材料分析 | 塑料(一)

塑料在日常生活中随处可见,塑料在许多领域以高性能、低成本迅速成为金属的替代品,而今天塑料的使用更加广泛,并逐渐使用在高质量的产品制造中。

常用塑料材质有:ABS、PP、PE、PVC、PA、POM、PC、PMMA、PS、CA、PET、PU、TPE,共计13种。

塑料成型方法:

压塑(模压成型)、挤塑(挤出成型)、注塑(注射成型)、吹塑(中空成型)、压延、发泡、吸塑。

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以上是塑料的一些基本信息,接下来小编将为大家详细介绍一下13种常用材料。


1.不碎胶——工程塑料(ABS)

丙烯腈—丁二烯—苯乙烯(ABS)是一种热塑性塑料合成聚合物树脂,它的平衡性能很好,能被裁剪以适合特殊需求。它的主要物理特性是:坚硬、牢固。树脂等级的ASS能像人造橡胶(或橡胶)一样具有弯曲性能。其中,聚丁二烯提供很好的抗压强度,非结晶苯乙烯热塑性塑料使ABS的加IT艺更为简单(在模具中更易流动),而丙烯腈则增加了ABS的牢度、硬度与抗腐蚀性。有效控制这3种成分使设计师能根据最终产品的需要设计其弹性程度。可能也正因为这一点,ABS能广泛地应用于家用产品与白色产品之中。尽管它不像其他工程聚合物那样坚韧,但它能有效控制成本。

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材料特性:

·         综合性能好

·         在低温下也能保持很好的抗压

·         强度硬度高、机械强度高、磨损性好、比重轻、表面硬度高、防划痕、结构稳定性好、高抗压性

·         低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。

·         超强的易加工性

·         与372有机玻璃的熔接性良好

·         可作双色成形塑件,且表面可镀铬

·         工艺简单光泽度好、易于上色,可被制成各种颜色

·         相对其他热塑性塑料来说成本较低

·         耐化学性、电性能好

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典型用途:

电子消费品,玩具,环保商品,户外护栅, 头盔、安全帽,开关,
汽车(仪表板,工具舱门,车轮盖,反光镜盒等),电冰箱,大强度工具(头发烘干机,搅拌器,食品加工机,割草机等),打字机键盘,娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等。

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主要工艺:

钢模注铸,注射铸模,TPO注射铸模。

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2.最为廉价的塑料——聚丙烯(PP)

设计工作并不仅限于创造美丽的形状和完善的功能,而常常是在避免大规模生产的同时寻找降低单品价格和加工成本的方法。简单地说就是要寻找一种产品,它既适合大规模生产;利用规模生产降低单件成本,同时又无需的满足大规模生产而进行高额投资和高量产出。
它广泛应用于产品设计方方面面,从包装、照明设备到室内用品无所不包。但是,人们还无法完全通过加热成型工艺来应用这种材料。

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材料特性:

·         透明度和颜色的多种选择

·         比重小,低密度,抗热性强

·         良好的硬度、牢度和强度平衡性

·         耐热温度高:可在100左右使用

·         具有优良的耐腐蚀性

·         良好的高频绝缘性

·         加工方式简单而灵活,优秀的抗化学物质性

·         不受湿度影响,但在低温变脆,不耐磨,易老化

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典型用途:

家具,包装,照明设备,食物包装,桌垫,文件夹,便签纸盒,汽车工业(主要使用含金属添加剂的PP:挡泥板、通风管、风扇等),器械(洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等),日用消费品(草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等)。

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主要工艺:

注塑成型

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3.回收再利用量最大的塑料之一——聚乙烯(PE)

聚乙烯是塑料工业中产量最高的品种,它是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂,它无臭,无毒,手感似蜡,具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-100~-70°C),化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)。常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电绝缘性优良,因此深受化妆品包材企业的欢迎。

PE家族成员众多,根据其性能,又分为UHMWPE(超高分子量聚乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯,又称低压聚乙烯)、MDPE(中密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯,又称高压聚乙烯)、LLDPE(线性低密度聚乙烯)、改性聚乙烯、乙烯共聚物。

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材料特性:

·         多种多样的加工方法

·         光滑的表面,低摩擦性

·         完美化学抗性,坚固而富有韧性

·         易于制成各种颜色

·         分子中不含极性基因,介电性能优良,且不受高湿或侵水条件的影响

·         透湿率低,氧气、二氧化碳等气体透过率较大,易累计静电

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典型用途:

电冰箱容器,存储容器,家用厨具,密封盖等。在化妆品包材应用领域,PE材质其主要应用于PE软管、PE瓶、PE瓶盖、PE收缩膜。

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主要工艺:

可用吹塑、挤出、注射成型等方法加工。

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4.产量最大的塑料之一——聚氯乙烯(PVC)

PVC可能是应用最为广泛的塑料材料之一,从日常生活的塑料门窗到,水管、檐槽、鞋、电缆绝导体、玩具、注模产品的,亮体、挤压成型产品、玻璃装配、包装、信用卡。等等,几乎到处都有它的踪影,同时PVC材料也是比较廉价的塑料材料之一。

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材料特性:

·         有弹性、容易上色

·         有多种硬度供选择

·         能够挤压成型、注铸和吹塑

·         能用玻璃纤素强化

·         能在低温下保持其特性

·         可以印刷、回收利用

·         良好的抗撕拉和磨损性

·         良好的抗晒和防海水性

·         良好的抗油和化学物质性

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典型用途:

食物包装,电子产品,软性饮料瓶,米勒啤酒瓶。

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主要工艺:

注铸、吹塑或挤压成型。

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5.用途最广的塑料之一——聚酰胺(PA)

PA这种材料的出现得益于一次实验室的偶然,也正是这种偶然创造了这个20世纪最颠覆性质的材料之一。

PA中文名为聚酰胺,俗称尼龙. PA在我们的生活中已经是无所不在,从牙刷的刷子,到鞋子的鞋底,都有PA这种材料的身影。PA事实上有很多型号及标准,就比如PA 66,以及PA6,是PA家族中最广泛使用的两个型号,普遍来说,其实不管后面的数字怎么变,PA的性质大差不差,只是后面的数字越小的话,熔点月底且重量越轻,就要看产品用途而决定了。虽然提到了PA的种种优点,但是其实这种材料也有一个巨大的缺陷,那就是它极差的抗湿性。
PA如今也是3d打印的基本原材料之一,有很多我们能耳熟能详的3d打印作品都是由其作为原料制作而成。

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材料特性:

·         强度好,耐冲击性佳,高温抗性

·         热性能及力学综合性能良好

·         耐磨,具有自润滑性

·         缓慢燃烧,并且有自熄性

·         可加玻纤、碳纤等改善性能

·         有限的化学抗性

·         可回收再利用

·         尼龙吸湿性高。

·         长期使用,尺寸精度有变化

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典型用途:

常用于作轴承,塑胶齿轮,垫圈,汽车工业,仪器壳体等。

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主要工艺:

注塑成型。

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6.超钢-POM聚甲醛

聚甲醛(POM)是一种性能优良的工程塑料,在国外有“夺钢”、“超钢”之称。POM以低于其他许多工程塑料的成本,正在替代一些传统上被金属所占领的市场,如替代锌、黄铜、铝和钢制作许多部件,自问世以来,POM已经广泛应用于电子电气、机械、仪表、日用轻工、汽车、建材、农业等领域。在很多新领域的应用,如医疗技术、运动器械等方面,POM也表现出较好的增长态势。

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材料特性:

POM的优点

·         POM具有良好的耐疲劳性和抗冲击强度、适合制造塑胶齿轮类制品

·         耐蠕变性好。与其他塑料相比,POM在较宽的温度范围内蠕变量较小,可用来作密封零件

·         耐磨性能好,且具有自润滑性能。POM具有自润滑性和低摩擦系数,该性能使它可用来作轴承、转轴、塑胶齿轮、防磨条、轴套等

·         耐热性较好,且燃烧缓慢。在较高温下长期使用力学性能变化不大,POM的工作温度可在100以上

·         吸水率低。成型加工时,对水分的存在不敏感

·         注塑流动性较好

POM的缺点

·         凝固速度快,制品容易产生皱纹、熔接痕等表面缺陷。

·         收缩率大,较难控制制品的尺寸精度。

·         加工温度范围较窄,热稳定性差,即使在正常的加工温度范围内受热稍长,也会发生聚合物分解。

·         材料性能略脆。

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典型用途:

电子电气,机械,仪表,日用轻工,汽车,建材,农业,医疗技术,运动器械。

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主要工艺:

注塑成型

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