第九章塑料材料选用ppt课件(全).ppt

第九章第九章 塑料材料选用塑料材料选用 PVC具有什么特性具有什么特性？本章本章 学习目的：学习目的：1、理理解解和和掌掌握握塑塑料料选选材材中中应应考考虑虑的主要因素；的主要因素；2、能能够够根根据据制制品品的的性性能能和和用用途途进进行选材；行选材；第一节第一节 选材应考虑的主要因素选材应考虑的主要因素一、塑料材料的适用条件一、塑料材料的适用条件 塑塑料料材材料料与与其其它它材材料料相相比比有有自自身身的的适适用用性性，选选用用塑塑料料材材料料就就是是要要最最大大限限度度地发挥其优势，避免劣势。地发挥其优势，避免劣势。表表9-1是是塑塑料料与与金金属属、木木材材等等几几种种材材料的一般性能比较。料的一般性能比较。1、塑料适用的各种情况、塑料适用的各种情况 要要求求质质轻轻，而而木木材材等等又又难难以以满满足足使使用用需需要要的场合；的场合；既既要要求求减减重重，又又要要求求承承受受中中、低低载载荷荷的的使使用环境；用环境；各类中、低载荷下的结构制品；各类中、低载荷下的结构制品；形形状状复复杂杂的的制制品品，对对于于这这类类制制品品塑塑料料具具有有高效、准确、快速成型的特点；高效、准确、快速成型的特点；各种场合下的耐腐蚀材料；各种场合下的耐腐蚀材料；要求自润滑的运动部件；要求自润滑的运动部件；要求具有防震、隔音、隔热性能的制品；要求具有防震、隔音、隔热性能的制品；绝缘材料；绝缘材料；要要求求具具有有良良好好综综合合性性能能的的制制品品，如如集集质质轻轻、刚刚、硬硬、韧韧、耐耐热热、耐耐腐腐蚀蚀、绝绝缘缘等等于于一一体体的的部件。部件。2、塑料材料不适宜的情况、塑料材料不适宜的情况 （1）对对力力学学强强度度要要求求很很高高的的制制品品，尤尤其其是是对对刚刚度度要要求求较较高高的的结结构构件件和和拉拉伸伸强强度度超超过过300MPa的材料；的材料；（2）长长期期使使用用温温度度可可达达300或或350以以上上的环境；的环境；（3）550kV以上的超高压绝缘材料；以上的超高压绝缘材料；（4）除除特特殊殊场场合合外外，不不宜宜制制作作成成高高导导电电材材料料及制品。及制品。二、塑料制品的性能要求二、塑料制品的性能要求 塑塑料料材材料料选选用用的的根根本本目目的的就就是是以以最最低低的的成成本本来来能能满满足足制制品品的的性性能能要要求求，这这是是塑塑料料材材料料选选用用中中首首先先要要考考虑虑的的因因素素。对对特特定定的的塑塑料料制制品品而而言言，性性能能要要求求是是多多方方面面的的，选选用用中中要要分分清清主主要要性性能能、相相关关性性能能和和次次要要性性能能，如如表表9-2所示。所示。塑料大棚膜、电线电缆、塑料食品袋等的塑料大棚膜、电线电缆、塑料食品袋等的主要性能、相关性能和次要性能是什么呢？主要性能、相关性能和次要性能是什么呢？三、塑料材料的使用环境三、塑料材料的使用环境 使使用用环环境境是是指指材材料料或或制制品品在在使使用用时时所所经经受受的的温温度度、湿湿度度、介介质质等等条条件件，以以及及风风、雨雨、雪雪、雾雾、阳阳光光及及有有害害气气体体等等因因素素的的影影响响。所所以以，在在塑塑料料选选材材时时，应应考考虑虑拟拟选选用用材材料料对对环环境的适应能力。境的适应能力。（1）环环境境温温度度、（2）环环境境湿湿度度（3）接接触触介质介质 四、塑料材料的加工适应性四、塑料材料的加工适应性 塑塑料料材材料料加加工工性性能能是是指指其其转转变变成成制制品品的的难难易易程程度度。材材料料的的内内在在性性质质影影响响着着它它的的加加工工性性能能，塑塑料料品品种种不不同同加加工工性性能能不不同同，有有的的易易加加工工，有有的的难难加加工工。而而加加工工工工艺艺的的选选择择对对材材料的性质也有重要影响。料的性质也有重要影响。（1）树树脂脂的的热热稳稳定定性性；（2）树树脂脂适适宜宜的的成型加工方法；（成型加工方法；（3）树脂熔体黏度的高低等。）树脂熔体黏度的高低等。：五、塑料材料的经济适用性五、塑料材料的经济适用性 经经济济适适用用性性是是塑塑料料选选材材中中的的一一个个重重要要因因素素，如如果果选选取取的的塑塑料料材材料料在在性性能能和和加加工工方方面面均均能能满满足足要要求求，而而成成本本过过高高也也难难以以投投入入生生产产，更更谈谈不不上上进进入入市市场场，只只有有物物美美价价廉廉的的制制品品才才能能具具有有市市场场竞竞争争力力。塑塑料料制制品品的的成成本本主主要要包包括：括：原料价格、加工费用、使用寿命、维护原料价格、加工费用、使用寿命、维护费用几方面。费用几方面。（1）原原料料价价格格 制制品品成成本本中中原原料料价价格格占占的的比比重重最最大大，约约占占注注塑塑制制品品的的60%70%，挤出制品的挤出制品的70%80%。（2）加加工工费费用用 是是制制品品成成本本的的重重要要组组成成部部分，应尽量以低加工成本来完成制品。分，应尽量以低加工成本来完成制品。加工费用主要包括：加工费用主要包括：（3）使用寿命）使用寿命设备成本、加工能耗和废品废料等。设备成本、加工能耗和废品废料等。第二节第二节 根据制品的性能和用途选材根据制品的性能和用途选材一、根据制品的性能选材一、根据制品的性能选材1制品的力学性能制品的力学性能 对制品的力学性能要求要从三个方面考对制品的力学性能要求要从三个方面考虑：一是受力的大小，可分为中低载荷和高虑：一是受力的大小，可分为中低载荷和高载荷；二是受力的类型，有拉伸、压缩、弯载荷；二是受力的类型，有拉伸、压缩、弯曲、冲击、剪切等；三是受力的性质，包括曲、冲击、剪切等；三是受力的性质，包括固定载荷和间歇载荷。不同的制品因受力的固定载荷和间歇载荷。不同的制品因受力的情况不同，对塑料材料的力学性能要求也不情况不同，对塑料材料的力学性能要求也不同，如表同，如表9-4所示。所示。（1）一一般般结结构构零零件件 主主要要包包括括螺螺母母、螺螺栓栓、垫垫片片、支支架架、管管件件、手手柄柄、方方向向盘盘等等，受受力力不不大大，一一般般为为固固定定载载荷荷，可可选选用用UPVC、HDPE、PP、HIPS及及热热固固性性树树脂脂；对对力力学学性性能能要要求求较较高高的的特特殊殊场场合合可可选选用用PA、POM、PC及玻纤增强塑料。及玻纤增强塑料。（2）受受间间歇歇载载荷荷作作用用的的制制品品 如如齿齿轮轮、齿齿条条、链链轮轮、链链条条、活活塞塞环环、凸凸轮轮等等。这这类类制制品品要要具具有有较较高高的的抗抗弯弯、耐耐冲冲击击、耐耐疲疲劳劳性性，优优良良的的耐耐磨磨性性，一一定定的的耐耐热热性性，对对有有些些场场合合还还要要求求有有自自润滑性，以此保证长期使用中的性能稳定。润滑性，以此保证长期使用中的性能稳定。常常用用材材料料有有：PA、GFPA、POM、PPO、PC、GFPC、GFPET、GFPBT、UHMWPE、PTFE、PEEK、PI及布基酚醛等。及布基酚醛等。：2制品的热性能制品的热性能 塑料材料与金属和陶瓷相比线胀系数较大，塑料材料与金属和陶瓷相比线胀系数较大，而比热容和热导率较低（如表而比热容和热导率较低（如表9-5所示），具所示），具有优异的绝热性能，特别是泡沫塑料被广泛用有优异的绝热性能，特别是泡沫塑料被广泛用作绝热、保温材料。作绝热、保温材料。（1）衡量制品的耐热性能好坏的指标衡量制品的耐热性能好坏的指标 热变形温度热变形温度 维卡耐软化点维卡耐软化点 马丁耐热温度马丁耐热温度 Tg、Tm 其中以热变形温度最为常用。同一种塑其中以热变形温度最为常用。同一种塑料上述耐热性指标数值并不相同，一般关系料上述耐热性指标数值并不相同，一般关系如下：如下：根据热变形温度的大小可把塑料的耐热性分根据热变形温度的大小可把塑料的耐热性分成四种类型，见表成四种类型，见表9-6。维卡软化点热变形温度马丁耐热温度维卡软化点热变形温度马丁耐热温度 （2）与耐热有关的其它问题）与耐热有关的其它问题 通通过过填填充充、增增强强、共共混混、交交联联改改性性塑塑料料的耐热性可大大提高的耐热性可大大提高；充充分分考考虑虑受受热热环环境境，如如受受热热时时间间长长短短及及受受热热介介质质等等。如如湿湿式式耐耐热热应应选选用用低低吸吸水水性性塑塑料料品品种种，而而不不宜宜选选用用PA类类，以以免免高高温温降降解解；而而与与化学物质接触应考虑塑料的耐腐蚀性；化学物质接触应考虑塑料的耐腐蚀性；制制品品受受热热时时的的载载荷荷大大小小，无无载载荷荷或或低低载载荷荷时耐热性好，高载荷时耐热性低。时耐热性好，高载荷时耐热性低。3制品的其它性能制品的其它性能 （1）制品的化学性能）制品的化学性能 包包括括耐耐化化学学药药品品性性、耐耐溶溶剂剂应应力力开开裂裂性性、耐耐环环境境应应力力开开裂裂性性。影影响响塑塑料料材材料料化化学学稳稳定定性性的的因因素素主主要要有有化化学学组组成成、聚聚集集态态和和所所含含助助剂剂；环境因素主要有温度、湿度、受力状况等。环境因素主要有温度、湿度、受力状况等。（2）制品的光学性能）制品的光学性能 一一般般纯纯净净的的无无定定形形塑塑料料，大大都都无无色色透透明明，而而结结晶晶高高聚聚物物的的结结晶晶度度愈愈大大则则透透光光性性和和透透明明性性愈差。愈差。但但通通过过加加入入成成核核剂剂和和拉拉伸伸等等方方法法改改变变结结晶晶结结构构可可获获得得透透明明的的结结晶晶塑塑料料制制品品，如如PET和和PP双轴拉伸薄膜等。双轴拉伸薄膜等。（3）制品的阻隔性）制品的阻隔性 是指制品对气体、液体、香味、药味等具是指制品对气体、液体、香味、药味等具有的一定屏蔽能力。有的一定屏蔽能力。在实际选用中可采用多种材料复合的方法，在实际选用中可采用多种材料复合的方法，如如LDPE/PP/LDPE、LDPE/PET/LDPE、PE/PA/PE、PP/PA/PE、BOPP/PP等，也可通等，也可通过拉伸、共混、表面电镀、表面涂覆、表面化过拉伸、共混、表面电镀、表面涂覆、表面化学处理等来提高塑料的阻隔性能，以满足不同学处理等来提高塑料的阻隔性能，以满足不同的包装要求。的包装要求。（4）制品的电性能）制品的电性能 可可以以用用介介电电常常数数、体体积积电电阻阻率率、介介电电强强度度、耐耐电电弧弧性性等等参参数数表表征征。总总体体来来说说，塑塑料料材材料料的的电电性性能能优优异异，而而且且品品种种多多，适适应应于于各种电性能要求不同的场合。各种电性能要求不同的场合。一一般般用用途途电电线线电电缆缆可可选选用用PVC，对对于于高高频频高高压压场场合合需需选选用用电电阻阻率率高高、介介电电常常数数小小、高高介介电电强强度度的的PE和和PE-CL，硬硬质质制制件件可选用可选用HDPE、PP、PTFE、PI等；等；在在电电子子工工业业对对各各种种元元器器件件除除电电气气性性能能要要求求外外，还还对对力力学学性性能能、耐耐热热性性和和成成型型加加工工性性能能有有较较高高的的要要求求，可可根根据据具具体体情情况况选选用用，常常用用的的塑塑料料品品种种有有PP、PA、PC、POM、PET、PBT、PSU、PPS、PI、PTFE等。等。作为电工类绝缘材料和制品（如闸盒、作为电工类绝缘材料和制品（如闸盒、继电器、接触器、封装材料等）要求有较高继电器、接触器、封装材料等）要求有较高的介电强度、耐电弧性和耐热性，一般选用的介电强度、耐电弧性和耐热性，一般选用热固性塑料，常用氨基塑料、酚醛塑料和环热固性塑料，常用氨基塑料、酚醛塑料和环氧塑料等；氧塑料等；（5）制品的燃烧与阻燃性）制品的燃烧与阻燃性 一般塑料的燃烧与阻燃性能可用氧指数一般塑料的燃烧与阻燃性能可用氧指数（OI）表征：表征：OI22属易燃塑料，属易燃塑料，OI在在2227之间为自熄性塑料，之间为自熄性塑料，OI27为阻燃性塑料。为阻燃性塑料。决定塑料燃烧性能的因素：大分子结构决定塑料燃烧性能的因素：大分子结构中若含有卤素及氮、磷、硫等原子或主链结构中若含有卤素及氮、磷、硫等原子或主链结构中含有芳环类则材料具有一定的阻燃性或自熄中含有芳环类则材料具有一定的阻燃性或自熄性。性。常用塑料的常用塑料的OI值阻燃见表值阻燃见表9-9。二、根据制品用途选材二、根据制品用途选材 根据制品用途选材实质上仍是按制品的性能根据制品用途选材实质上仍是按制品的性能选材，选用中除考虑制品应用领域外，还应考选材，选用中除考虑制品应用领域外，还应考虑制品的使用环境、受力状况以及使用对象等虑制品的使用环境、受力状况以及使用对象等因素。考虑制品的使用环境和受力状况即是考因素。考虑制品的使用环境和受力状况即是考虑制品的性能，虑制品的性能，对于要求制品阻燃的场合，除可根据制对于要求制品阻燃的场合，除可根据制品的性能选用阻燃塑料品种外，还可采用添加品的性能选用阻燃塑料品种外，还可采用添加阻燃剂的方法来达到阻燃的目的。阻燃剂的方法来达到阻燃的目的。：根根据据制制品品用用途途选选材材，可可以以按按不不同同应应用用领领域域对对塑塑料料制制品品的的不不同同要要求求分分成成建建筑筑工工业业类类塑塑制制品品、包包装装工工业业类类塑塑料料制制品品、化化学学工工业业类类塑塑料料制制品品、家家用用电电器器类类塑塑料料制制品品、农农业业用用塑塑料料制制品品、汽汽车车工工业业类类塑塑料料制制品品、机机械械零零部部件件类类塑塑料料制制品品等等；也也可可按按塑塑料料的的功功能能分分成成可可满满足足不不同同应应用用领领域域的的材材料料，如如结结构构材材料料、耐耐腐腐蚀蚀材材料料、光光学学材材料料、低低摩擦材料等。摩擦材料等。第四节第四节 应用简单规律法选材应用简单规律法选材 塑塑料料选选材材方方法法，需需考考虑虑诸诸多多方方面面的的因因素素，进进行行归归纳纳和和综综合合评评价价，最最终终选选出出所所需需材材料料，过过程程较较为为复复杂杂。近近年年来来开开发发了了具具有有规规律律性性的的选选材材方方法法，包包括括星星形形轮轮廓廓模模型型法法、统统计计数数量量化化综综合合评评价价法法、价价值值分析法和计算机辅助选用法，可供参考分析法和计算机辅助选用法，可供参考。本章习题本章习题 1塑塑料料材材料料选选用用中中应应主主要要考考虑虑哪哪些些方方面面的的因因素？简述其内容。素？简述其内容。2如何选用承载塑料制件？举例说明。如何选用承载塑料制件？举例说明。3有有哪哪些些性性能能参参数数可可表表征征塑塑料料材材料料的的热热性性能能？选用中如何对待？选用中如何对待？4如如生生产产下下列列塑塑料料制制品品你你准准备备选选用用什什么么树树脂脂？说说明明理理由由。大大棚棚膜膜、塑塑料料门门窗窗、塑塑料料编编织织袋袋、一一次次性性水水杯杯、食食品品机机械械用用齿齿轮轮、大大客客车车挡挡风风玻玻璃璃、小小汽汽车车保保险险杠杠、光光学学玻玻璃璃、人人造造关关节节、普普通水桶。通水桶。