的收縮率為1%左右，非結(jié)晶型高分子的收縮率為0.5%左右。有些聚合物的收縮率不穩(wěn)定，比如POM成型后幾周內(nèi)還要變化。塑料材料進行增強或無機填充后，其收縮率會大大下降，一般可下降1-4倍。比如PP的收縮率1-2.5%，而30%GF-PP的收縮率下降到0.4-0.8%。PA1010收縮率1.3-2.3%，30%GF-PA1010收縮率0.3-0.6%。收縮率還與加工條件、制品設(shè)計、模具等因素相關(guān)聚合物鈔制品的脂尺寸精牢度要求2.原料蠕故變的影學(xué)響蠕變會賊引起尺系寸的變孔化，比鞋如擰緊品的螺母全，幾個拼月后變應(yīng)松長期載荷計作用下較粉高精度的壘制品，一俱定要選擇哄用耐蠕變盼性能好的打聚合物材究料。如PPO，ABS，PSF以及PC等。純聚合客物經(jīng)增領(lǐng)強或填鉆充改性躁后，其趕耐蠕變術(shù)性能會耐大大提洗高，可斥以用于枕長期載撐荷下的圣較高精猜度制品努。如純PET的蠕變值它為10%，23%絮GF-P銅ET的蠕變值安為2%。聚合物探制品的御尺寸精插度要求3.線性膨縮慧脹的影唉響（線遠(yuǎn)性膨脹裙系數(shù)）純聚合物貍經(jīng)增強或純填充改性陶后，其線鈔性膨脹系貍數(shù)可以下理降2-3倍，如雖純PA6的線性祥膨脹系駝數(shù)為8.3，30%蝦GF偏-PA網(wǎng)6的線性更膨脹系物數(shù)為1.2差-3.淋2。聚合物俊制品的亡滲透性松要求滲透性是突指氣體、統(tǒng)液體在其子中透過大淘小，對于貿(mào)滲透性大立的材料成族為透過材財料，對于勢透過性小滿的材料成屈為阻隔材淡料。透過性腔制品；起包括微亮孔材料加以及選慣擇性透霸過的材個料，用鳥于液體社和其他員的過濾新和分離吹。包括著：離子型交換膜魔，微孔爺過濾膜畜等。阻隔性制好品；碳酸慣飲料、食濫品保鮮包晴裝材料，瞇如汽水瓶筆、真空袋基等?？梢詳傔x用的材衣料有PVD哨C，PAN，PEN，PET，PA以及其復(fù)屋合材料。塑料的滲齒透性聚合物趕制品的迅尺寸精申度要求原料吸水幣的影響塑料材軟料在吸敞水后引美起體積知膨脹，牽導(dǎo)致尺陪寸增大示，嚴(yán)重腸影響精廢度。因虜此在潮暗濕環(huán)境李中應(yīng)用詞的制品役，如果躍要求尺進寸精度伴時候，賄不宜選密用高吸請水性塑蝕料，具未體如PA和PVA等。除了氟塑壓料，大部催分聚合物墨在相應(yīng)溶幟劑中都會搭產(chǎn)生溶脹沖，引起制便品尺寸變侵化。因此荒，對于和婆化學(xué)介質(zhì)概接觸的制滿品，要選啞用介質(zhì)不顏引起溶脹需的材料以桃保證尺寸車精度。如靠在脂肪烴艇，芳香烴風(fēng)以及鹵代捷烴介質(zhì)中笑，不宜用PS制品。原料溶脹勿的影響聚合物頃制品的首透明性陳要求高透明瓦的材料PMM抄A，PC，PS等中等透明滴的材料PVC，PP，PE等不透明的繳材料ABS，POM一般經(jīng)營過增強寄或填充筆，聚合蹦物制品布的透光虜性下降聚合物制肚品的外觀百要求不同的尺塑料材急料制成構(gòu)的制品快圍觀不悟同，如聾用ABS，PP，PS等原料茅制成的縮慧制品表餓面光澤緊好，用PS、ABS為原料制閱成的制品葡色澤鮮亮科。經(jīng)過填充纏或增強的襖制品外觀擱性能往往的下降?，F(xiàn)在開敘發(fā)出的冒塑料使陣用的光粒亮劑，處能夠提巷高塑料尼表面的巷光澤。制品顏番色也很培重要?？宀煌瑖鴷灱颐褡辶紝τ陬伩吧埠脥洳煌?。驚在絕緣效電纜中漿，不同湯顏色代線表不同繁極相。聚合物月制品的造使用環(huán)迷境聚合物制論品的使用石環(huán)境環(huán)境溫度環(huán)境溫度樣會影響材挽料的力學(xué)濱性能、電傘性能、耐汽腐蝕性能熱變形溫弱度使用溫瞧度脆化溫辭度聚合物制蒼品的使用謹(jǐn)環(huán)境2.環(huán)境濕度環(huán)境濕度猴對低吸水扯性制品的券使用性能米影響小，惜如POM，PVC，PPO等。對旗于SI和F4制品而言場，不受濕賤度影響；飲對于高吸污水性材料PA，PVA等制品影莫響比較大頂，尤其對四力學(xué)性能泥和電性能摩影響更大稍。機械強姑度：除蒜了沖擊揪強度外謠，聚合山物材料幼的強度運都隨濕征度增加孝而下降冰。例如PA6膨6的吸水硬率從2%到6%，拉伸強椒度從60MP腥a到40MP窩a；PA1報010的吸水率頁從0.4%到1.2反%，彎曲頓強度從60M欺Pa到40M謎Pa。電性能猴：隨濕延度升高艙，電絕墊緣性變再差、體么積電阻攀和介電偵強度下吵降，介搖電常數(shù)慨和介電充損耗升暈高。例贏如，PA1懲010，吸水月率從0.3%到0.4組%，介電急常數(shù)沖3.6到4。聚合物制品品接觸的兩介質(zhì)——介質(zhì)對于樂制品的影瓦響對于微生階物環(huán)境介復(fù)質(zhì)，細(xì)菌型，霉菌等攪會讓制品南生物降解聚合物制賓品的使用目環(huán)境腐蝕性的座介質(zhì)如硫艇酸，高錳僻酸鉀等會助對制品產(chǎn)購生強烈的圣破壞作用順；對于強鵝極性溶劑券，會造成繳制品應(yīng)力裙開裂、溶粘解溶脹等堤破壞。高潮濕柔的情況漲下，強堤吸水性冶制品會謠發(fā)生水瘋解反應(yīng)與人體蒼接觸的陜物品，州如日用荒品，玩穴具等，冒要求無留毒或低練毒聚合物筒制品接狠觸的介詞質(zhì)——制品對皂于介質(zhì)央的影響聚合物倉制品的蠅使用環(huán)候境日用品，授裝飾材料解，建筑材在料等制品汪，要求阻派燃性好對于瓶體倚、管道等的壓力容器種，要求耐汪爆破壓力股要高在人體坊內(nèi)長期頁使用的疲醫(yī)用器緣瑞械或者誰替代物芳，要求爛絕對無淋毒，生預(yù)物相容縫好，抗辭血酸好災(zāi)，無致亞癌嫌疑男等；食用、藥泥品、醫(yī)療呼器械以及從化妝品包姐裝材料，辛要求絕對蛇無毒，樹酒脂無毒也愚要求添加爽劑無毒，桐加工過程鄭要求也較用高。光、氧蠶的作用光、氧的撓存在會引賤起塑料的咱老化、降果解。對于PE，PP，PS，ABS，PA，POM、PU以及PMM特A等易產(chǎn)生柿光、氧老菊化的塑料晌材料，尤省其是作為畏地膜、棚垮膜、太陽始能裝置以園及汽車保架險杠等，容要求必須離加入抗氧球劑和光穩(wěn)帳定劑或者油選用抗光取、氧作用烘的塑料材央料。輻射作用輻射也絨會導(dǎo)致濫聚合物仔制品的妨降解，稼絕大多偉數(shù)聚合昌物材料勉的耐輻脹射性能墳都不好肉，只有繼氟樹脂滅、PI，PPO/強PPS，UHM鈴WPE，聚苯役酯等耐市輻射較蜻好。因溪而在核阻電站使害用的塑柱料配件易，采用產(chǎn)上述幾別種；比預(yù)如在核隨電站使春用的電絹纜，常胃常采用PI和PPS。環(huán)境的誘光、氧材、輻射聚合物制石品的使用澆環(huán)境在建筑暫材料、俯電子電蝦器和交稍通工具非上塑料中制品均循要求材巷料有相骨應(yīng)的阻嚇燃性，邊各種塑侄料的燃派燒性能混可分為應(yīng)可燃、期慢燃、鄰自熄的浴和不燃涉四個等極級。塑料的局燃燒性科與阻燃塑料的加象工性能塑料的加如工性能性能滿王足使用押條件時途，優(yōu)先喬選擇加鏡工性能棗好的材干料三大類難毅加工的材形料：易分解丑的樹脂比如PVC，PVC的熔點170度，熱分恩解溫度140度，熔融傻之前已經(jīng)匙分解，加銅入增塑劑POM，PA等在加工扶易發(fā)生氧直化降解，圓加入抗氧紙劑塑料的加織工性能三大類揉難加工辱的材料愉：2.熱固性乞樹脂包括EP，UP，酚醛螞樹脂等鉛常用疏壓制成計型3.熔體粘度先高包括PTF稻E，UHM蓄WPE，PPO及聚苯除酯等，太在達到惡熔融溫灑度時，份樹脂處巾于熔融構(gòu)狀態(tài)，諷但是粘段度特別橫高，雖友然熔融夾但是不漢流動。一般采冠用燒結(jié)甘或者冷字?jǐn)D壓的屠方法加犧工成坯繼料，再默用機械填加工的運方法獲費得所需予形狀，堆因而很紹難制備禮特別復(fù)性雜形狀道的制品流。如果對于懶塑料制品撞性能要求堡不是很苛搭刻，可以語共混改性劉。比如PPO中加入PS改性，飾但是原榴有性能陵會下降嶺。塑料的帥加工成假本加工設(shè)備死成本壓延成型路（100旺0k）注午射成型數(shù)（500k）擠出疏成型（300k）中空吹塑多（250k）壓制丙成型（40k）真空吸必塑成型（20k）選用設(shè)慎備投資卵小加工射設(shè)備生產(chǎn)一次光性飲水杯治，可以注涼塑也可以庭吸塑成型港，選擇吸拖塑成型；HDP送E的面包贈周轉(zhuǎn)箱軟，注塑懶和壓制軟成型，戲選擇壓勢制成型選擇本琴公司現(xiàn)丟有的加呀工設(shè)備塑料的彼加工成毀本加工能耗優(yōu)選不乒需要干么燥直接沃加工的傭原料常用塑亡料干燥喇條件塑料的冊加工成手本加工能耗優(yōu)選不需完要后處理打的聚合物錦原料殘余應(yīng)例力，會堪引起應(yīng)杏力開裂硬，消除訪內(nèi)應(yīng)力糖。常用塑失料后處鏡理條件塑料的加貼工成本加工能耗優(yōu)選選擇回加工溫度據(jù)低的原料盡可能選蔬擇對設(shè)備鳥磨損和腐殲蝕小的原蒜料塑料的加起工成本加工精度注塑>擠出>注吹成偷型>擠吹成型>壓制成型>壓延成型>真空吸炒塑成型加工形錘狀注塑衣可以生刊產(chǎn)復(fù)雜扯的制品視；壓延、鐘真空吸透塑、壓稈制、纏沾繞成型他可以制符成大面層積的制百品；如標(biāo)大型化犧工儲罐揉及游船緩，都可公以采用航纏繞成考型制成無。塑料的加判工廢料透明性制羅品衛(wèi)生性產(chǎn)要求很級高的制勺品易分解的弊樹脂其他品種想的制品，旋加工廢料膠可以重復(fù)垂使用，比濾如POM塑料，加犬工廢料可愁以加入30%，循環(huán)躍使用10次；MPP銀O塑料，廢拿料可以加畜入20%，循環(huán)5次以上；真空吸勤塑成型>擠吹成型>注塑>壓延成型>壓制成型>擠出廢料的交產(chǎn)生率猛：真空吸友塑成型傳的一次末性杯子央，廢料勿率高達30%聚合物鉆制品的很成本聚合物制很品的成本原料價夏格、加曉工費用好、使用翼壽命、窩使用維搬護注塑制品侮，原料價欠格占產(chǎn)品蒸的60-7嚼0%；擠出制品屢，原料價贏格占產(chǎn)品露的70-達80%。1.塑料原挑料價格中價位欣的塑料執(zhí)，大概陳在幾千擦元每噸喝。價格弄順序：ABS<顯EVA<挎POM<累PMMA低<PBT裳<PA6內(nèi)<PA6營6<PC領(lǐng)<PA6瓦10<也MPPO癥<PA1丹010低價位室的塑料漠，大部姜分熱塑告性塑料申和通用銀熱固性權(quán)塑料都賽是低價蔬位原料賣，大概始在千元恐每噸。櫻價格順椒序：PP<污HDPE百<PS秒<PV貪C<L懂DPE<傘LLD川PE<翼PET高價位友的塑料母，具有腔特殊功輪能，上抬萬每噸希。包括F4、F3、PPS、PI、PES、PEK、PEE史K、聚苯牙酯。F4的價格屬在1萬每噸絕，PI的價格在4萬每噸。聚合物制鈴品的成本應(yīng)該考蝕慮制品俊的整體世價格，盜不僅僅露看單次沙使用價放格。比傍如普通LDPE大棚膜的挎價格是10k，使用周嬸期農(nóng)作物晉一茬；長醉壽LDPE的價格15k，使用慣壽命是槍兩茬；盡可能乓選擇長桿壽的塑攏料制品近，其次戀選擇加抖入防光掠、氧、耐熱以及俯生物降存解的抗烤老化改耐性的塑形料材料卵。2.塑料制英品的使膽用壽命3.制品的維子護成本盡量選擇孤不需要維朝護的制品賢。比如生燒產(chǎn)齒輪的牧原料有PA、POM、PC、PBT、MPPO等。僅器從維護聯(lián)成本上結(jié)來看，PA和POM具有自潤粉滑性，在運使用過程肝中可以不譜加或者少蠢加潤滑劑絮。聚合物凱原料的叉來源優(yōu)選工刃廠庫存圾的原料優(yōu)選通錘用的原鍵料優(yōu)選已經(jīng)掘進入生產(chǎn)晶成熟期的逢聚合物原洲料優(yōu)選市填場上不戴緊俏的糖原料優(yōu)選產(chǎn)地青比較近的儀原料優(yōu)選國產(chǎn)雪原料考慮進烘口原料電絕緣材滿料的選用塑料的電諸性能及選鵲用絕大多數(shù)梁塑料具有尖良好的絕鈔緣性，因架此用作電抗氣絕緣介丙質(zhì)材料是絡(luò)塑料的最喝大用途之些一。絕緣塑乏料在電蘋氣工程窩上的用待途主要耐用來制邀造電線蹄電纜、效印刷線塌路板、砌電氣開輔關(guān)、接謀插件和母電子電收氣設(shè)備竟的機殼蹤蝶等。在塑料絕賄緣制品設(shè)橋計和應(yīng)用裝中,我們必須旱了解介電爽強度、介盡電常數(shù)、箏介質(zhì)損耗隊、絕緣電伏阻和耐電駛弧的幾個銜常用電絕橫緣性能指訊標(biāo)。從塑料在品電場作用慎下極化性析能的角度眼將塑料大鬧致分為三倆類。第一類右是非極夜性的或辮弱極性默的塑料饑電介質(zhì)，主要有PP、PE、PS、F4、F46和其他姜純碳?xì)涿残偷臒崞克芑驘崤抗滩牧先赖?。它夫們常具悅有很小派的介電舊常數(shù)(約2--2蜓.8)，很小的混介質(zhì)損耗顫角正切值(約為10-3--10-4)和較大縮慧的電阻襖系數(shù)(1016--1018)，而且這六些性能很稿少受外場條頻率相溫刑度、濕度挪等影響。非極性塑裙料是最好撒的高頻絕掠緣材料，如聚烯烴旺塑料，適聚酰亞奔胺在室溫以渡上也有良煎好的高頻終適應(yīng)性；有機硅姓、PPO塑料也常在高個頻電器中獨使用。然攻而，大部舌分極性塑草料和纖維炸素填充塑劉料不宜使翁用。高頻回高壓絕緣巨材料只有頸為數(shù)甚少財?shù)牟牧峡勺屵x擇，如交聯(lián)聚乙戲烯、F4和F46適用。第二類是賊極性較大童的材料，主要怨有增塑PVC及其共垂聚物、鋪酚醛塑翼料、氨暴基塑料躬、纖維社素塑料叢和尼龍長等。它贏們一般漏具有比疾第一類欄材料大狹得多的廁介電常暢數(shù)(4--溉10)和介質(zhì)叨損極角愚正切值(0.2疑—0.0辮2)，電阻體系數(shù)也吸較低(1011--1014)。第三類材鉆料是介于膜兩類之間，幾乎職包括其積他所有伏塑料。鄰它們的較介電常朝數(shù)和介妖質(zhì)損耗裹正切適尾中，ε在3--圾5之間，tgδ在10-2-10-3之間，攀電阻率叫大約在1014—1016之間。其腳中主要有衰聚甲基丙仰烯酸甲酯械、聚砜、擴聚酯、聚授碳酸酯、胡有機硅、乎聚酰亞胺愿等。在低壓否電機、至變壓器友、電線確電纜中拔，絕緣掏材料的斤耐熱性葬是十分芽重要的炮選用指給標(biāo)，因該為這類腫積熱性師電氣設(shè)煌備和部興件，其林絕緣材曾料的破派壞過程牙主要是均熱老化監(jiān)。絕緣行材料長駝期在熱究和熱氧壇作用下購，發(fā)生眼一系列免的物理排化學(xué)反呈應(yīng)最后肯導(dǎo)致脆禍化、開廢裂等；天使其在扇工作電枝壓下