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常用工程塑料的物理性能和加工工艺(中)

  发布时间:2016/2/26 13:34:25    点击:77    此文由 钢衬塑储罐 塑料储罐:www.gangchensucg.com提供 编辑:伟龙

常用工程塑料的物理性能和加工工艺(中)

七、PE(聚乙烯)

1PE的性能

PE是塑料中产量最大的一种塑料,特点是质软、无毒、价廉、加工方便,耐化学性好,不易腐蚀,印刷困难。PE是一种典型的结晶型高聚物。它的种类多,常用的有LDPE(低密度聚乙烯)和HDPE(高密度聚乙烯),为半透明性塑料,强度低,比重为0.94g/cm3(比水小);很低密度LLDPE树脂(密度低于0910g/ccLLDPELDPE的密度都在0910925之间)。LDPE较软,(俗称软胶)HDPE俗称硬性软胶,它比LDPE硬,是半结晶材料,成型后收缩率较高,在1.5%4%之间透光性差,结晶度大,很容易发生环境应力开裂现象。可以通过使用很低流动特性的材料以减小内部应力,从而减轻开裂现象,当温度高于60℃时很容易在烃类溶剂中溶解,但其抗溶解性比LDPE还要好一些。

HDPE的高结晶度导致了它的高密度,抗张力强度,高温扭曲温度,粘性以及化学稳定性。LDPE有更强的抗渗透性。PE-HD的抗冲击强度较低。特性主要由密度和分子量分布所控制。适用于注塑模的HDPE分子量分布很窄。对于密度为0.91~ 0.925g/cm3,我们称之为第一类型PE-HD;对于密度为0.926~ 0.94g/cm3,称之为第二类型HDPE;对于密度为0.94~ 0.965g/cm3,称之为第三类型HDPE。该材料的流动特性很好,MFR0.128之间。分子量越高,LDPE的流动特性越差,但是有更好的抗冲击强度。HDPE很容易发生环境应力开裂现象。可以通过使用很低流动特性的材料以减小内部应力,从而减轻开裂现象。HDPE当温度高于60C时很容易在烃类溶剂中溶解,但其抗溶解性比LDPE还要好一些。

LDPE是半结晶材料,成型后收缩率较高,在1.5%4%之间。

LLDPE(线性低密度聚乙烯)更高的抗伸、抗穿透、抗冲击和抗撕裂的性能使LLDPE适于作薄膜。它的优异的抗环境应力开裂性,抗低温冲击性和抗翘曲性使 LLDPE对管材、板材挤塑和所有模塑应用都有吸引力。 LLDPE最新的应用是作为地膜用于废渣填埋和废液池的衬层。

2PE的工艺特点

PE制件最显著的特点是成型收缩率大,易产生缩水和变形。PE料吸水性小,可不用干燥。PE的加工温度范围很宽,不易分解(分解温度为320℃),若压力大,制件密度高,收缩率较小。PE流动性中等,要严格控制加工条件,并保持模温的恒定(40-60℃)。PE的结晶程度与成型工艺条件有关,它有较高的冷固温度,模温低,结晶度就低。在结晶过程,因收缩的各向异性,造成内部应力集中,PE制件易出现变形和开裂。产品放在80℃热水中水浴,可使压力得到一定的松驰。成型过程中,料温和模温偏高一些为宜,注射压力在保证制件质量的前提下应量偏低,模具的冷却特别要求迅速均匀,产品脱模时较烫。

HDPE干燥:如果存储恰当则无须干燥。熔化温度220~260C。对于分子较大的材料,建议熔化温度范围在200~250C之间。

模具温度:50~95C6mm以下壁厚的塑件应使用较高的模具温度,6mm以上壁厚的塑件使用较低的模具温度。塑件冷却温度应当均匀以减小收缩率的差异。对于最优的加工周期时间,冷却腔道直径应不小于8mm,并且距模具表面的距离应在1.3d之内(这里“d”是冷却腔道的直径)。注射压力:700~1050bar。注射速度:建议使用高速注射。流道和浇口: 流道直径在47.5mm之间,流道长度应尽可能短。可以使用各种类型的浇口,浇口长度不要超过0.75mm。特别适用于使用热流道模具。

LLDPE的“延伸时柔软”的特性在吹膜过程中是一个缺点,LLDPE的吹塑薄膜膜泡不象 LDPE的那么稳定。模口隙距必须加宽以避免由于产生高背压和熔体断裂而降低产量。 LDPE LLDPE的一般模口隙距尺寸分别是0.0240.040 in0.0600.10in.

3.典型应用范围:

LLDPE已渗透到聚乙烯的大多数传统市场,包括薄膜、模塑、管材和电线电缆。防渗漏地膜是新开发的LLDPE市场。地膜,一种大型挤出片材,用作废渣填埋和废物池衬垫,防止渗漏或污染周围地区。例如生产袋子、垃圾袋、弹性包装物、工业用衬套、巾式衬套和购物袋,这些都是利用改进强度和韧性后这种树脂的优点。透明薄膜,例如面包袋,一直由LDPE占统治地位,因为它有更好的浊度。然而,LLDPELDPE的共混物将改进强度。抗穿透性和LDPE薄膜的刚度,而不显著影响薄膜的透明度。

HDPE应用范围:电冰箱容器、存储容器、家用厨具、密封盖等。

八、PP(聚丙烯)

1 .PP的性能

PP为结晶型高聚物,常用塑料中PP最轻,密度仅为0.91g/cm3(比水小)。通用塑料中,PP的耐热性最好,其热变形温度为80-100℃,能在沸水中煮。PP有良好的耐应力开裂性,有很高的弯曲疲劳寿命,俗称“百折胶”。PP的综合性能优于PE料。PP产品质轻、韧性好、耐化学性好。PP的缺点:尺寸精度低、刚性不足、耐候性差、易产生“铜害”,它具有后收缩现象,脱模后,易老化、变脆、易变形。PP一直是制造纤维的主要原料,这是因为它的着色能力、耐磨损、耐化学品性能以及有利的经济条件。

PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP温度高于0℃以上时非常脆,因此许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度(100℃)、低透明度、低光泽度、低刚性,但是有有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。

PP的维卡软化温度为150℃。由于结晶度较高,这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。

PP不存在环境应力开裂问题。通常,采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在1~40。低MFRPP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料,共聚物型的强度比均聚物型的要高。

由于结晶,PP的收缩率相当高,一般为1.8~2.5%。并且收缩率的方向均匀性比HDPE等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%

均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而,它对芳香烃(如苯)溶剂、氯化烃(四氯化碳)溶剂等没有抵抗力。PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。

2 . PP 的工艺特点

PP在熔融温度下有较好的流动性,成型性能好,PP在加工上有两个特点:

其一:PP熔体的粘度随剪切速度的提高而有明显的下降(受温度影响较小);

其二:分子取向程度高而呈现较大的收缩率。PP的加工温度在220~275℃,注意不要超过275℃左右较好,它有良好的热稳定性(分解温度为310℃),但高温下(270-300℃),长时间停留在炮筒中会有降解的可能。因PP的粘度随着剪切速度的提高有明显的降低,所以提高注射压力和注射速度会提高其流动性,改善收缩变形和凹陷。模温(40~80℃),建议使用50℃。结晶程度主要由模具温度决定,宜控制在30-50℃范围内。PP熔体能穿越很窄的模具缝隙而出现披锋。PP在熔化过程中,要吸收大量的熔解热(比热较大),产品出模后比较烫。PP料加工时不需干燥,PP的收缩率和结晶度比PE低。注射速度通常使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷,那么应使用较高温度下的低速注塑。注射压力:可大到1800bar

流道和浇口: 对于冷流道,典型的流道直径范围是4~7mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是1~1.5mm,但也可以使用小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口,最小的浇口深度应为壁厚的一半;最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍,PP材料完全可以使用热流道系统。

PP一直是制造纤维的主要原料,这是因为它的着色能力、耐磨损、耐化学品性能以及有利的经济条件。

3.典型应用范围:

汽车工业(主要使用含金属添加剂的PP:挡泥板、通风管、风扇等),器械(洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等),日用消费品(草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等)。

注塑品是PP均聚物的第二大市场,包括容器、密封器、汽车方面的应用、家庭用品、玩具及其它许多消费品和工业方面的最终用途。

九、PA(尼龙)

1PA的性能

PA也是结晶型塑料(尼龙为韧性角状半透明或乳白色结晶性树脂),作为工程塑料的尼龙分子量一般为1.5-3万,品种很多,应用于注塑加工的常用尼龙6、尼龙66、尼龙1010、尼龙610等。尼龙具有韧性、耐磨性和自润滑性,其优点主要有机机械强度高、韧性好、耐疲劳、表面光滑、软化点高,耐热,磨擦系数低,耐磨损,自润滑性,吸震性和消音性,耐油,耐弱酸,耐碱和一般溶剂,电绝缘性好,有自熄性,无毒,无臭,耐候性好。缺点是吸水性大,染色性差,影响尺寸稳定性和电性能,纤维增强可降低吸水率,使其能在高温、高湿下工作。尼龙与玻璃纤维亲合性十分良好(100℃内可长期使用)、耐腐蚀、制件重量轻、易成型。PA缺点主要有:易吸水、注塑技术要求较严、尺寸稳定性较差,因其比热大,产品较烫。

PA66PA系列中机械强度最高、应用最广的品种。其结晶度高,故其刚性、硬度、耐热性都高。PA1010是我国1958年首创、半透明、比重小、弹性和柔性较大,吸水性比PA66低,尺寸稳定性可靠。

尼龙中尼龙66的硬度、刚性最高,但韧性最差。各种尼龙按韧性大小排序为:PA66PA66/6PA6PA610PA11PA12

  尼龙的燃烧性为ULS44-2级,氧指数为24-28,尼龙的分解温度>299℃,在449~499℃时会发生自燃。

  尼龙的熔体流动性好,故制品壁厚可小到1mm

PA的主要技术性能指标和用途见表1

1聚酰胺(尼龙)主要技术性能指标

项 目 6 66 610 612 9 11 12 1010

密度g/cm3 1.13 1.15 1.07 1.07 1.05 1.04 1.02 1.07

熔点℃ 215 252 220 —— 185 186 178 210

热变形温度℃ 68 75 82 ———— 54 55 ——

耐寒温度℃ -30 -30 -40 —— -30 -40 —— -40

拉伸强度MPa 75.0 80.0 60.0 62.0 65.0 56.0 65.0 55.0

压缩强度MPa 85.0 105.0 ———— 72.5 70.0 —— 65.0

弯曲强度MPa 120.0 60.0-100.0 90.0 —— 85.0 70.0 90.0 80.0

缺口冲击强度kj/m2 5.5 5.4 5.5 ———— 3.86 —— 5

体积电阻率Ω?cm 1012 1014 1014 1012 3.514 1013 1014 1015

介电常数1MHz 3.4 3.6 3.5 3.5 3.7 3.7 3.1 3.1

介电损耗1MHz 0.03 0.03 0.04 0.02 0.018 0.04 0.03 0.026

介电强度kV/mm 16 16 16 16 16 17 18 15

成型收缩率% 0.8-2.5 1.5-2.2 1.5-2.0 —— 1.5-2.5 1.2 —— 1.0-2.5

用途轴承齿轮凸轮滚子滑轮辊轴螺钉螺帽垫片高压

油管储油容器等用途与尼龙6基本一样还可作把手壳体支撑架等机械制造汽车用齿轮衬垫轴承滑轮等精密部件输油管储油容器传动带仪表壳体纺织机械部件精密机械部件电线电缆绝缘层枪托弹药箱工具架线圈齿轮机械部件电缆护套医疗特种消毒包渔网金属涂层输送汽油的硬管和软管电缆护套食品包装膜发泡建材静电喷涂轴承齿轮精密部件电子部件油管软管电线电缆护套机械部件轴承架轴套油箱衬里电线电缆护套工业滤布筛网毛刷等

2PA的工艺特点

2.1PA易吸湿,加工前一定要充分干燥,含水量应控制在0.3%以下。原料干燥得好,制品光泽高,否则比较粗糙,PA不会随受热温度的升高而逐渐软化,而是在一个靠近熔点的较窄的温度范围内软化,熔点很明显,温度一旦达到就会出现流动(与PSPEPP等料不同)。

PA的粘度远比其它热塑性塑料低,且其熔化温度范围较窄(仅5℃左右)。PA流动性好,容易充模成型,也易走披锋。喷嘴易出现“流涎”现象,抽胶需大一点。PA熔点高,凝固点也高,熔料在模具内随时会因温度降到熔点以下而凝固,妨碍充模成型的完成。所以,必须采用高速注射,(薄壁或长流程制件尤其这样)。尼龙模具要有较充分的排气措施。

PA在熔融状态时,热稳定性较差,易降解。料筒温度不宜超过300℃,熔料在料筒内加热时间不宜超过30分钏,PA对模温要求较高,可利用模温的高低来控制其结晶性,来获得所需的性能。

PA料模温在50-90℃较好,PA1010加工温度在220-240℃为宜,PA66加工温度为270-290℃。PA制品有时需根据品质要求进行“退火处理”或“调湿处理”。

2.2PA12 聚酰胺12或尼龙12加工之前应保证湿度在0.1%以下。如果材料是暴露在空气中储存,建议要在85C热空气中干燥4~5小时。如果材料是在密闭容器中储存,那么经过3小时温度平衡即可直接使用。熔化温度240~300C;对于普通特性材料不要超过310C,对于有阻燃特性材料不要超过270C。模具温度:对于未增强型材料为30~40C,对于薄壁或大面积元件为80~90C,对于增强型材料为 90~100C。增加温度将增加材料的结晶度。精确地控制模具温度对PA12来说是很重要的。注射压力:最大可到1000bar(建议使用低保压压力和高熔化温度)。注射速度:高速(对于有玻璃添加剂的材料更好些)。流道和浇口:对于未加添加剂的材料,由于材料粘性较低,流道直径应在30mm左右。对于增强型材料要求5~8mm的大流道直径。流道形状应当全部为圆形。注入口应尽可能的短。可以使用多种形式的浇口。大型塑件不要使用小浇口,这是为了避免对塑件过高的压力或过大的收缩率。浇口厚度最好和塑件厚度相等。如果使用潜入式浇口,建议最小的直径为0.8mm。热流道模具很有效,但是要求温度控制很精确以防止材料在喷嘴处渗漏或凝固。如果使用热流道,浇口尺寸应当比冷流道要小一些。

2.3PA6 聚酰胺6或尼龙6:由于PA6很容易吸收水分,因此加工前的干燥特别要注意。如果材料是用防水材料包装供应的,则容器应保持密闭。如果湿度大于0.2%,建议在80C以上的热空气中干燥16小时。如果材料已经在空气中暴露超过8小时,建议进行105C8小时以上的真空烘干。熔化温度:230~280C,对于增强品种为250~280C。模具温度:80~90C。模具温度很显著地影响结晶度,而结晶度又影响着塑件的机械特性。对于结构部件来说结晶度很重要,因此建议模具温度为80~90C。对于薄壁的,流程较长的塑件也建议施用较高的模具温度。增大模具温度可以提高塑件的强度和刚度,但却降低了韧性。如果壁厚大于3mm,建议使用20~40C的低温模具。对于玻璃增强材料模具温度应大于80C。注射压力:一般在750~1250bar之间(取决于材料和产品设计)。注射速度:高速(对增强型材料要稍微降低)。流道和浇口:由于PA6的凝固时间很短,因此浇口的位置非常重要。浇口孔径不要小于0.5*t(这里t为塑件厚度)。如果使用热流道,浇口尺寸应比使用常规流道小一些,因为热流道能够帮助阻止材料过早凝固。如果用潜入式浇口,浇口的最小直径应当是0.75mm

2.4PA66 聚酰胺66或尼龙66如果加工前材料是密封的,那么就没有必要干燥。然而,如果储存容器被打开,那么建议在85C的热空气中干燥处理。如果湿度大于0.2%,还需要进行105C12小时的真空干燥。熔化温度:260~290C。对玻璃添加剂的产品为275~280C。熔化温度应避免高于300C。模具温度:建议80C。模具温度将影响结晶度,而结晶度将影响产品的物理特性。对于薄壁塑件,如果使用低于40C的模具温度,则塑件的结晶度将随着时间而变化,为了保持塑件的几何稳定性,需要进行退火处理。注射压力:通常在750~1250bar,取决于材料和产品设计。注射速度:高速(对于增强型材料应稍低一些)。

流道和浇口: 由于PA66的凝固时间很短,因此浇口的位置非常重要。浇口孔径不要小于0.5*t (这里t为塑件厚度)。如果使用热流道,浇口尺寸应比使用常规流道小一些,因为热流道能够帮助阻止材料过早凝固。如果用潜入式浇口,浇口的最小直径应当是0.75mm

3.典型应用范围:

3.1PA12 聚酰胺12或尼龙12应用范围:水量表和其他商业设备,电缆套,机械凸轮,滑动机构以及轴承等。

3.2PA6 聚酰胺6或尼龙6应用范围:由于有很好的机械强度和刚度被广泛用于结构部件。由于有很好的耐磨损特性,还用于制造轴承。

3.3PA66 聚酰胺66或尼龙66应用范围:同PA6相比,PA66更广泛应用于汽车工业、仪器壳体以及其它需要有抗冲击性和高强度要求的产品。

十、POM(赛钢)

1 POM的性能

POM是结晶型塑料,它的钢性很好,俗称“赛钢”。 POM是一种坚韧有弹性的材料,即使在低温下仍有很好的抗蠕变特性、几何稳定性和抗冲击特性,它具有耐疲劳性、耐蠕变性、耐磨性、耐热性等优良的性能。POM不易吸湿,比重为1.42g/cm3,收缩率2.1%POM的高结晶程度导致它有相当高的收缩率,可高达到2%~3.5%,较大,对于各种不同的增强型材料有不同的收缩率),尺寸难控制,热变形温度为172℃。POM既有均聚物材料也有共聚物材料。均聚物材料具有很好的延展强度、抗疲劳强度,但不易于加工。共聚物材料有很好的热稳定性、化学稳定性并且易于加工。无论均聚物材料还是共聚物材料,都是结晶性材料并且不易吸收水分。

2POM的工艺特点

POM加工前可不用干燥,最好在加工过程中预热(100℃左右),对产品尺寸的稳定性有好处。POM的加工温度范围很窄(195-215℃),在炮筒内停留时间稍长或温度超过220℃就会分解(均聚物材料为190~230℃;共聚物材料为190~210℃)。螺杆转速不能过高,残量要少。POM产品收缩大(为了减小成型后收缩率可选用高一些的模具温度),易产生缩水或变形。POM比热大,模温高(80-105℃),产品脱模后很烫,需防止烫伤手指。注射压力700~1200barPOM宜在中压、中速、高模温条件下成型加工。流道和浇口可以使用任何类型的浇口。如果使用隧道形浇口,则最好使用较短的类型。对于均聚物材料建议使用热注嘴流道。对于共聚物材料既可使用内部的热流道也可使用外部热流道。

3.典型应用范围:

POM具有很低的摩擦系数和很好的几何稳定性,特别适合于制作齿轮和轴承。由于它还具有耐高温特性,因此还用于管道器件(管道阀门、泵壳体),草坪设备等。

十一、PC(防弹胶)

1 PC的性能

聚碳酸酯是分子毛链中含有—[O-R-O-CO]—链节的热塑性树脂,按分子结构中所带酯基不同可分为脂肪旋、脂环族、脂肪一芳香族型,其中具有实用价值的是芳香族聚碳酸酯,并以双酚 A型聚碳酸酯为最重要,分子量通常为3-10万。

PC是一种无定型、无臭、无毒、高度透明的无色或微黄色热塑性工程塑料,具有优良的物理机械性能,尤其是耐冲击性优异,拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高;韧性好、耐热耐候性好、易着色、吸水率低。PC热变形温度为135-143℃,蠕变性小,尺寸稳定;具有良好的耐热性和耐低温性,在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能,尺寸稳定性,电性能和阻燃性,可在-60~120℃下长期使用;无明显熔点,在220-230℃呈熔融状态;由于分子链刚性大,树脂熔体粘度大;吸水率小,收缩率小(一般为0.1%~0.2%),尺寸精度高,尺寸稳定性好,薄膜透气性小;属自熄性材料;对光稳定,但不耐紫外光,耐候性好;耐油、耐酸、不耐强碱、氧化性酸及胺、酮类,溶于氯化烃类和芳香族溶剂,抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性,长期在水中易引起水解和开裂,缺点是因抗疲劳强度差,容易产生应力开裂,抗溶剂性差,流动性差,耐磨性欠佳。PC可注塑、挤出、模压、吹塑热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工,最重要的加工方法是注塑。

2 PC的工艺特点

PC料对温度较敏感,其熔融粘度随温度的提高而明显降低,流动加快,对压力不敏感,要想提高其流动性,要采取升温的办法。PC料加工前要充分干燥(120℃左右,3~4小时),水分应控制在0.02%以内,微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽,银丝和气泡,PC在室温下具有相当大的强迫高弹形变能力。高冲击韧性,因此可进行冷压,冷拉,冷辊压等冷成型加工。PC料宜采用高料温、高模温和高压慢速的条件下成型,对于较小的浇口使用低速注射,对其它类型的浇口使用高速注射。模温控制在80-110℃左右较好,成型温度在280-320℃为宜。PC产品表面易出现气花,水口位易产生气纹,内部残留应力较大,易开裂。因此,PC料的成型加工要求较高。PC料收缩率低(0.5%),尺寸变化不。PC料啤出的制品可用退火的方法来消除其内应力。挤出用PC分子量应大于3万,要采用渐变压缩型螺杆,长径比118~24,压缩比12.5,可采用挤出吹塑,注-吹、注--吹片成型高质量,高透明瓶子。

3.典型应用范围:

PC的三大应用领域是玻璃装配业,汽车工业和电子、电器工业、其次还有工业机械零件、光盘、民装、计算机等办公室设备、医疗及保健,薄膜、休闲和防护器材等

十二、EVA(橡皮胶)

1EVA的性能:

EVA是无定型塑料,无毒,比重为0.95g/cm3(比水轻),其制品表面光泽性差、弹性好、柔较质轻、机械强度低、流动性好、易于加工成型。收缩率较大(2%),EVA可用于色母料的载体。

2EVA的工艺特点:

EVA成型加工温度低(160-200℃),范围较宽,其模温低(20-45℃),该料在加工前要进行干燥(干燥温度65℃)。EVA加工时模温、料温不易过高,否则表面比较粗糙(不光滑)。EVA产品易粘前模,水口主流道冷料穴处要做成拉扣式较好。温度超过250℃易分解。EVA宜采用“低温、中压、中速”的工艺条件加工产品。

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