中文版Autodesk Moldflow 2018完全实战技术手册
上QQ阅读APP看书,第一时间看更新

1.2.4 常用塑料的性能及应用

塑料已广泛应用于家用电器、仪器仪表、机械制造、化工、医疗卫生、建筑器材、农用器械、日用五金及兵器、航空航天和原子能工业中,已成为木材、皮革和金属材料的良好代用品。

1.常用通用塑料

(1)聚乙烯(PE)-热塑性塑料。

聚乙烯(PE)是乙烯高分子聚合物的总称,根据聚合的方式不同,有高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)。聚乙烯无毒无味,乳白色。密度为0.91~0.96g/cm3,耐腐性及绝缘性能优良,尤其是高频绝缘性。高密度聚乙烯的熔点、刚性、硬度和强度较高,吸水性小,有突出的电气性能和良好的耐辐射性;低密度聚乙烯的柔韧性、伸长率、冲击强度和透明性较好;超高分子量聚乙烯的冲击强度高,抗疲劳、耐磨性好。

聚乙烯是应用最广泛的塑料品种,可以挤出和压延各种薄膜,吹塑各种容器,挤出各种型材,注塑成型各种生活用品和工业产品,如文具、玩具、机器罩、盖、手柄、工具箱、周转箱、仪器仪表、传动零件等。

(2)聚丙烯(PP)-热塑性塑料。

聚丙烯(PP)是丙烯的高分子聚合物,无色、无味无毒,比聚乙烯更透明更轻,密度为0.90~0.91g/cm3,不吸水,光泽性好,易着色,有较高的抗疲劳、抗弯曲强度,可经受7×107次弯折而不断裂,适于作塑料铰链。聚丙烯有优良的耐腐性和高频绝缘性,不受温度影响,可在100℃左右使用,但低温易变脆,不耐磨,易老化。

聚丙烯的应用范围很广,适于作机械零件、耐腐和绝缘零件,如化工容器、管道、片材、叶轮、法兰、接头、绳索、打包带、纺织器材、电器零件、汽车配件等。

(3)聚氯乙烯(PVC)-热塑性塑料。

聚氯乙烯(PVC)是最早工业化生产的塑料品种之一,其产量仅次于聚乙烯,是第二大类塑料品种。聚氯乙烯为白色粉状颗粒,密度为1.35~1.45g/cm3,强度和硬度都比聚乙烯稍大。聚氯乙烯的热稳定性和耐光性较差,受热会引起不同程度的分解。由于加入增塑剂的量不同,可制得硬质聚氯乙烯和软质聚氯乙烯。

硬质聚氯乙烯有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击性能,力学强度高,电气性能优良,耐酸碱能力极强,化学稳定性好,但软化点低,适于制作化工用管材、棒、管、板、焊条等。软质聚氯乙烯伸长率大,力学强度、耐腐蚀性、绝缘性均低于硬质聚氯乙烯,适于作薄板、密封件、薄膜、电线电缆绝缘层等。

(4)聚苯乙烯(PS)-热塑性塑料。

聚苯乙烯(PS)由单体苯乙烯聚合而成,也是目前广泛使用的塑料之一。聚苯乙烯无色无味,透明无毒,密度为1.04~1.16g/cm3,具有优良的高频绝缘性;透光率为88%~90%,仅次于有机玻璃;机械强度一般,但着色性、耐用性、化学稳定性良好。聚苯乙烯的主要缺点是脆性大,易产生应力开裂。

聚苯乙烯广泛应用于光学工业中,适于作绝缘透明件、装饰件、光学仪器等,如灯罩、照明器具、盖、建筑装饰品、日用品等。

(5)酚醛塑料(PF)-热固性塑料。

酚醛塑料的刚性好,变形小,耐热、耐磨,可在150~200℃范围内长期使用,在有水润滑时摩擦因数很低,耐油抗腐,绝缘性能优良。缺点是质脆,抗冲击强度差。

酚醛塑料适于作绝缘件、耐磨件、电器、仪表结构件,如运输导向轮、轴承、轴瓦等。

(6)氨基塑料(Moldflow、UF)-热固性塑料。

氨基塑料(Moldflow、UF)的着色性好,色泽鲜艳,外观光亮,密度为1.5g/cm3,成型收缩率为0.6%~1.0%,成型温度为160~180℃。氨基塑料耐电弧性和电绝缘性良好,耐水、耐热性较好,有灭弧性能。

氨基塑料适于制作耐电弧的电工零件和防爆电器绝缘件,如灭弧罩、电器开关、矿用防爆电器、装饰材料等。

2.常用工程塑料

(1)苯乙烯-丁二烯-丙烯腈(ABS)-热塑性塑料。

ABS是苯乙烯-丁二烯-丙烯腈三元共聚物,它兼有三种组分的优点。ABS无毒、无味、微黄色,密度为1.02~1.05g/cm3,制品光泽较好,冲击韧性、力学强度较高、尺寸稳定,电性能、化学耐腐性好,易于成型和机械加工,可作双色成型件。

ABS具有优良的综合性能,应用十分广泛。它可以制作各种机械零件、减摩耐磨零件、传动件,如齿轮、轴承、叶轮、把手、汽车零件等。还可以制作各种家用电器,如电视机、电冰箱、洗衣机、录音机、电话机等的壳体、按键,还可以制作汽车上的保险杠、挡泥板、扶手、加热器等,以及文体用品和日用品等。

(2)苯乙烯-丙烯腈共聚物(AS)-热塑性塑料。

AS是苯乙烯-丙烯腈二元共聚物。苯乙烯成分使AS坚硬、透明并易于加工,丙烯腈成分使AS具有化学稳定性和热稳定性。AS具有很强的承受载荷的能力、抗化学反应能力、抗热变形特性和几何稳定性。其拉伸弹性模量是热塑性塑料中较高的一种。AS中加入玻璃纤维添加剂可以增加强度和抗热变形能力,减小热膨胀系数。AS的软化温度约为110℃。载荷下挠曲变形温度约为100℃。AS的收缩率约为0.3%~0.7%。

AS广泛用于制作电器、日用品、汽车产品、化妆品包装等,如插座、壳体、电视机底座、卡带盒、车头灯盒、反光镜、仪表盘、餐具、食品刀具。

(3)聚碳酸酯(PC)-热塑性塑料。

聚碳酸酯(PC)是透明的无定形热塑性塑料,本色微黄,加少量淡蓝色则为五色透明塑料,密度为1.2g/cm3,透光率近90%,仅次于PMMA和PS。抗冲击性在热塑性塑料中位居前列,韧而刚。制件尺寸精度高,在较大的温度变化范围内仍能保持其尺寸稳定性。收缩率为0.6%~0.8%,耐热,抗蠕变。吸水率低,绝缘性较好,耐蚀、耐磨性好,但高温易水解、相溶性差。

聚碳酸酯具有较优良的综合性能,常用来代替铜、锌、不锈钢等金属材料,广泛用于机械、电子等行业,如齿轮、轴承、绝缘透明件、照明件、医疗器械等。

(4)聚酰胺(PA)-热塑性塑料。

聚酰胺(PA)俗称尼龙,是大分子链中含有酰胺基因的高分子聚合物制成的塑料总称,品种已多达几十种,如PA6、PA66、PA610、PA10、PA1010等。聚酰胺大多质地坚韧,无毒、无味。密度为1.0~1.01g/cm3,结晶度为40%~60%。抗拉抗压耐磨,自润滑性很突出,坚韧耐水,抗霉菌。但易吸水,收缩率大,尺寸稳定性较差。

聚酰胺具有优良的综合性能,应用广泛,适于制作各种机械、化工、电器零件,减摩耐磨零件,如齿轮、轴承、叶轮、密封圈、蜗杆、线圈骨架等。

(5)聚甲醛(POM)-热塑性塑料。

聚甲醛(POM)是线型结晶型聚合物,根据聚合方法的不同,分为均聚甲醛和共聚甲醛。聚甲醛呈白色或淡黄色,均聚甲醛密度为1.43g/cm3,共聚甲醛密度为1.41g/cm3。综合性能良好,抗冲击疲劳,减摩、耐磨性好,吸水小,尺寸稳定,但热稳定性差,易燃烧,长期曝晒易老化。

聚甲醛的综合性能优良,在机械、化工、仪表、电子、纺织等行业获得了广泛的应用,适于作减摩零件、传动件、化工容器及仪器仪表外壳等,如齿轮、轴承、轴套、保持架、水暖零件、管道、继电器等。

(6)聚砜(PSF)-热塑性塑料。

聚砜(PSF)是以苯环为主链,通过醚、异丙基、砜等基团形成的热塑性塑料,呈透明而略带琥珀色或象牙色的不透明体,密度为1.24g/cm3。具有突出的耐热、耐氧化性能,可在-100~+150℃范围内长期使用。力学性能好,抗蠕变性比PC好,耐酸碱和高温蒸汽,在水、湿、高温下仍能保持良好的绝缘性,但不耐芳香烃和卤化烃。

聚砜适于制作高强度、高精度、耐热的机械零件,如齿轮、凸轮、排气阀、仪器仪表壳体等。也可制作尺寸精密、电器性能稳定的电器零件,如线圈骨架、电位器部件、计算机零件等。

(7)聚苯醚(PPO)-热塑性塑料。

聚苯醚(PPO)是聚2,6-二甲基-1,4-苯醚,呈白色,造粒后呈透明琥珀色,密度为1.06~1.07g/cm3。质地坚而韧,使用温度范围宽(-127~+121),耐磨性好,绝缘性优良,耐稀酸、碱、盐,耐水及蒸汽。吸水性小,在沸水中仍具有尺寸稳定性,耐污染,无毒。缺点是内应力大,易开裂,流动性差,抗疲劳强度较低。

聚苯醚适于作减摩耐磨零件、绝缘件、机械零件、电子设备结构件、传动件及医疗器械等,特别适用于潮湿、有负荷且需要电绝缘的场合。

(8)氟塑料-热塑性塑料。

氟塑料是聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟乙丙烯(FEP或F46)、聚偏氟乙烯(PVDF)的总称。氟塑料具有优异的介电性能和耐化学腐蚀、耐高低温、防水、不黏、低摩擦系数、良好的自润滑性等性能。聚四氟乙烯树脂为白色粉末,外观如蜡状,光滑不黏,平均密度为2.2g/cm3,是最重的一种塑料。它性能卓越,为一般热塑性塑料所不及,有“塑料王”之称。其化学稳定性是所有塑料中最好的一种,对强酸强碱及各种氧化剂等强腐蚀性介质都完全稳定,甚至沸腾的“王水”、原子工业中的强腐蚀剂五氟化铀对它都不起作用,其化学稳定性超过金、铂、玻璃、陶瓷等材料。聚四氟乙烯可在-195~+250℃下长期使用,但冷流性大,不能注射。聚全氟乙烯除使用温度外,几乎具有聚四氟乙烯的全部优点。可挤压、模压及注射成型,自黏性好可热焊。其摩擦系数是塑料中最低的。

氟塑料广泛应用于化工、电子、电气、航空、航天、半导体、机械、纺织、建筑、医药、汽车等工业领域,适于作抗腐、耐磨减摩件,绝缘件,医疗器件和传动件等,如飞机挂钩线、增压电缆、报警电缆、人工血管、人工心肺等。

(9)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)-热塑性塑料。

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)欲称有机玻璃,为透光性塑料,透光率为92%,优于普通硅玻璃。模塑成型性能较好的是改性有机玻璃372#和373#。372#成型性能较好,373#有较高的耐冲击韧性。有机玻璃密度为1.18g/cm3,比普通硅玻璃轻一半。而强度则为普通硅玻璃的10倍以上。轻、坚韧、易着色,绝缘性较好,耐一般的腐蚀,一般情况下尺寸较稳定。最大缺点是表面硬度低,易于擦伤拉毛。

聚甲基丙烯酸甲酯适于制作各种光学镜片、透明管道、灯罩、油标、水标、工艺装饰品、大型透明屋顶、飞机的安全罩、汽车的玻璃窗等。

(10)醋酸纤维素(CA)-热塑性塑料。

醋酸纤维素(CA)是纤维素分子中羟基用醋酸化后得到的一种化学改性的天然高聚物,其性能取决于乙酰化程度。高乙酰含量的醋酸纤维素(乙酰基含量40%~42%),呈白色粒状、粉状或棉状固体,对光稳定,不易燃烧。在稀酸、汽油、矿物油中稳定。醋酸纤维素是一种非常易得的人造纤维,成本低,具有很好的编织性能。

醋酸纤维素主要用于工业产品和生活用品,如工具手柄、计算机及打字机的字母数字键、电话机壳、汽车方向盘、眼镜架及镜片、电影胶片、绝缘薄膜、玩具等。

(11)有机硅塑料(IS)-热固性塑料。

有机硅塑料(IS)的密度为1.75~1.95g/cm3,成型收缩率为0.5%,成型温度为160~180℃,耐高低温,耐潮、电阻高,高频绝缘性好,耐辐射臭氧。

有机硅塑料适于制作电器元件的塑封件,及耐高温、电弧和高频的绝缘件等。

(12)硅酮塑料-热固性塑料。

硅酮塑料可在很宽频率和温度范围内保持良好的绝缘性能,可在-900~+300℃下长期使用。耐辐射、防水、化学稳定性好,抗裂性良好,可低压成型。

硅酮塑料适用于制作低压塑料整流器,半导体管及固体电路等。

(13)环氧塑料-热固性塑料。

环氧塑料是以环氧树脂为基体的塑料。环氧塑料强度高,绝缘性优良,化学稳定性和耐有机溶剂性好,适于压缩成型和传递成型。

环氧塑料主要用于电子元器件的封装固定等。

3.常用特种塑料

(1)玻璃纤维增强塑料(GRP)。

玻璃纤维增强塑料(GRP)是由合成树脂和玻璃纤维经复合工艺制作而成的一种功能型材料。具有重量轻、耐腐蚀、绝缘性能好、传热慢、容易着色、能通过电磁波等特性。

玻璃纤维增强塑料主要用来制作壁厚的结构零件,如玻璃雷达罩、飞机油箱、游艇体、浴盆等。

(2)泡沫塑料。

泡沫塑料是以树脂为基料,加入发泡剂等制成内部具有无数微小气孔的塑料。采用机械法、物理法、化学法进行气泡,具有质轻、隔热、隔音、防震、耐潮等特点,按内部气孔相连情况,可分为开孔型和闭孔型。按机械性能,可分为硬质和软质两类。常用泡沫塑料有聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、聚乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、酚醛泡沫塑料及脲醛泡沫塑料等。

硬质泡沫塑料可用作隔热保温材料、隔音防震材料等。软质泡沫塑料可用作衬垫、座垫、拖鞋、泡沫人造革等。