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车用塑料基础知识大全(上):常用塑料篇

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2016-04-13 15:53:00

一、塑料的基本组成

塑料 —— 以树脂为主要成分,以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂为辅助成分,加工过程中在一定温度和压力的作用下能流动成型的高分子聚合物(高分子有机材料),是以石油、天燃气、煤为基础原料的各种单体通过聚合、树脂粘合、树脂添加、附加缩合等复杂化学反应而生成的高分子材料。

塑料 —— 树脂+添加剂

 

按树脂的分子结构和热性能分:

◆热塑性塑料—— 指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料,其分子结构是线型或支链线型结构。(变化过程可逆)

◆热固性塑料—— 在受热或其它条件下能固化成不熔不溶性物质的塑料 ,其分子结构最终为体型结构。(变化过程不可逆)

 

塑料的名称往往就是其主要成分树脂的名称。

1.树脂

树脂 ——指受热时通常有熔融范围,受外力作用具有流动性,常温下呈固态或液态的高分子聚合物,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%。塑料的主要成分决定塑料的类型和基本性能。

树脂的作用:
①胶粘其它成分材料
②赋予塑料可塑性和流动性

 

2.添加剂
(1)填充剂(填料)
重要的但非必不可少的成分;作用:(20~50%)
减少树脂用量,降低塑料成本;
改善塑料某些性能,扩大塑料的应用范围。
 

按形状:
粉状:木粉、纸浆、滑石粉、云母粉、石棉粉等
纤维状 :棉花、亚麻、玻璃纤维、碳纤维等
层状(片状):纸张、棉布、麻布、玻璃布等
 

按化学性能可分为:有机、无机

例如:酚醛压缩粉若无填充剂,则既不能进行成型加工又无实用价值;PE、PVC+CaCO3 =廉价的具有足够刚性和耐热性的钙塑料;玻璃纤维提高塑料的力学性能;石棉提高耐热性;

(2)增塑剂
能够增加塑料的塑性、流动性、柔韧性,改善成型性能,降低刚性和脆性;它是能与树脂相溶的、不易挥发的高沸点有机化合物。

作用:
提高塑性、流动性和柔软性;
降低刚性和脆性;
改善塑料的工艺性能和使用性能。

例如:硝化纤维素若无增塑剂,则既不能进行成型加工又无实用价值;硝酸纤维、醋酸纤维、PVC等也必须加入增塑剂。

(3) 稳定剂 (0.3~0.5%)
凡能阻缓材料变质的物质称为稳定剂。
可分为以下三种:
热稳定剂: 它的主要作用就是抑制或防止树脂在加工或使用过程中受热而降解。如PVC
光稳定剂 :它的主要作用是阻止树脂在光的作用下降解(塑料变色、力学性能下降等等)。如PE、PP、PS、PC
抗氧化剂 :延缓或抑制塑料氧化速度。如PE、PP、ABS

(4)润滑剂 (<1%)
为防止塑料在成型过程中粘模,减少塑料对模具的摩擦,改善塑料的流动性,提高塑件表面的光泽度而加入的添加剂。如PE、PP、PVC、PS、PA、ABS

(5) 着色剂 (0.01~0.02%)
特点:
无机颜料:着色能力、透明性、鲜艳性较差,但耐光型、耐热性、化学稳定性较好,不易褪色。
染料:色彩鲜艳、颜色齐全,着色能力、透明性好。性能与无机颜料相反。
有机颜料的特性介于无机颜料和染料之间。
 

在塑料工业中着色剂多采用颜料,还有阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、防腐剂、固化剂和加工助剂等等,并非每种塑料都要加入全部的添加剂,根据塑料品种和需求有选择性的加入某些添加剂。

 

二、塑料的分类
1.按塑料的用途分
◆通用塑料:一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。其高分子聚合物少,流动性成型条件容易,适合制成不同形状的制品,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,并有良好的机械性能和尺寸稳定性,在高、低温下仍能保持其优良性能,可以作为工程结构件的塑料。其高分子聚合物分子量较高,流动性差,成型条件高。例如:PA/POM/PC/PET/PPO/PBT等
 

◆混合塑料: 是以上两种原料的混合,可提高一般塑料的工程机械性能,或改善工程塑料原料的成形条件。例如:ABS+PC/PC+PBT等。
 

2.塑料的特性:
?质轻、比强度高。
?优异的电绝缘性能。
?优良的化学稳定性能。
?减摩、耐磨、减震、消音性能优良。
?透光及防护性能。
?成型和着色性能好。

3.塑料的缺点:
?耐热性较差,一般塑料的工作温度仅100°C左右,否则会降解、老化。
?导热性较差,所以在要求导热性好的场合,不能用塑料件。
?易老化,所以对于使用寿命较长的场合,一般还是用金属件。

这些不足使塑料在某些领域的应用受到限制。但是,随着新品种塑料的问世以及改性技术的发展,塑料的这些不足都将会得到改进。

 

三、常用的塑料
1.热塑性塑料:PE、PP、PC、PVC、PS、ABS、PMMA、PSF、PA、POM等等
聚乙烯(PE)
1)基本特性:产量最大;无毒、无味,呈白色或乳白色;结晶型塑料;吸水性极小,介电性能好。因此,聚乙烯是最理想的高频电绝缘材料 。
2)主要用途:塑料管、塑料板、塑料绳、齿轮、轴承等;包装用的塑料薄膜、软管、塑料瓶以及电气工业的绝缘零件和电线电缆外皮等 。
3)成型特点:成形收缩率范围及收缩值大,方向性明显,容易变形、翘曲。流动性好且对压力变化敏感,宜用高压注射;模具应设有冷却系统;质软易脱模,塑件有浅的侧向凸凹时可强行脱模。

聚丙烯(PP)
1)基本特性:无色、无味、无毒。不吸水,光泽好,易着色。卓越的介电性能、耐水性、化学稳定性、高频绝缘性能;定向拉伸后抗弯曲疲劳强度特别高;耐热性好,能在100℃以上的温度下进行消毒灭菌; 易老化。(比重.9-0.91克/立方厘米)
2)主要用途:各种机械零件如法兰、接头、泵叶轮、汽车零件和自行车零件;各种输送管道、化工容器;盖和本体合一的箱壳,各种绝缘零件,并用于医药工业中。
3)成型特点:成型收缩范围及收缩率大(1.0-2.5%),易发生缩孔、凹痕、变形,方向性强;流动性极好,易于成型;模具必须设计冷却系统,控制成型温度80℃左右,太低则光泽差或熔接痕等缺陷;塑件有浅侧向凸凹时可强行脱模。

聚碳酸酯(PC)
1)基本特性:是一种热塑性塑料,透明度达90%,被誉为是透明金属,几乎无色或呈轻微淡黄色,可以通过注射、挤出成型。无毒性。
2)主要用途:主要是灯具,尤其是灯玻璃,也可制造仪表标牌、遮阳板和窗玻璃
聚氯乙烯(PVC)
1)基本特性:产量第二,其树脂为白色或浅黄色粉末。
分为硬聚氯乙烯和软聚氯乙烯。有较好的电气绝缘性能,可以用做低频绝缘材料,其化学稳定性也较好;热稳定性较差,使用温度一般在-15℃~55℃之间 。
2)主要用途:防腐管道、管件、输油管、离心泵和鼓风机等;瓦楞板、门窗结构、墙壁装饰物等;插座、插头、开关和电缆。凉鞋、雨衣、玩具和人造革等 。
3)成型特点:流动性差,过热时极易分解,加稳定剂和润滑剂,控制成型温度及熔体的滞留时间。成型温度范围小,必须严格控制料温,模具应有冷却装置;模具浇注系统应粗短,浇口截面宜大。
聚苯乙烯(PS)
1)基本特性:第三大塑料品种,无色、透明、有光泽、无毒无味,是目前最理想的高频绝缘材料,化学稳定性良好,透明性很好,透光率很高,它的着色能力强,但耐热性低,质地硬而脆,塑件由于内应力而易开裂。
2)主要用途:工业上用做仪表外壳、灯罩、化学仪器零件、透明模型等;电气方面用做良好的绝缘材料、接线盒、电池盒等;日用品用于包装材料、容器、玩具等。
3)成型特点:性脆易裂,易出现裂纹,塑件脱模斜度不宜过小,推出要受力均匀;热胀系数大,塑件中不宜有嵌件,否则会因两者热胀系数相差太大而导致开裂;流动性好,常采用点浇口形式。

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)
1)基本特性:无毒、无味,微黄色或白色不透明,塑件光泽较好,尺寸稳定性较好,具有一定的化学稳定性和良好的介电性能,可配成任何颜色。缺点是耐热性不高,不透明,耐气候性差,在紫外线作用下易变硬发脆。
2)主要用途:用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、管道、电机电器外壳、仪表盘、汽车挡泥板、扶手、纺织器材、电器零件、文体用品、玩具、食品包装容器、家具等 。
3)成型特点:易吸水,使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷,成型加工前应进行干燥处理;比热容低,塑化效率高,凝固也快,故成型周期短;粘度对剪切速率敏感,模具大都采用点浇口。
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)
1)基本特性:具有高度的透明性和优异的透光性,它轻而坚韧,容易着色,有较好的电气绝缘性能;化学性能稳定,能耐一般的化学腐蚀;在一般条件下尺寸较稳定。其最大缺点是表面硬度低,容易被硬物擦伤拉毛 。
2)主要用途:主要用于制造要求具有一定透明度和强度的防震、防爆和观察等方面的零件,如飞机和汽车的窗玻璃、光学镜片、透明模型、透明管道、车灯灯罩等。
3)成型特点:为了防止塑件产生气泡、混浊、银丝和发黄等缺陷,原料要干燥;为防止塑件表面出现流动痕迹、熔接痕和气泡等不良现象,一般采用尽可能低的注射速度;模具浇注系统对料流的阻力应尽可能小。

聚砜(PSF)
1)基本特性:无定形塑料,具有突出的耐热、耐氧化性能,很高的力学性能、抗蠕变性能,很好的刚性,尺寸稳定性较好,还能进行一般机械加工和电镀,但其耐气候性较差。
2)主要用途:用于制造断路元件、开关、绝缘电刷、电视机元件、整流器插座、线圈骨架、电动机罩、飞机导管、电池箱、汽车零件、齿轮和凸轮等。
3)成型特点:易发生银丝、云母斑、气泡甚至开裂,加工前原料应充分干燥;熔融塑料流动性差,对温度变化敏感,冷却速度快,所以模具浇口的阻力要小,模具需加热;热稳定性比聚碳酸酯差,可能发生熔融破裂 。

聚酰胺(PA)
1)基本特性:通称尼龙(Nylon)。有优良的力学性能,抗拉、抗压、耐磨。结晶性很高,表面硬度大,摩擦系数小,故具有十分突出的耐磨性和自润滑性。缺点是吸水性强、收缩率大,常常因吸水而引起尺寸变化。
2)主要用途:用于制作轴承、齿轮、滑轮、风扇叶片、蜗轮、高压密封扣圈、绳索、传动带、电池箱、线圈骨架等零件,还可将粉状聚酰胺热喷到金属零件表面上,以提高耐磨性或作为修复磨损零件之用 。
3)成型特点:易吸湿,成型加工前必须进行干燥处理。熔融粘度低,流动性好,容易产生飞边,故模具必须选用最小间隙;热稳定性较差;成型收缩范围及收缩率大,方向性明显,易产生缩孔、凹痕、变形等缺陷。
聚甲醛(POM)
1)基本特性:有较高的抗拉、抗压性能和突出的耐疲劳强度;聚甲醛尺寸稳定、吸水率小,具有优良的减摩、耐磨性能;能耐扭变,有突出的回弹能力。缺点是成型收缩率大,在成型温度下的热稳定性较差 。
2)主要用途:特别适合于制作轴承、凸轮、滚轮、辊子、齿轮等耐磨传动零件,还可用于制造汽车仪表盘、汽化器、各种仪器外壳、罩盖、箱体、化工容器、鼓风机叶片、配电盘、线圈座、各种输油管、塑料弹簧等。
3)成型特点:收缩率大;熔融温度范围小,热稳定性差。聚甲醛的熔融或凝固十分迅速,熔融速度快有利于成型,缩短成型周期,但塑件容易产生熔接痕等表面缺陷。浅的侧向凸凹可采用强制脱出。

热塑性塑料原料大部分可循环使用,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,比例最大不可超过25%,一般主机厂要求不能掺加水口料。

2.热固性塑料:
环氧树脂(EP)
1)基本特性:最突出的特点是粘结能力很强,是人们熟悉的“万能胶”的主要成分。耐化学药品、耐热,电气绝缘性能良好,收缩率小。其缺点是耐气候性差,耐冲击性低,质地脆 。
2)主要用途:可用做金属和非金属材料的粘合剂,用于封装各种电子元件,配以石英粉等能浇铸各种模具,还可以作为各种产品的防腐涂料 。
3)成型特点:流动性好,硬化速度快;环氧树脂热刚性差,硬化收缩小,难于脱模,浇注前应加脱模剂;固化时不析出任何副产物,成型时不需排气 。

 

 

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