我们在进步广告招租
 
 
CAD模具设计教程大全
查看: 692|回复: 0

塑料模具设计常用材料

[复制链接]

4748

主题

8490

帖子

15万

积分

管理员

Rank: 9Rank: 9Rank: 9

积分
155763

活跃会员推广达人突出贡献论坛元老

发表于 2014-12-19 12:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
常用塑料材料的特性简介

三、聚甲醛塑料(POM)
聚甲醛是指大分子链中含有氧化亚甲基重复结构单元的一类聚合物,学名为“聚氧化亚甲基”,英文简称POM。POM为第三大通用工程塑料。
POM依结构不同可分为“均聚POM”和“共聚POM”两种。由于结构不同,两种POM在性能上存在一定的差异,如均聚POM的密度、结晶度和力学性能稍高一些,而共聚POM的热稳定性、化学稳定性及加工性较好。共聚POM的用途较均聚POM广泛。
POM的突出性能为:力学性能和刚性好,接近金属材料,是替代铜、铸锌、铝等金属材料的理想材料;耐疲劳性和耐蠕变性极好;耐磨损、自润性和摩擦性好,与UHMWPE、PA、F4一起称为四大耐磨塑料材料;热稳定性和化学稳定性高,电绝缘性优良。
POM的缺点为密度大,耐酸及耐燃性不好,后收缩大且不稳定,尺寸稳定性差,耐候性不高。
POM广泛用于电子电器、机械、汽车、仪器仪表、建筑和日用品领域。日本40%用于电子电器、27%用于汽车;美国45%用于电子电器、17.5%用于汽车;西欧39%用于汽车。塑料模具设计常用材料。
1、聚甲醛塑料的性能
(1)一般性能      POM的外观为淡黄色或白色半透明或不透明的粉状或粒状,制品表面光滑并有光泽,硬而质密,与象牙相似。成型收缩率高达3.5%。易燃,其氧指数仅为14~16,火焰上端为黄色、下端为蓝色,熔融滴落,有刺激性甲醛味和鱼腥味。POM透气性小,仅为PE的几分之一。
(2)力学性能      POM的力学性能优异,比强度可达50.5Mpa,比刚度达2650Mpa,与金属十分接近。POM的力学性能随温度变化小,共聚比均聚稍大一些。
POM的冲击强度较高,但常规冲击不及ABS和PC;POM对缺口敏感,有缺口可使冲击强度下降90%。
POM的疲劳强度十分突出,104交变载荷作用后,疲劳强度可达35MPa,而PA和PC仅为28MPa。POM的耐蠕变性与PA相似,在20℃、21MPa、3000h时仅为2.3%,而且受温度影响小。
POM的摩擦系数小,耐磨性好(POM>PA66>PA6>PC>ABS>HPVC>PS),极限PV值很大,自润滑性好,适用于受力摩擦制品如齿轮和轴承的生产。
(3)热学性能      POM的长期耐热性不高,但短期可耐160℃,均聚POM短期耐热比共聚高10℃以上,但长期耐热共聚POM反而比均聚高10℃左右。
(4)电学性能      POM的电绝缘性较好,几乎不受温度和湿度的影响;介电常数和介电损耗角正切值在很宽的温度、湿度和频率范围内变化很小;耐电弧性极好,并可在高温下保持。POM的介电强度与厚度有关,厚度0.127㎜时为82.7Kv/㎜,厚度1.88㎜时为23.6Kv/㎜。
(5)环境性能      POM不耐强酸和氧化剂,对稀酸及弱酸有一定的稳定性。POM的耐溶剂性良好,可耐烃类、醇类、醛类、醚类、汽油、润滑油及弱碱等,并可在高温下保持相当的稳定性能。POM的耐候性不好,长期在紫外光作用下,力学性能下降,表面发生粉化和龟裂。
2、聚甲醛塑料的成型加工
(1)加工特性
POM熔体的流变性呈非牛顿型,其熔体的粘度对温度不敏感;对注塑而言,要增加流动性,可以从增加注塑速率、减小喷嘴尺寸等方面入手。
POM结晶度大,熔程窄,成型收缩大(可达3.5%)。对注塑厚制品,要注意保压和补料,以免造成收缩孔太大而报废。
POM的热稳定性差,温度过高或时间过长均会引起分解。特别是温度超过250℃,分解速度会加快,并溢出强烈刺激眼睛的甲醛气体,严重时制品会产生气泡或变色,甚至引起爆炸。因此,必须严格控制加工温度和停留时间,另外,还需加入抗氧化剂和双氰胺甲醛吸收剂。
POM的冷凝速度快,制品易产生表面缺陷如折皱、斑纹及熔接痕等。为此可用提高注射速度和提高模具温度等方法解决。
POM制品易产生内应力,后收缩也较大,需进行后处理。后处理的条件为:厚度
6㎜以下,温度100℃,时间0.25~1h;厚度6㎜以上,温度120~130℃,4~6h。
POM吸水率不高,但干燥处理可提高制品表面的光泽度。干燥的条件为:温度110~120℃,时间3~5h。
(2)POM可用注塑、挤出、吹塑及二次成型等方法加工,并以注塑加工为主。
3、聚甲醛塑料的改性品种
(1)增强POM
主要增强材料为玻璃纤维、玻璃微珠和碳纤维等,并以玻璃纤维最常用。增强后的力学性能可提高2~3倍,热变形温度提高50℃以上。
(2)高润滑POM
在POM中加入F4、石墨、二硫化钼、润滑油及低分子量PE等,可提高其润滑性能。例如,在POM中加入5份F4,可降低摩擦系数60%,耐磨性提高1~2倍;在POM中加入液体润滑油,可大幅度提高耐磨性和极限PV值。加入5%油的POM耐磨性提高72%,极限PV值可达3.9MPa·m/s,(纯POM为0.213MPa·m/s),是其它工程塑料的3~20倍。
4、聚甲醛塑料的应用范围
(1)机械工业      利用POM强度大、耐磨、耐疲劳、冲击强度高、自润滑性好的特点,可用于制造齿轮、轴承、滑轮、凸轮、皮带轮、泵体、壳体、阀门、水龙头及管接头等。
(2)汽车工业      利用其比强度高的优点,在交通工具中替代金属铜、铝、锌等,用作水箱阀门、散热器箱盖、风扇、控制杆、开关、齿轮箱外壳及轴承支架等。
(3)电子/电器      利用其介电强度高、介电损耗角正切值小、耐电弧性好的优点,用于电动工具外壳、开关手柄、以及电视机、计算机、传真机的配件,计时器零件,录音机、录像机磁带座等。
(4)其他        第二代拉链材料,水箱、洗漱盆及玩具等。
四、热塑性聚酯
热塑性聚酯包括聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯两类。
(一)聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)
聚对苯二甲酸丁二醇酯为聚对苯二甲酸二甲酯与丁二醇的酯交换法或聚对苯二甲酸与丁二醇的直接酯化法而成的聚合物,英文简称PBT。
纯PBT的性能一般,但用玻璃纤维增强改性后,其力学和热学性能大为改善。其具体性能特点为:力学性能与PA及POM相似、摩擦系数小、自润滑性好、热稳定性和化学稳定性好、电绝缘性优异、刚性和硬度高、抗冲性好、尺寸稳定性高、加工性好、耐热性好、自熄。
PBT主要用于电子电器、汽车、机械及仪器仪表等领域。我国65%用于电子电器、10%用于汽车;美国44.6%用于汽车、19.1%用于电子电器、8.9%用于仪器仪表;日本44.6%用于电子电器、29.7%用于汽车、25.7%用于机械和仪器仪表。
1、PBT的性能
纯PBT的力学性能和耐热性都不好,因而很少单独使用,用于工程塑料的PBT,80%以上都是改性品种。
(1)一般性能
PBT为结晶型热塑性树脂,无毒、无味、无臭,相对密度为1.31,吸水率为0.07%,制品表面有光泽。
(2)力学性能      PBT经过玻璃纤维增强改性后的力学性能大幅提高,如拉伸强度可提高150%之多。PBT的耐蠕变性优异。力学性能受温度的影响比较小,高温下尺寸稳定性十分优良,可用于高温受力结构制件。
(3)热学性能      PBT经增强改性后的热变形温度可提高280%之多,在塑料中是增幅最大的。在热塑性工程塑料中,增强PBT的线膨胀系数最小。
(4)电学性能      PBT的电绝缘性能优良,增强改性后的介电强度高达23Kv/㎜。电绝缘性受温度和湿度的影响比较小,但受频率的影响较大。
(5)化学性能      PBT属酯类聚合物,不耐强酸、强碱及苯酚类化学试剂,耐油性好,对醇类、醚类、脂肪烃、高分子量酯类等稳定,对有机溶剂有很强的耐应力开裂性。
2、PBT的改性品种
PBT最主要的改性品种为增强PBT,此外还有共混等改性品种。
(1)增强PBT      增强PBT的90%以上为玻璃纤维增强,增强后PBT在力学性能和热学性能两方面的改性效果十分突出,具体如前述。
(2)PBT合金
PBT/PET合金      改善PBT的翘曲及制品的表面光泽。
PBT/PC合金        改善耐热温度及冲击强度。
PBT/PU/PC合金    三者共混比例为50/25/25时,缺口冲击强度为850~1400J/m。
低翘曲PBT        采用滑石粉、云母及玻璃微珠等无机填料填充PBT,以改善翘曲性。
3、PBT的成型加工
(1)PBT的加工特性
PBT和增强PBT都具有良好的成型流动性,可制成薄壁制品。但PBT的流变曲线比较陡,成型温度范围比较窄,成型过程中对温度的要求比较严格,温度太高会溢料,温度太低会堵塞喷嘴。
PBT的结晶速度快,成型周期短。在流动方向的收缩率为0.25%,在垂直方向的收缩率为1%,两者相差悬殊。PBT是工程塑料中吸水率最低的品种之一,一般可不必干燥。如要干燥,具体条件为:120~130℃,3~5h,使含水量在0.05%以下。
PBT加工废料一般不单独使用,常以20%~30%的比例加入新料中。
(2)PBT容易加工,可用注塑及挤出方法成型,但以注塑为主。
4、PBT的应用范围
(1)电子电器      如连接器、开关、插座盖、断路器罩、显像管插座、数码管座、集成电路基座、线圈绕线管、变压器骨架及小型电动机罩盖等。
(2)汽车        目前用量不及PA、PC及POM多,主要用于保险杠、挡泥板、方向盘、汽车点火器、后转角格栅、发动机放热孔罩及电刷支架等。
(3)机械制造      齿轮、凸轮、传动轴及按钮等。
(4)仪器仪表      办公设备外壳、照相机零件及电表配件等。
(二)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)
聚对苯二甲酸乙二醇酯为聚对苯二甲酸和乙二醇直接酯化法或聚对苯二甲酸二甲酯与乙二醇酯交换法制成的聚合物,俗称“涤纶”。英文简称PET。
目前,PET用于纤维和塑料制品基本各半,塑料制品主要用于透明瓶、薄膜和片材;用作工程塑料正在迅速兴起,今后会有较大增长。
PET薄膜的突出优点是阻隔性、力学性能和韧性好;PET玻璃纤维增强改性后的特点是力学性能高且受温度影响小、耐热温度高、冲击强度高、耐摩擦、耐蠕变性好、刚性大、硬度大且尺寸稳定性好。增强PET在力学性能、刚性、耐热性方面都超过增强PBT,但加工性不及PBT。
1、PET的性能
(1)一般性能      PET树脂为乳白色半透明或无色透明体,相对密度1.38,透光率为90%。PET属于中等阻隔性材料,对O2的透过系数为50~90cm3·mm/(m2·d·MPa),对CO2的透过系数为180cm3·mm/(m2·d·MPa)。PET的吸水率为0.6%,吸水性较大。
(2)力学性能      PET膜的拉伸强度很高,可与铝箔媲美,是HDPE膜的9倍,是PC和PA膜的3倍。增强PET的蠕变性小、耐疲劳极好(好于增强PC和PA)、耐磨性和耐摩擦性良好。PET的力学性能受温度影响较小。
(3)热学性能      纯PET的耐热性能不高,但增强处理后大幅度提高,在180℃时的机械性能比PF层压板好,是增强的热塑性工程塑料中耐热较好的品种。PET的耐热老化性好,脆化温度为-70℃,在-30℃时仍具有一定韧性。PET不易燃烧,火焰呈黄色,有滴落。
(4)电学性能      PET虽为极性聚合物,但电绝缘性优良,在高频下仍能很好保持。PET的耐电晕性较差,不能用于高压绝缘;电绝缘性受温度和湿度影响,并以湿度的影响较大。
(5)环境性能      PET含有酯键,在高温和水蒸气的条件下不耐水、酸、及碱的作用。PET对有机溶剂如丙酮、苯、甲苯、三氯乙烷、四氯化碳和油类稳定,对一些氧化剂如过氧化氢、次氯酸钠及重铬酸钾等也有较高的抵抗性。PET耐候性优良,可长期用于户外。
2、PET的改性品种
(1)增强改性PET      主要用玻璃纤维,此外还可用碳纤维、硅纤维、硼纤维等。增强改性主要改善PET在高负荷下的耐热性、高温下的力学性能和尺寸稳定性。
(2)共混改性PET
PET/PBT      PET与PBT共混并加入0.5%滑石粉作为成核剂,共混物具有收缩率低、耐热、冲击性优良等性能。
PET/PC        改善制品的冲击强度,具体有PET/PC中加入少量马来酸酐接枝PE,或PET/PC/ABS三元共混并加入滑石粉为成核剂。
PET/PA        改善制品的冲击强度和尺寸稳定性,常在PET/PA共混体系中加入PP-MAH相容剂。
此外,还有PET/PE、PET/EPDM和PET/SBS,目的是为了改善冲击性能。
(3)结晶改性PET
结晶改性是为了加快结晶速度,常加入乙烯-甲基丙烯酸聚合物的钠盐、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚氧化乙烯、乙烯-马来酸酐共聚物的钠盐、缩水甘油甲基丙烯酸酯、乙酰醋酸钠及聚己二酸二丁酯等。
3、PET的成型加工
(1)PET的加工特性
PET属极性聚合物,熔融温度和熔体粘度都较大;PET属非牛顿流体,粘度对温度的敏感性小而对剪切速率敏感性大。
PET吸水性大,加工前必须干燥处理,干燥条件为:130~150℃,3~4h。
PET的加工温度范围较窄一般为270~290℃,接近分解温度300℃,因此,加工中要注意温度不能太高。PET结晶速度慢,为了促进结晶,常采用高温模,模温为100~130℃。
PET成型收缩率较大,增强改性后可大大降低,但生产高精度制品时要进行后处理。后处理的条件为:130~140℃,1~2h。
(2)PET的加工方法
注塑      透明制品常采用热流道,螺杆长径比要大。
挤出      用于生产薄膜和片类制品。为改善制品的力学性能和光学性能,,常进行双向拉伸处理。
吹塑      用于生产PET瓶体,常用注-拉-吹方法成型,以保证拉伸改性效果。
4、PET的应用范围
PET除纤维之外主要用于薄膜和片材、瓶类及工程塑料三大类。
(1)薄膜和片材      主要用于包装材料,如食品、药品及无毒无菌的卫生包装;纺织品、精密仪器、电子元件的高档包装;录音带、录像带、照相底片、电影胶片、磁盘、光盘、及磁卡等基材;电容器膜、柔性印刷电路板及薄膜开关等。
(2)瓶类        PET瓶透明度高、阻隔性好,可用于保鲜包装材料。如啤酒、白酒、碳酸饮料、食用油、食品、调味品、药品、化妆品及保健食品等。
(3)工程塑料      PET的增强改性品种主要用于如下几个方面:
电子电器      连接器、线圈绕线管、集成电路外壳、电容器外壳、变压器外壳、电视机配件、调谐器、开关、计时器外壳及继电器等。
汽车配件      配电盘罩、阀门、排气零件、分电器盖及小型电动机壳体等。
机械零件      齿轮、凸轮、泵壳体、皮带轮、电动机架框及钟表零件等。
拉链材料      是继PA和POM之后的第三代拉链材料,可用于宽窄两种规格。
五、聚苯醚塑料
聚苯醚又称为聚2,6-二甲基1,4-苯撑醚树脂,英文简称PPO。纯PPO加工困难,难以实际应用,直到开发出改性的MPPO后,才获得迅速发展,成为继PA、PC、POM、PBT和PET之后的第五大通用工程塑料。
PPO改性的目的为改善加工性能,目前主要为PPO和PS的共混或接枝,即PPO/PS改性品种。
PPO突出性能为刚性大、耐蠕变性好、拉伸强度高、电性能在工程塑料中最好、线膨胀系数小等,不足之处为耐疲劳性和耐应力开裂性不好。
MPPO广泛用于汽车、电子电器、办公用品及机械工业。
1、PPO的性能
(1)一般性能      PPO及MPPO的外观为透明琥珀色,难燃,离火即灭,火焰明亮有浓黑烟,并发出花果臭气味。吸水率低,耐水及水蒸气。收缩小,尺寸稳定性高。
(2)机械性能      PPO具有突出的机械性能,尤其以拉伸强度、冲击强度及耐蠕变性最好。以耐蠕变性为例,在2MPa负荷下3000h,蠕变值仅为0.75%;而同样条件下,PC为1%,POM2.3%,PA6为2%,ABS为3%。
PPO的冲击强度比PC还要高。PPO的机械强度随温度及湿度变化小,在沸水中700h,拉伸强度无明显下降。
PPO的刚性和硬度都比较大,耐磨性好,摩擦系数低。但PPO的耐疲劳性和耐应力开裂性不好。
(3)热学性能      PPO具有较高的耐热性,纯PPO的热变形温度可达173℃,可在
-127~121℃范围内长期使用,在无负荷条件下间歇使用温度可达205℃。MPPO的耐热温度稍低一些,但高于PC、PA及ABS,与PF(酚醛树脂)接近。PPO的热膨胀系数在塑料中最低,与金属接近,适于金属嵌件的放置
(4)电学性能      PPO具有优异的电性能,它的介电常数和介电损耗角正切值都比较低,在工频范围内属工程塑料中最低的,且在很宽的频率、温度、湿度范围内变化很小。其介电强度高,但耐电晕性差。
(5)环境性能      PPO对稀酸、稀碱及盐稳定,在乙酸乙酯、丙酮及汽油等脂肪烃和芳香烃中溶胀,在氯化烃中溶解;在受力状态下,矿物油、酮类及酯类会导致应力开裂。PPO的抗氧性不好,需加入磷酸酯类抗氧剂。
2、PPO的成型加工
(1)加工特性
PPO吸水性虽小,但加工前需要干燥,干燥条件为:130℃,2~4h,料层厚度50mm以下。
PPO的熔体在低温时为牛顿流体,在高温时为非牛顿流体,加工时需要温度与压力兼调,并以调温为主。
PPO分子链刚性大,制品易产生内应力,最好在180℃的甘油中进行热处理或加入2%环氧十八酸异辛酯。
PPO的废料可以重复加工三次。
(2)加工方法
MPPO可用注塑、挤出、压制等热塑性塑料加工方法加工:
注塑        螺杆的L/D应大于25,压缩比应大于2.5~3.5。
挤出        最好用排气式挤出机。
3、PPO的改性品种
PPO与PS共混共聚,以改善加工性能。
PPO与ABS共混,以改善耐应力开裂性能。
PPO与其它工程塑料共混,以改善综合性能。
玻璃纤维增强PPO,以进一步增大其力学性能
4、PPO的应用范围
(1)电子电器      PPO约有30%用于电子电器,适用于潮湿且具有载荷的绝缘场合,并可用于超高频上。如线圈绕线管、接线柱、接线盒、电气开关、蓄电池接合器、定时器、继电器、超高频调谐器、电子管插座及高压绝缘罩等。
(2)汽车配件      在美国,PPO的40%用于汽车工业,以大量取代铸铁、铸铝、ABS及PA等。如仪表板、保险杠、自动定位按钮、防冻器格栅、减震器、吊杆、加热器支架与挡板、扬声器格栅等。
(3)办公设备      西欧及日本40%的PPO用于办公设备,如计算机、打字机、传真机、复印机、印刷机的壳体等。
(4)机器零件      用量占PPO的10%左右,可用于无声齿轮、凸轮、轴承及紧固件等。



学模具哪家强?还数5A模具设计教程网 加入VIP,立即免费拥有全站教程,立即加入

发表回复

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

关闭

5A站长推荐上一条 /4 下一条

 
 
5A模具设计技术支持
苏州模具设计在线客服
苏州模具设计精英会
工作时间:
8:00-22:00
官方微信扫一扫
快速回复 返回顶部 返回列表