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迄今为止,已见报道的树脂种类达到上万种,实现工业化生产的也不下千余种。塑料材料的选用就是在众多的树脂品种中,选择一个合适的品种。初看起来,可供我们选择的塑料品种太多,有眼花缭乱的感觉。但实际上并不是所有的树脂品种都获得了具体应用。我们所指的塑料材料的选用,并不是漫无边际的选择,而是在常用的树脂品种中选用。
塑料材料的选用原则:
一.塑胶材料的适应性;
1.各种材料的性能比较;
2.不宜选用塑料的条件;
3.选用塑料的适宜条件。
二.塑料制品的使用性能
1.塑料制品的使用条件
a.塑料制品的受力情况;
b.塑料制品的电性能;
c.塑料制品的尺寸精度要求；
d.塑料制品的渗透性要求;
e.塑料制品的透明性要求;
f.塑料制品的外观要求。
2.塑料制品的使用环境
a.环境温度;
b.环境湿度;
c.接触介质;
d.环境的光、氧及辐射.
三.塑料的加工性能
1.塑料的可加工性;
2.塑料的加工成本;
3.塑料加工的废料处理.
四.塑料制品的成本
1.塑料原料的价格;
2.塑料制品的使用寿命;
3.塑料制品的维护费用.
五.塑料原料的来源。
在实际选用过程中,有些树脂在性能上十分接近,难分伯仲。究竟选择哪一种更为合适?需要多方考虑、反复权衡,才可以确定下来。因此说塑胶材料的选用是一项十分复杂的工作,可遵循的规律并不十分明显。有一点需提醒大家特别注意,从各种书刊上引用的塑料材料性能数据,都是在特定条件下测定的,这些条件可能与实际工作状态差别较大。如不吻合则要将所引数据转换成实际使用条件下的性能或按实际条件重新测定。
面对一个要开发制品的设计图纸,选材应遵循如下步骤。
首先要确定这个产品是否可选用塑料材料制造；其次,如果确定可用塑料材料来制造,究竟选用那种塑料材料是进一步需要考虑的因素。
根据产品精度选择塑料材料: 不同塑料材料对应的产品精度
精度等级 可用塑料材料品种
1级 无
2级 无
3级 PS、ABS、PMMA 、PC、PSF、PPO、PF、AF、EP、UP、 F4 UHMW、30%GF增强塑料等,其中以30%GF增强塑料的精度最高.
4级 PA类、氯化聚醚 HPVC等
5级 POM 、PP、HDPE等
6级 SPVC、LDPE、LLDPE等
衡量塑料制品耐热性能好坏的指标有热变形温度、维卡软化点和马丁耐热温度三种,其中以热变形温度最为常用. 从下表中可以看出，塑料的最高使用温度一般不超过400°C，而且大多数塑料的使用温度都在100到260°C范围内；只有不熔聚酰亚胺、液晶聚合物、聚苯酯（AP）、聚苯并咪唑（PBI）、聚硼二苯基硅氧烷（PBP）的热变形温度可大于300°C。因此，如果使用环境的温度长时间超过400°C，几乎没有塑料材料可供选用；如果使用环境的温度短期超过400°C，甚至达到500°C以上，并且无较大的负荷，有些耐高温塑料可短时使用。不过以碳纤维、石墨或玻璃纤维增强的酚醛等热固性塑料很特别，虽然其长期耐热温度不到200°C，但其瞬时可耐上千度高温，可用作耐烧蚀材料，用于导弹外壳及宇宙飞船面层材料。
常用塑料的耐热性能(未经改性的)
热变形温度----------维卡软化点 ------------马丁耐热
HDPE 80-------------------120 -----------------------
LDPE 50--------------------95-------------------------
EVA -------------------- 64-------------------------
PP 102-------------------110------------------------
PS 85---------------------105-----------------------
PMMA 100-------------------120------------------------
PTFE 260-------------------110------------------------
ABS 86---------------------160-----------------------75
PSF 185--------------------180----------------------150
POM 98---------------------141----------------------55
PC 134--------------------153----------------------112
PA6 58---------------------180-----------------------48
PA66 60---------------------217-----------------------50
PA1010 55---------------------159-----------------------44
PET 70------------------------------------------------80
PBT 66---------------------177-----------------------49
PPS 240----------------------------------------------102
PPO 172----------------------------------------------110
PI 360-------------------300-------------------------
LCP 315-----------------------------------------------
耐热塑料的选用原则:
1.考虑耐热性高低
a.满足耐热性即可,不要选择太高,太高会造成成本的提高；
b.尽可能选用通用塑料改性。耐热类塑料大都属于特种塑料类, 其价格都很高;而通用类塑料的价格都比较低；
c.尽可能选用耐热改性幅度大的通用塑料。
2.考虑耐热环境因素
a.瞬时耐热性和长期耐热性;
b.干式耐热或湿式耐热;
c.耐热介质腐蚀性;
d.有氧耐热或无氧耐热;
e.有载耐热和无载耐热.
大家一定对上面的温度觉得奇怪,怎么PA、PBT料的热变形温度那么低呢? 其实PA、PBT如果不进行耐热改性,其耐热性能是很差的.
下面具体介绍一些塑料经耐热改性后的耐热性能对比例子.
一.塑料的填充耐热改性:
在所有填料中,除有机料外,大部分无机矿物填料都可明显提高塑料的耐热温度.常用的耐热填料有:碳酸钙、滑石粉、硅灰石、云母、锻烧陶土、铝矾土及石棉等. 且填料的粒度越小,改性效果越好.
a.纳米级填料:
PA6填充5%纳米蒙脱土,其热变形温度可由70度提高到150度
PA6填充10%纳米硅灰石,其热变形温度可由70度提高到160度
PA6填充5%合成云母,其热变形温度可由70度提高到145度
b.常规填料:
PBT填充30%滑石粉,其热变形温度可由55度提高到150度
PBT填充30%云母,其热变形温度可由55度提高到162度
二.塑料的增强耐热改性
用增强改性的方法提高塑料的耐热性效果比填充还好,常用的耐热纤维主要有:石棉纤维、玻璃纤维、碳纤维、晶须
1.结晶型树脂经30%玻璃纤维增强耐热改性.
PBT的热变形温度由66度提高到210度.
PET的热变形温度由98度提高到238度.
PA的热变形温度由102度提高到149度.
HDPE的热变形温度由49度提高到127度.
PA6的热变形温度由70度提高到215度.
PA66的热变形温度由71度提高到255度.
POM的热变形温度由110度提高到163度.
PEEK的热变形温度由230度提高到310度.
2.非结晶树脂经30%玻璃纤维增强耐热改性.
PS的热变形温度由93度提高到104度.
PC的热变形温度由132度提高到143度.
AS的热变形温度由90度提高到105度.
ABS的热变形温度由83度提高到110度.
PSF的热变形温度由174度提高到182度.
MPPO的热变形温度由130度提高到155度.
三.塑料共混耐热改性
塑料共混提高耐热性即在低热树脂中混入高耐热性树脂从而提高其耐热性. 这种方法虽然耐热性提高幅度不如添加耐热改性高,但其优点是在提高耐热性同时基本不影响其原有其他性能.如:
ABS/PC 热变形温度可由93度提高到125度
ABS/PSF(20%) 热变形温度可达115度
HDPE/PC(20%) 维卡软化点可由124度提高到146度.
PP/CaCo3/EP 热变形温度可由102度提高到150度.
四.塑料交联耐热改性 塑料交联提高耐热性常用于耐热管材和电缆方面.如: 1.HDPE经过硅烷交联处理后,其热变形温度可由原来的70度增加到90~110度. 2.PVC经过交联后,其热变形温度可由原来的65度增加到105度.
透明塑料的具体选用
一.日用透明类材料:
1.透明膜类:包装用PE、PP、PS、PVC及PET等,农用PE、PVC及PET等;
2.透明片板类:用PP、PVC、PET、PMMA及PC等;
3.透明管类:用PVC、PA等
4.透明瓶类:用PVC、PET、PP、PS及PC等.
二.照明器材类材料:
主要用作灯罩,常用PS 改性PS、AS、PMMA及PC等
三.光学仪器类材料：
1.硬质镜体主要用CR-39和J.D两种
2.隐形眼镜常用HEMA
四.玻璃类材料：
1.交通玻璃常用PMMA和PC两种
2.建筑玻璃常用PVF和PET.
五.太阳能材料:常用PMMA、PC、GF-UP、FEP、PVF及SI等
六.光纤材料:芯层用PMMA或PC,包覆层为含氟烯烃聚合物 含氟甲基丙烯酸甲酯类
七.光盘材料:常用PC、PMMA
八.透明封装材料：表面增硬的PMMA、FEP、EVA、EMA、PVB等
不同用途的壳体具体选料:
1.电视机壳体:小型的选改性PP;中型的选改性PP、HIPS、ABS及PVC/ABS合金; 大型的选ABS.
2.电冰箱的门胆和内胆:常用HIPS板 ABS板及HIPS/ABS复合板
目前以ABS为主,只有海尔冰箱用改性HIPS.
3.洗衣机:内桶和盖板等常用PP,少量用PVC/ABS合金.
4.空调器:用增强ABS、AS、PP
5.电风扇:用ABS、AS、GPPS
6.吸尘器:用ABS、HIPS、改性PP
7.电熨斗:非耐热型用改性PP,耐热用ABS、PC、PA、PBT等
8.微波炉和电饭煲:非耐热用改性PP和ABS;耐热型用PES、PEEK、PPS、LCP等
9.收音机 录音机 录像机:用ABS、HIPS等
10.电话机:用ABS、HIPS、改性PP、PVC/ABS等. 我国以ABS为主,美国以PVC/ABS为主.
常用透明塑料的特性及注塑工艺
透明塑料必须有高透明度，一定的强度和耐磨性，能抗冲击，耐热性要好，耐化学性要优，吸水率要小，只有这样才能在使用中能满足透明度的要求而长久不变，常用的透明塑料有:
1.聚甲基丙烯酸甲酯（即俗称亚克力或有机玻璃，代号PMMA）,
2.聚碳酸酯（代号 PC）,
3.聚对苯二甲酸乙二醇脂（代号 PET）,
4.透明尼龙,
5.AS（丙烯睛一苯 乙烯共聚物）,
6.聚砜（代号PSF）.
1)性能比较
材料 透明度J/m2 热形温度℃ 收缩率
PMMA 92 95 0.5
PC 90 137 0.6
PET 86 120 2
一般要求的制品仍以选用PMMA为主，而PET由于要经过拉伸才能得到好的机械性能，所以多在包装、容器中使用。
2)注塑过程中工艺特性
i.PMMA的工艺特性
PMMA粘度大，流动性稍差，因此必须高料温、高注射压力注塑才行，其中注射温度的影响大于注射压力，但注射压力提高，有利于改善产品的收缩率。注射温度范围较宽，熔融温度为160℃，而分解温度达270℃，因此料温调节范围宽，工艺性较好。故改善流动性，可从注射温度着手。冲击性差，耐磨性不好，易划花，易脆裂，故应提高模温，改善冷凝过程，去克服这些缺陷。
ii.PC的工艺特性
PC粘度大，融料温度高，流动性差，因此必须以较高的料筒温度注塑(250－320˚C之间)，相对来说料温调节范围较窄，工艺性不如PMMA。注射压力对流动性影响较小，但因粘度大，仍要较大注射压力，相应为了防止内应力产生，保压时间要尽量短。收缩率大，尺寸稳定，但产品内应力大，易开裂，所以宜用提高温度而不是压力去改善流动性，并且从提高模具温度，改善模具结构和后处理去减少开裂的可能。当注射速度低时，浇口处易产生波纹等缺陷，射咀温度要单独控制，模具温度要高，流道、浇口阻力要小。
iii.PET的工艺特性
PET成型温度高，且料筒温度调节范围窄（260－300℃），但熔化后，流动性好，故工艺性差，且往往在射咀中要加防延流装置。机械强度及性能注射后不高，必须通过拉伸工序和改性才能改善性能。模具温度准确控制，是防止翘曲变形的重要回素，回此建议采用热流道模具。模具温度要高，否则会引起表面光泽差和脱模回难。
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