Selectie van plasticmateriaal

In het snel evoluerende industriële landschap van vandaag zijn plastic materialen een onmisbaar onderdeel geworden vanwege hun superieure prestaties en brede scala aan toepassingen. Ze zijn niet alleen alomtegenwoordig in het dagelijks leven, maar spelen ook een cruciale rol op tal van gebieden, zoals hightechindustrieën, medische apparatuur, automobielproductie, lucht- en ruimtevaart en daarbuiten. Met de voortdurende vooruitgang van de materiaalwetenschap worden de verscheidenheid en prestaties van plastic materialen steeds groter, waardoor ingenieurs en ontwerpers voor meer keuzes en uitdagingen komen te staan. Het selecteren van het meest geschikte plastic materiaal uit de talloze opties voor een specifieke toepassing is een complexe maar kritische kwestie geworden. Dit artikel heeft tot doel een uitgebreide gids te bieden om lezers te helpen de basiseigenschappen van plastic materialen, verwerkingstechnieken, prestatie-eisen, en hoe deze de prestaties en kosten van het eindproduct beïnvloeden. We bespreken de chemische en fysische eigenschappen van verschillende plastic materialen, analyseren hun prestaties onder verschillende omgevings- en toepassingsomstandigheden en bieden praktisch selectieadvies. Door ons te verdiepen in het proces van het selecteren van plastic materialen, hopen we lezers te helpen bij het nemen van weloverwogen beslissingen tijdens de productontwerp- en ontwikkelingsfase, waardoor de betrouwbaarheid, duurzaamheid en economische efficiëntie van de producten worden gegarandeerd. Na dit voorwoord gaan we op reis in de wereld van plastic materialen, hun geheimen ontdekken en leren hoe je deze kennis kunt toepassen op praktisch productontwerp. Of u nu een ervaren ingenieur bent of een nieuwkomer op het gebied van de materiaalkunde, we hopen dat dit artikel u waardevolle informatie en inspiratie zal opleveren. Laten we deze reis samen beginnen om de mysteries van de selectie van plastic materialen te ontdekken.

Keuze van kunststofmateriaal

Tot op heden zijn er meer dan tienduizend soorten harsen gerapporteerd, waarvan er duizenden industrieel worden geproduceerd. De selectie van plastic materialen impliceert het kiezen van een geschikte variëteit uit het enorme scala aan harssoorten. Op het eerste gezicht kan de veelheid aan beschikbare plasticvariëteiten overweldigend zijn. Niet alle harssoorten worden echter op grote schaal toegepast. De selectie van kunststofmaterialen waarnaar we verwijzen is niet willekeurig, maar wordt gefilterd binnen de veelgebruikte harssoorten.

Principes voor de keuze van kunststofmaterialen:

I. Aanpasbaarheid van kunststoffen

• Vergelijkende prestaties van verschillende materialen;

• Omstandigheden niet geschikt voor kunststofselectie;

• Omstandigheden geschikt voor kunststofselectie.

II.Prestaties van kunststofproducten

Gebruiksvoorwaarden van kunststofproducten:

a. Mechanische belasting van kunststofproducten;

b.Elektrische eigenschappen van kunststofproducten;

c.Dimensionalprecisievereisten van plastic producten;

d.Permeabiliteitseisen van kunststofproducten;

e.Transparantievereisten voor kunststofproducten;

f.Uiterlijkvereisten van plastic producten.

Gebruiksomgeving van kunststofproducten:

a. Omgevingstemperatuur;

b.Omgevingsvochtigheid;

c.Contactmedia;

d.Licht, zuurstof en straling in de omgeving.

III.Verwerkingsprestaties van kunststoffen

• Verwerkbaarheid van kunststoffen;

• Verwerkingskosten kunststoffen;

• Afval dat ontstaat tijdens de kunststofverwerking.

IV. Kosten van kunststofproducten

• Prijs van kunststofgrondstoffen;

• Levensduur van kunststofproducten;

• Onderhoudskosten van kunststofproducten.

In het eigenlijke selectieproces hebben sommige harsen zeer vergelijkbare eigenschappen, waardoor het moeilijk wordt om te kiezen. Welke keuze het meest geschikt is, vereist veelzijdige overwegingen en herhaalde afwegingen voordat er een beslissing kan worden genomen. Daarom is de selectie van plastic materialen een zeer complex proces. Er zijn geen duidelijke regels die moeten worden gevolgd. Eén ding om op te merken is dat de prestatiegegevens van plastic materialen, geciteerd uit verschillende boeken en publicaties, worden gemeten onder specifieke omstandigheden, die aanzienlijk kunnen verschillen van de werkelijke werkomstandigheden.

Materiaalselectiestappen:

Wanneer u wordt geconfronteerd met de ontwerptekeningen van een te ontwikkelen product, moet de materiaalkeuze de volgende stappen volgen:

• Bepaal eerst of het product kan worden vervaardigd met behulp van plastic materialen;

• Ten tweede: als wordt vastgesteld dat plastic materialen kunnen worden gebruikt voor de productie, wordt welk plastic materiaal moet worden gekozen de volgende factor waarmee rekening moet worden gehouden.

Selectie van kunststofmaterialen op basis van productprecisie:

Precisiekwaliteit beschikbare kunststofvariëteiten

1 Geen

2 Geen

3 PS, ABS, PMMA, PC, PSF, PPO, PF, AF, EP, UP, F4, UHMW, PE 30%GF versterkte kunststoffen (30%GF versterkte kunststoffen hebben de hoogste precisie)

4 PA-types, gechloreerde polyether, HPVC, etc.

5 POM, PP, HDPE, enz.

6 SPVC, LDPE, LLDPE, enz.

Indicatoren voor het meten van de hittebestendigheid van kunststofproducten:

De meest gebruikte indicatoren zijn de warmteafbuigingstemperatuur, de Martin hittebestendigheidstemperatuur en het Vicat-verwekingspunt, waarbij de warmteafbuigingstemperatuur de meest gebruikte is.

Hittebestendigheidsprestaties van gewone kunststoffen (ongewijzigd):

Materiaal Warmtedoorbuigingstemperatuur Vicat Verwekingspunt Martin Hittebestendigheidstemperatuur

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℃

HUISDIER 70℃ - 80℃

PBT66℃ 177℃ 49℃

PPS 240℃ - 102℃

PPO 172℃ - 110℃

PI 360℃ 300℃ -

LCP 315℃ - -

Principes voor het selecteren van hittebestendige kunststoffen:

• Houd rekening met het niveau van hittebestendigheid:

a.Voldoe aan de vereisten voor hittebestendigheid zonder te hoog te kiezen, omdat dit de kosten kan verhogen;

b.Gebruik bij voorkeur gemodificeerde algemene kunststoffen. Hittebestendige kunststoffen behoren meestal tot de speciale kunststoffen, die duur zijn; algemene kunststoffen zijn relatief goedkoper;

c. Gebruik bij voorkeur algemene kunststoffen met een grote marge voor wijziging van de hittebestendigheid.

• Houd rekening met omgevingsfactoren voor hittebestendigheid:

a. Onmiddellijke en langdurige hittebestendigheid;

b.Droge en natte hittebestendigheid;

c.Weerstand tegen gemiddelde corrosie;

d.Zuurstof en zuurstofvrije hittebestendigheid;

e.Geladen en onbelaste hittebestendigheid.

Hittebestendigheidsmodificatie van kunststoffen:

Gevulde hittebestendigheidsmodificatie:

De meeste anorganische minerale vulstoffen, behalve organische materialen, kunnen de hittebestendigheidstemperatuur van kunststoffen aanzienlijk verbeteren. Veel voorkomende hittebestendige vulstoffen zijn onder meer: ​​calciumcarbonaat, talk, silica, mica, gecalcineerde klei, aluminiumoxide en asbest. Hoe kleiner de deeltjesgrootte van het vulmiddel, hoe beter het wijzigingseffect.

• Nanovullers:

• PA6 gevuld met 5% nanomontmorilloniet, de warmteafbuigingstemperatuur kan worden verhoogd van 70°C naar 150°C;

• PA6 gevuld met 10% nanomeerschuim, de warmteafbuigingstemperatuur kan worden verhoogd van 70°C naar 160°C;

• PA6 gevuld met 5% synthetische mica, de warmteafbuigingstemperatuur kan worden verhoogd van 70°C tot 145°C.

• Conventionele vulstoffen:

• PBT gevuld met 30% talk, de warmteafbuigingstemperatuur kan worden verhoogd van 55°C naar 150°C;

• PBT gevuld met 30% mica, de warmteafbuigingstemperatuur kan worden verhoogd van 55°C naar 162°C.

Versterkte hittebestendigheidsmodificatie:

Het verbeteren van de hittebestendigheid van kunststoffen door middel van versterkingsmodificatie is zelfs effectiever dan vullen. Veel voorkomende hittebestendige vezels omvatten voornamelijk: asbestvezels, glasvezels, koolstofvezels, snorharen en poly.

• Kristallijne hars versterkt met 30% glasvezel voor wijziging van de hittebestendigheid:

• De warmteafbuigingstemperatuur van PBT wordt verhoogd van 66°C naar 210°C;

• De warmteafbuigingstemperatuur van PET wordt verhoogd van 98°C naar 238°C;

• De warmteafbuigingstemperatuur van PP wordt verhoogd van 102°C naar 149°C;

• De warmtedoorbuigingstemperatuur van HDPE wordt verhoogd van 49°C naar 127°C;

• De warmteafbuigingstemperatuur van PA6 wordt verhoogd van 70°C naar 215°C;

• De warmteafbuigingstemperatuur van PA66 wordt verhoogd van 71°C naar 255°C;

• De warmteafbuigingstemperatuur van POM wordt verhoogd van 110°C naar 163°C;

• De warmteafbuigingstemperatuur van PEEK wordt verhoogd van 230°C naar 310°C.

• Amorfe hars versterkt met 30% glasvezel voor wijziging van de hittebestendigheid:

• De warmteafbuigingstemperatuur van PS wordt verhoogd van 93°C naar 104°C;

• De warmteafbuigingstemperatuur van PC wordt verhoogd van 132°C naar 143°C;

• De warmteafbuigingstemperatuur van AS wordt verhoogd van 90°C naar 105°C;

• De warmteafbuigingstemperatuur van ABS wordt verhoogd van 83°C naar 110°C;

• De warmteafbuigingstemperatuur van PSF wordt verhoogd van 174°C naar 182°C;

• De warmteafbuigingstemperatuur van MPPO wordt verhoogd van 130°C naar 155°C.

Wijziging van de hittebestendigheid van kunststofmenging

Het mengen van kunststoffen om de hittebestendigheid te verbeteren houdt in dat harsen met een hoge hittebestendigheid worden opgenomen in harsen met een lage hittebestendigheid, waardoor hun hittebestendigheid wordt vergroot. Hoewel de verbetering in hittebestendigheid niet zo significant is als die welke wordt bereikt door het toevoegen van hittebestendige modificatoren, is het voordeel dat het heeft geen significante invloed op de oorspronkelijke eigenschappen van het materiaal, terwijl het de hittebestendigheid verbetert.

• ABS/PC: De warmteafbuigingstemperatuur kan worden verhoogd van 93°C tot 125°C;

• ABS/PSF (20%): De warmteafbuigingstemperatuur kan 115°C bereiken;

• HDPE/PC(20%): Het Vicat-verwekingspunt kan worden verhoogd van 124°C naar 146°C;

• PP/CaCo3/EP: De warmteafbuigingstemperatuur kan worden verhoogd van 102°C tot 150°C.

Kunststof crosslinking hittebestendigheidsmodificatie

Het verknopen van kunststoffen om de hittebestendigheid te verbeteren wordt vaak gebruikt in hittebestendige buizen en kabels.

• HDPE: Na een silaanvernettingsbehandeling kan de warmteafbuigingstemperatuur worden verhoogd van de oorspronkelijke 70°C naar 90-110°C;

• PVC: Na verknoping kan de warmteafbuigingstemperatuur worden verhoogd van de oorspronkelijke 65°C naar 105°C.

Specifieke selectie van transparante kunststoffen

I.Dagelijks gebruik Transparante materialen:

• Transparante folie: de verpakking maakt gebruik van PE,PP,PS,PVC en PET, enz., in de landbouw wordt gebruik gemaakt van PE,PVC en PET, enz.;

• Transparante platen en panelen: gebruik PP, PVC, PET, PMMA en PC, enz.;

• Transparante buizen: gebruik PVC, PA, enz.;

• Transparante flessen: gebruik PVC, PET, PP, PS en PC, enz.

II. Materialen voor verlichtingsapparatuur:

Hoofdzakelijk gebruikt als lampenkappen, veelgebruikte PS, gemodificeerde PS, AS, PMMA en PC.

III. Materialen voor optische instrumenten:

• Harde lensbehuizingen: gebruiken voornamelijk CR-39 en JD;

• Contactlenzen: Gebruik vaak HEMA.

IV.Glasachtige materialen:

• Autoglas: gebruik vaak PMMA en PC;

• Architectonisch glas: gebruik vaak PVF en PET.

V. Zonne-energiematerialen:

Veelgebruikte PMMA, PC, GF-UP, FEP, PVF en SI, enz.

VI.Optische vezelmaterialen:

De kernlaag maakt gebruik van PMMA of PC en de bekledingslaag is een fluorolefinepolymeer, een gefluoreerd methylmethacrylaattype.

VII.CD-materialen:

Veelgebruikte PC en PMMA.

VIII. Transparante inkapselingsmaterialen:

Oppervlaktegehard PMMA, FEP, EVA, EMA, PVB, enz.

Specifieke materiaalkeuze voor verschillende doeleinden van behuizingen

• TV-behuizingen:

• Klein formaat: gemodificeerd PP;

• Middelgroot: gemodificeerde PP-, HIPS-, ABS- en PVC/ABS-legeringen;

• Groot formaat: ABS.

• Deurbekledingen en binnenbekledingen van koelkasten:

• Gebruik vaak HIPS-platen, ABS-platen en HIPS/ABS-composietplaten;

• Momenteel is ABS het belangrijkste materiaal, alleen Haier-koelkasten gebruiken aangepaste HIPS.

• Wasmachines:

• Binnenemmers en deksels zijn hoofdzakelijk gemaakt van PP, een kleine hoeveelheid van PVC/ABS-legeringen.

• Airconditioners:

• Gebruik versterkt ABS,AS,PP.

• Elektrische ventilatoren:

• Gebruik ABS,AS,GPPS.

• Stofzuigers:

• Gebruik ABS, HIPS, gemodificeerd PP.

• Ijzer:

• Niet hittebestendig:Gemodificeerd PP;

• Hittebestendig: ABS, PC, PA, PBT, enz.

• Magnetrons en rijstkokers:

• Niet hittebestendig:Gemodificeerd PP en ABS;

• Hittebestendig: PES, PEEK, PPS, LCP, enz.

• Radio's, bandrecorders, videorecorders:

• Gebruik ABS, HEUPEN, enz.

• Telefoons:

• Gebruik ABS, HEUPEN, gemodificeerd PP, PVC/ABS, enz.