Инженерные пластмассы: полное руководство по свойствам, применению и модифицированным

Инженерные пластмассы обладают выдающимися комплексными свойствами, включая высокую жесткость, низкую ползучесть, замечательную механическую прочность, отличную термостойкость и превосходную электрическую изоляцию. Они способны выдерживать агрессивные химические и физические условия в течение длительного времени и способны частично заменять металлы. Поскольку они используются в качестве конструкционных материалов, они занимают решающее положение в индустрии материалов. По сравнению с пластиками общего назначения инженерные пластики могут отвечать более строгим требованиям по механическим свойствам, долговечности, коррозионной стойкости, термостойкости и т. д. Кроме того, они более удобны в обработке и могут заменить большинство металлических материалов. В результате конструкционные пластмассы имеют широкий спектр применения в таких отраслях, как электротехника и электронный, автомобиль, строительство, оргтехника, техника и аэрокосмическая промышленность и другие.

Далее я расскажу об основных характеристиках, типах и областях применения инженерных пластиков, а также о добавках и функциях модифицированных инженерных пластиков. Теперь начнем!

Основные характеристики инженерных пластиков

• 1. Легкий вес и низкая относительная плотность.
  Относительная плотность конструкционных пластиков обычно составляет от 1.0 до 2.0, что намного ниже, чем у металлов. Легкий по весу, он может заменить некоторые традиционные металлические материалы и использоваться в аэрокосмических транспортных средствах, транспортных средствах и других областях.
• 2. Высокая удельная прочность.
  За счет армирования стекловолокном, углеродным волокном и другими волокнами можно добиться значительного улучшения прочности на разрыв. Отношение прочности на разрыв к относительной плотности обычно находится в диапазоне 1500–1700, со значениями до 4000 (в отличие от стали с 1600 и алюминия с 1500). Под пределом прочности понимают напряжение, при котором материал подвергается максимально равномерной пластической деформации. Предел прочности определяют путем испытания образца на растяжение, а максимальное растягивающее напряжение, которое выдерживает образец до разрыва, записывают как предел прочности, выраженный в МПа.
• 3. Превосходная износостойкость и самосмазывающиеся свойства.
  При использовании конструкционных пластиков в качестве деталей трения по сравнению с износостойкими металлическими сплавами степень изнашивания ниже 1:5, а фторопласты лучше.
• 4. Отличные механические свойства.
  В широком диапазоне температур многие конструкционные пластики, особенно армированные конструкционные пластики, обладают превосходной ударопрочностью и усталостной прочностью.
• 5. Отличная электроизоляция.
  Почти все конструкционные пластмассы обладают превосходными характеристиками электроизоляции и дугостойкости и могут относиться к числу отличных изоляционных материалов.
• 6. Химическая стабильность.
  Он обладает хорошей коррозионной стойкостью к кислотам, щелочам и обычным органическим растворителям.
• 7. Хорошая стабильность размеров деталей.
• 8. Высокая термостойкость.
  Когда общие инженерные пластики армируются различными стекловолокнами, температура длительного непрерывного использования UL превышает 100 ° C, а индекс специальных инженерных пластиков обычно превышает 150 ° C.
• 9. Отличная амортизация, снижение шума и закрытие посторонних предметов.
  Когда в качестве движущихся частей используются конструкционные пластмассы, шум от удара металла отсутствует, они обладают превосходными характеристиками амортизации и шумоподавления. В условиях присутствия абразивных частиц посторонние предметы можно захоронить, в отличие от металлов, которые раньше могут заклинить или поцарапать.
• 10. Хорошая производительность обработки.
  Конструкционные пластмассы можно обрабатывать при более низких температурах (обычно ниже 400 ° C) путем литья под давлением, экструзии, выдувного формования и т. Д. Изделия можно перерабатывать механическими методами, они имеют стабильные размеры, высокую взаимозаменяемость готовых изделий и низкие затраты на пресс-форму. По сравнению с обработкой металла это позволяет сэкономить около 50% энергопотребления, сократить рабочее время и повысить производительность.

Обычно используются пять типов инженерных пластиков.

Типы инженерных пластиков обычно используются в пяти основных инженерных пластиках, таких как поликарбонат, полиоксиметилен, полиамид, термопластичный полиэстер и модифицированный полифениленовый эфир.

Полиамид

Нейлон, также известный как PA, привлек широкое внимание благодаря своим уникальным свойствам, таким как низкий удельный вес, высокая прочность на разрыв, износостойкость, хорошая самосмазка, отличная ударная вязкость, а также жесткость и гибкость. Кроме того, он очень эффективен и прост в обработке. Благодаря легкому удельному весу, составляющему лишь 1/7 удельного веса металла, нейлон можно перерабатывать в различные изделия, что делает его популярным заменителем металла в автомобильной и транспортной промышленности. Обычно производимые в этой отрасли нейлоновые изделия включают в себя рабочие колеса насосов, лопасти вентиляторов, седла клапанов, втулки, подшипники, различные приборные панели, автомобильные электроприборы, регулирующие клапаны горячего и холодного воздуха и другие детали. В среднем на один автомобиль используется 3.6-4 кг нейлоновых изделий. Потребление полиамидов в автомобильной промышленности является самым большим, за ним следуют электротехническая и электронная промышленность.

поликарбонат

Поликарбонат (ПК) обладает не только прочностью, сравнимой с цветными металлами, но также пластичностью и вязкостью. Его ударная вязкость чрезвычайно высока, что делает его невосприимчивым к ударам и взрыву экрана телевизора. Кроме того, поликарбонат обладает исключительной прозрачностью и может быть окрашен множеством способов. Благодаря этим вышеупомянутым свойствам поликарбонат нашел широкое применение в различных абажурах безопасности, сигнальных огнях, прозрачных защитных панелях для стадионов и стадионов, осветительных стеклах, стеклах высотных зданий, автомобильных отражателях, панелях лобового стекла, стеклах кабины самолетов, мотоциклов, и автомобильные шлемы для вождения. Компьютерная индустрия, офисное оборудование, автомобили, замена стекла и листов, а также CD и DVD-диски представляют собой крупнейшие рынки поликарбоната, причем последний является одним из наиболее перспективных рынков.

ПОМ

Полиоксиметилен (ПОМ), также известный за рубежом как «Duracon» и «Super Steel», представляет собой конструкционный пластик, известный своими исключительными характеристиками. Обладая твердостью, прочностью и жесткостью, близкими к металлу, ПОМ демонстрирует превосходные самосмазывающиеся свойства, усталостную прочность и эластичность в широком диапазоне температур и влажности. Кроме того, он может похвастаться замечательной химической стойкостью. ПОМ быстро завоевывает популярность в качестве заменителя металлов на нескольких рынках благодаря своей более низкой стоимости и исключительным свойствам, таким как замена цинка, латуни, алюминия и стали при производстве различных компонентов. С момента своего появления POM нашел широкое применение в нескольких областях, включая электротехнику и электронику, механику, приборостроение, повседневную легкую промышленность, автомобили, строительные материалы, сельское хозяйство и другие. Более того, POM переживает значительный рост в новых областях, таких как медицинские технологии и применение спортивного оборудования.

Полибутилентерефталат

ПБТ, что означает полибутилентерефталат, представляет собой разновидность термопластичного полиэстера. По сравнению с другими термопластичными конструкционными пластиками неармированный ПБТ демонстрирует превосходные электрические свойства и технологичность. ПБТ имеет низкую температуру стеклования и способен к быстрой кристаллизации при температуре формы до 50°C, что приводит к короткому циклу обработки. ПБТ находит широкое применение в автомобильной, электротехнической и электронной промышленности благодаря своей высокой изоляции и термостойкости. ПБТ идеально подходит для таких применений, как обратноходовые трансформаторы для телевизоров, автомобильные распределители и катушки зажигания, основания и корпуса офисного оборудования, различные внешние компоненты автомобилей, вентиляторы кондиционеров, основания электронных печей, корпуса для оборудования и многое другое.

Полифениленовый эфир

ППО, аббревиатура от полифениленоксида, демонстрирует исключительную устойчивость к воде и пару, а его продукция демонстрирует высокую прочность на растяжение и ударную вязкость, а также хорошее сопротивление ползучести. Кроме того, он демонстрирует выдающуюся износостойкость и электрические свойства. PPO находит широкое применение в качестве замены нержавеющей стали при производстве хирургических медицинских инструментов. Он также используется в электромеханической промышленности для изготовления шестерен, лопастей воздуходувок, труб, клапанов, винтов и других крепежных изделий и соединений. Кроме того, ППО используется для производства компонентов в электронной и электротехнической промышленности, таких как каркасы катушек и печатные платы.

Области применения инженерных пластиков

• 1. Применение инженерных пластиков в автомобильной сфере также растет, в основном для бамперов, крыльев, топливных баков, приборных панелей и других интерьеров, панелей кузова, дверей, абажуров, топливных трубок, радиаторов и деталей двигателя.
• 2. Конструкционные пластмассы находят широкий спектр применения в машиностроении: от механических компонентов, таких как подшипники, шестерни, гайки и уплотнения, до конструкционных деталей, таких как корпуса, крышки, маховики, ручки, крепежные детали и соединения труб.
• 3. Конструкционные пластмассы находят широкое применение в производстве электронных приборов, служа изоляционными материалами для покрытия проводов и кабелей, печатных плат, изолирующих пленок и конструкционных компонентов электрооборудования.
• 4. Инженерные пластмассы находят широкое применение в бытовой технике, такой как холодильники, стиральные машины, кондиционеры, телевизоры, электрические вентиляторы, пылесосы, электрические утюги, микроволновые печи, рисоварки, радиоприемники, комбинированное аудиооборудование и осветительные приборы.
• 5. Конструкционные пластмассы используются в различных областях химической промышленности, включая, помимо прочего, теплообменники, облицовку химического оборудования, трубы, фитинги, клапаны и насосы для химических трубопроводов.
• 6. В сфере строительства инженерные пластики также используются для изготовления полов, обоев, потолков, стеновых панелей, коридоров, труб и т. д.

Модифицирующие добавки в конструкционных пластиках и их функции.

Модифицированные конструкционные пластики — это высокоэффективные термопласты, модифицированные добавками для улучшения их механических, термических, электрических или химических свойств. Эти пластмассы имеют множество применений в индустрии литья под давлением для производства высокопроизводительных компонентов.

Добавки, такие как стекловолокно, углеродное волокно и минеральные наполнители, обычно используются для повышения прочности, жесткости и стабильности размеров пластмасс. Другие добавки, такие как антипирены, УФ-стабилизаторы и антистатики, используются для повышения устойчивости пластмасс к факторам окружающей среды.

Некоторые распространенные модифицированные конструкционные пластики, используемые при литье под давлением, включают акрилонитрилбутадиенстирол (АБС), поликарбонат (ПК) и полифениленоксид (ПФО). Эти пластмассы используются для производства широкого спектра продуктов, таких как автомобильные детали, электронные компоненты и потребительские товары.

пластифицирующая добавка

В некоторые пластики с высокой температурой стеклования необходимо добавлять определенное количество пластификатора, чтобы производить мягкие изделия при комнатной температуре и улучшать свойства текучести расплава во время обработки. Эти маслянистые пластификаторы с небольшой молекулярной массой обладают хорошей совместимостью с полимерами. Они распределяются между полимерными цепями, уменьшая силу между ними, благодаря чему молекулярные цепи легко перемещаются при определенной температуре и давлении. Для достижения цели обработки и формирования. Следовательно, пластификаторы могут снизить температуру стеклования и минимальную температуру формования пластмасс. Обычно снижение температуры стеклования прямо пропорционально объемной доле пластификатора.

Пластификаторы можно разделить на две категории: основные пластификаторы и вторичные пластификаторы: основные пластификаторы характеризуются хорошей совместимостью со смолами, высокой пластифицирующей эффективностью, устойчивостью к миграции, низкой летучестью и низкой экстрагируемостью масла (воды), низкотемпературной гибкостью. Субпластификатор имеет плохую совместимость и в основном используется вместе с основным пластификатором для снижения затрат, поэтому его еще называют наполнителем.

Стабилизатор

Общеизвестно, что пластиковые изделия подвергаются выцветанию, охрупчиванию и растрескиванию под воздействием света, тепла и кислорода во время обработки, хранения и использования. Чтобы задержать и предотвратить явления старения, необходимо включать стабилизаторы. Термостабилизаторы в основном используются для предотвращения теплового старения, антиоксиданты в основном используются для предотвращения окислительного старения, а светостабилизаторы используются для предотвращения светового старения. Все они вместе называются стабилизаторами.

В настоящее время наиболее эффективным пластиковым стабилизатором является термостабилизатор на основе метилолова, также известный как «181». Он оказался исключительно эффективным в ряде применений, включая каландрирование, экструзионное формование, литьевое формование и выдувное формование жесткого полиэтилена (ПВХ). Благодаря своим исключительным показателям безопасности он особенно популярен для использования в производстве упаковки для пищевых продуктов и изделий из жесткого полиэтилена высокого разрешения. Кроме того, его все чаще используют в пластиковых дверях и окнах, водопроводных трубах и декоративных материалах в качестве заменителя других высокотоксичных термостабилизаторов. Термостабилизатор на основе метилолова широко используется в США, Европе и Японии, а в последние годы он приобрел популярность в Китае.

Пламезамедляющий

Антипирены — это добавки, которые могут снизить скорость горения пластмасс. Их можно разделить на четыре типа в зависимости от механизмов огнестойкости.

• (1) В сочетании с продуктами разложения пластмасс с образованием тлеющего газа, такого как триоксид сурьмы, реагирующий с хлористым водородом, выделяющимся при разложении ПВХ, то есть оксихлорид трихлорида сурьмы с огнетушащим эффектом.
• (2) Поглощает тепло, выделяемое во время сгорания, для охлаждения пластика и замедления скорости горения, например, гидроксид алюминия, который является наиболее распространенным типом антипирена: он одновременно действует как наполнитель, средство подавления дыма и антипирен. , он дешев и мало влияет на свойства полимера, поэтому скорость его применения впечатляет.
• (3) Обеспечьте покрытие, изолированное от кислорода, например, эфиры фосфорной кислоты. Основная продукция — трикрезилфосфат и др., которые по сути являются пластификатором с огнезащитными свойствами.
• (4) Он может производить свободные радикалы, которые предотвращают реакции горения, и эти свободные радикалы могут вступать в реакцию с пластиками, образуя продукты с плохими характеристиками горения.

Пенообразователь

Органические соединения, известные как пенообразователи, при нагревании разлагаются и выделяют газы. Эти газы остаются в ловушке в пластиковой подложке, создавая многочисленные мелкие пенопластовые структуры и образуя вспененный пластик. Как хороший пенообразователь, он должен соответствовать следующим условиям: выпустить газ за короткое время, скорость выпуска газа можно регулировать, газ, выделяемый при разложении, должен быть инертным газом, таким как CO2, N2, легко диспергироваться и разлагаться в пластмассы и температура разложения соответствующая, тепло, выделяемое во время разложения, невелико, реакция разложения необратима, а вспенивающий агент нетоксичен. Наиболее широко используемым пенообразователем является азодикарбонамид.

Связующий агент

Связующий агент — это тип вещества, которое может улучшить межфазные свойства между полимерными материалами и наполнителями. Обычно связующий агент содержит в своей молекулярной структуре две функциональные группы: одна группа может химически реагировать с полимерной матрицей или иметь с ней лучшую совместимость. Напротив, другая группа может образовывать химические связи с неорганическим наполнителем. Например, силановый связующий агент имеет общую формулу RSiX3, где R представляет собой активную функциональную группу, которая проявляет сродство и реакционную способность с молекулами полимера (такими как винил, хлорпропил, эпоксидная смола, метакрилат, амин или меркапто), а X представляет собой алкоксигруппа, способная подвергаться гидролизу (например, метокси, этокси и т. д.).

После обработки армирующего агента или наполнителя связующим агентом на поверхности может быть получена химическая модификация, и между дисперсной неорганической фазой и непрерывным полимером образуется мостиковая связь, которая становится композиционным материалом и повышает прочность конструкции. армирующий агент. Или роль наполнителей: органосилан является наиболее широко используемым связующим агентом, а органический титанат является более эффективным связующим агентом.

Сшивающий агент

Полимерные материалы, такие как резина и термореактивные смолы, обычно требуют сшивающих агентов. Низкая прочность и недостаточная эластичность линейных полимерных структур могут привести к их легкому разрушению. Сшивающие агенты выполняют функцию создания химических связей между линейными молекулами, в результате чего образуется сетчатая структура, соединяющая их. Это повышает прочность и эластичность резины. Сера является основным сшивающим агентом, используемым в резине, и к ней часто добавляют ускорители. Органические пероксиды, такие как дикумилпероксид, обычно используются в качестве сшивающих агентов для полиэтилена.

Нуклеирующий агент

Зародышеобразователь подходит для неполнокристаллических пластиков, таких как полиэтилен и полипропилен. Изменяя поведение смолы при кристаллизации, она может ускорить скорость кристаллизации, увеличить плотность кристаллизации и способствовать миниатюризации размера зерна, чтобы сократить цикл формования, улучшить прозрачность продукта и поверхность. Новый функционал. добавки для физико-механических свойств, таких как блеск, прочность на разрыв, жесткость, температура теплового искажения, ударопрочность и сопротивление ползучести.

Армирующие материалы и наполнители

Во многих пластмассах значительную долю занимают армирующие материалы и наполнители, особенно армированные пластики и кальциевые пластики. Основная цель: для повышения прочности и жесткости пластиковых изделий обычно добавляют различные волокнистые материалы или неорганические вещества. Часто используемые армирующие материалы включают стекловолокно, асбест, кварц, технический углерод, силикат, карбонат кальция, оксид металла и другие.

Смазка

При термической обработке полимеров часто необходимо добавить небольшое количество смазки для облегчения извлечения из формы. Смазочные материалы можно разделить на два типа: внешние смазки и внутренние смазки. Основная функция внешней смазки заключается в том, чтобы расплав полимера плавно покидал горячую металлическую поверхность технологического оборудования и облегчал его течение. Совместимость внешней смазки с полимером плохая, на границе раздела полимер-металл образуется лишь тонкая пленка. Тонкий слой смазки. Полимер демонстрирует улучшенную текучесть и снижает повышение температуры, вызванное внутренним трением, при использовании внутренней смазки, которая хорошо с ним совместима. Эта совместимость помогает уменьшить сцепление между молекулами полимера. Широко используются внешние смазки, такие как стеариновая кислота и ее соли металлов. С другой стороны, внутренние смазки обычно представляют собой низкомолекулярный полиэтилен.

Разделительный агент

Разделительный состав служит функциональным веществом между формой и готовым изделием. Антиадгезивы для пресс-форм разработаны таким образом, чтобы выдерживать химическое воздействие и оставаться нерастворенными при контакте с различными композициями смол, особенно стиролом и аминами. Кроме того, эти агенты обладают термостойкостью и устойчивостью к нагрузкам, а также устойчивы к износу и разложению. Разделительный состав прилипает к форме, не переносится на обрабатываемую заготовку и не мешает операциям вторичной обработки, таким как покраска. С быстрым развитием литья под давлением, экструзии, каландрирования, формования, ламинирования и других производственных процессов спрос на антиадгезивы значительно увеличился.

краситель

Красители обычно нерастворимы в обычных химических растворителях. Для достижения оптимальных характеристик окраски необходимо использовать механические методы, обеспечивающие равномерное распределение пигментов по пластику. Неорганические пигменты обладают превосходной термостабильностью и светостойкостью, низкой ценой, но относительно низкой красящей способностью и высокой относительной плотностью; Органические пигменты обладают высокой красящей способностью, ярким цветом, полным цветовым спектром и низкой относительной плотностью. Неорганические пигменты обладают превосходными свойствами, такими как термостойкость, устойчивость к атмосферным воздействиям и прочность покрытия, которые не так хороши, как свойства органических пигментов. Красители в основном включают маточные смеси и флуоресцентные отбеливающие вещества.

Маточная

Мастербатч состоит из равномерно загруженных сверхнормальных пигментов или красителей в агрегате смолы. Его основной состав включает пигмент или краситель, носитель, диспергатор и добавку. Masterbatch предлагает ряд преимуществ, таких как поддержание химической и цветовой стабильности пигмента, повышение его диспергируемости и простота в эксплуатации. Кроме того, это облегчает изменение цвета, обеспечивает чистоту окружающей среды и экономит время и сырье.

Флуоресцентный отбеливающий агент

Флуоресцентный отбеливающий агент представляет собой сложное органическое соединение, относящееся к категории флуоресцентных или белых красителей. Он обладает уникальным свойством возбуждать падающий свет, вызывая флуоресценцию, создавая тем самым сверкающий эффект на окрашенном веществе, подобный эффекту флюорита. Этот эффект придает материалу ярко-белый вид, который легко заметен невооруженным глазом. Согласно исходной классификации флуоресцентных отбеливающих агентов их можно грубо разделить на карбоциклы, триазиниламиностильбены, стильбентриазолы, бензоксазолы, фураны, бензофураны и бензол. Девять категорий, включая имидазолы, 1,3-дифенилпиразолины, кумарины, нафталимиды и прочие. .

Антистатик

Антистатики играют роль устранения или уменьшения статического электричества на поверхности пластиковых изделий. Из-за ограниченной совместимости с синтетическими смолами большинство антистатиков представляют собой электролиты, которые мигрируют на поверхность пластика, чтобы поглощать влагу и устранять статическое электричество.

Антибактериальный агент

Благодаря постоянному повышению осведомленности людей о безопасности все больше и больше людей начинают покупать антибактериальные пластиковые изделия. В антибактериальных пластиках используются антибактериальные вещества. Антимикробные средства — это химические вещества, которые могут подавлять рост или размножение определенных микроорганизмов, включая бактерии, грибы, дрожжи, водоросли, вирусы и другие микроорганизмы, на определенный период времени. Противомикробные препараты – вещества, обладающие бактериостатическими и бактерицидными свойствами.

Резюме: практический пример производства

У нас богатый опыт литья пластмассовых изделий под давлением, вы можете перейти на галерея пластиковых деталей мы сделали. Кроме того, у нас есть производственные корпуса изготовление индивидуальных пластиковых деталей в различных областях применения, одной из которых является использование модифицированных инженерных пластиков (ПП+нейлон) для изготовления автомобильных расширительных баков. Надеемся, что это даст вам больше информации об услугах по производству пластиковых изделий.

Если вам необходимо производить продукцию из инженерных пластиков и вы ищете высококачественные услуги по изготовлению пластиковых изделий на заказ, мы ваш достойный партнер. Наша команда экспертов обладает знаниями и опытом, необходимыми для того, чтобы предоставить вам качественные детали, отвечающие вашим конкретным требованиям. Нужен ли вам пластиковое прототипирование или масштабный литьевое производство, мы можем помочь вам выполнить работу. Чтобы узнать больше о наших услугах и о том, как мы можем помочь вам в достижении ваших целей, свяжитесь с нами сегодня.