产品结构设计基础教程.doc
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1、1塑料塑料塑胶的定义塑胶的定义 塑胶在日常生活中的应用越来越广泛,已经逐渐取代了部份的金属、纸、木质品。 所谓塑胶,是由分子量非常大的有机化合物组成或由以其为基本成分的各种材料,以热压力等使之具 有流动性而成形为最终的固体状态者,称之为塑胶。塑料是以合成树脂为主要成分,加入或不加入其他添加剂而制成的一种人工材料,塑料的主要成分 是合成的或者天然的高分子化合物,即聚合物。 合成树脂即聚合物,添加包括填充剂、着色料、增塑料、稳定剂、润滑剂等。 合成树脂决定塑料的定型(热塑性或热固性)和主要性能,如机械性能 物理性能 化学性能 电性能 等。 合成树脂在塑料中的比例一般不低于 40%。塑胶的通性塑胶的
2、通性 比重轻(比重为 0.92),坚固耐用,是良好的绝缘体,耐蚀性强,且不生锈,成形容易、生产率高,原 料丰富、价格低,色彩鲜明,着色容易,主要原料为煤、石油等化工产品。 塑胶的分类塑胶的分类 1. 热塑性塑胶(thermo Plasties) 是指可以多次重复加热变软、冷却结硬成形的塑料,其耐热性较差它又可分为结晶形与非结晶形,结晶 是指分子规则地排列集成。 2. 热固性塑胶(thermosething Plasties) 在加热时起初会被软化而具有一定的可塑性,但随着加热的进行,塑胶中的分子不断化合,最后固化成 型,也不熔于熔剂的物质。 按用途又可分为通用塑料,工程塑料,热塑性弹体。 通用
3、塑料: 一般作为非结构性材料使用,其产量大 价格相对低廉性能一般,多用于制作日用品,如: PE、 、PP、PVC、PS、PMMA、EVA 等。工程塑料: 泛指一些具有能制造机械零件或工程结构材料等工业品质的塑料。其机械性能、电气性能,对化学环境 的耐受性,对高温、低温耐受性等方面都具有较优异的特点,能在工程技术上替代某些金属如铜、铝、 锌、部份合金钢或其他材料使用,常见的有 ABS、PA、PC、POM、PMMA、PU、PSU、PPO、PTFE 等,其中 前四种发展最快,为国际上公认的四大工程塑料。 热塑性弹体即指橡胶。 为满足某些特别的塑料,加强现有的性能,降低成本等需要,近年来产生的一些掺混
4、工程聚合物, PC/ABS、PC/PBT、PPO/PS。 按塑料的透光性分为: 透明 透光率在 88%以上的塑料为透明塑料,如:PMMA、PC、PS、Z-聚脂等。 半透明的有 PP、PVC、PE、AS、PET、MBS、PSF 等。不透明塑料有 POM、PA、ABS、HIPS、PPO 等。 热性塑料的成型方法包括注射成型,挤出成型,吹塑成型,吸塑成型等。 收缩率计算:Q 实实际收缩率,%;Q 计计算收缩率,%;a塑件在成型温度时的单向尺寸,mm; b塑件在室温下的单向尺寸,mm;c模具在室温修下的单向尺寸,mm; Q 实=(a-b)/b; Q 计=(c-b)/b 流动性好的塑料有:PA PE P
5、S PP 等;流动性一般的有:ABS PMMA POM 等;较差的有:PC PVC PPO PSF 结晶性塑料分为 不透明或半透明,非结晶为透明。 常用的塑料主要有 ABS 、AS 、PC 、PMMA 、PS 、HIPS 、PP 、POM 等,其中常用的透明塑料有 PC 2、PMMA 、PS 、AS 。高档电子产品的外壳通常采用 ABS+PC ;显示屏采用 PC ,如采用 PMMA 则需进行 表面硬化处理。日常生活中使用的中底挡电子产品大多使用 HIPS 和 ABS 做外壳,HIPS 因其有较好的 抗老化性能,逐步有取代 ABS 的趋势。 表面处理有电镀、喷涂、丝印、移印。ABS 、HIPS
6、、PC 料都有较好的表面处理效果。而 PP 料的表面处理 性能较差,通常要做预处理工艺。 塑料之最:PS 最理想的高频绝缘材料;ABS 所有塑料中电镀性能最好的;PC 耐冲击性是塑料之冠;PP 常用塑料中最轻的,在通用塑料中耐热性最好的;PE 世界上产量最大的塑料;PA PA66 在尼龙中最常用, 强度最高,PA6 具有最佳的加工性能;PVC 刚性 PVC 是使用最广泛的材料之一;POM 耐疲劳性是所有塑 料中最好的;PMMA 最优秀的透明度; 二常用塑胶的性质及用途 密度/(g/cm3)收缩率% ABSABS 1.041.06g/cm3 收缩率 0.40.7% 俗称 超不碎胶 ABS 树脂是
7、目前产量最大,应用最广泛的聚合物,外观为不透明呈象牙色粒料,其制品可着成五颜 六色,并具有高光泽度。易加工性,表面光洁性,热稳定性,几何稳定性,抗冲击良好性,绝缘性好, 耐酸碱性,低蠕变性,硬度高,刚性好,价格较低,耐侯性较差,热性能不够好,流动性一般,收缩 率小,表面易镀金属,耐疲劳和应力开裂,高韧性。 ABS 树脂的最大应用领域是汽车、电子电器和建材。汽车领域的使用包括汽车仪表板、车身外板、 内装饰板、方向盘、隔音板、门锁、保险杠、通风管等很多部件。在电器方面则广泛应用于电冰箱、 电视机、洗衣机、空调器、计算机、复印机等电子电器中。建材方面,ABS 管材、ABS 卫生洁具、ABS 装饰板广
8、泛应用于建材工业。此外 ABS 还广泛的应用于包装、家具、体育和娱乐用品、机械和仪表工 业中。 ABS 树脂广泛应用于汽车工业.电器仪表工业和机械工业中,常作齿轮,汽车配件,挡泥板, 扶手,冰箱内衬,叶片,轴承,把手,管道,接头,仪表壳,仪表板,盆安全帽等:在家用电器和家用电子设备 的应用前景更广阔,如电视机,收录机,冰箱,冷柜,洗衣机,空调机,吸尘器和各种小家点器材:日用品有 鞋,包,各种旅游箱,办公设备,玩具及各种容器等,低发泡的 ABS 能代替木材,适合作建材,家具和家庭 用品 ABS 在汽车内饰的要求条件:汽车内饰追求的重要目标包括美观、低气味、机械性能、耐热、耐候 等。 成型性能 1
9、.无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥 80-90 度,3 小时. 2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为270 度).对精度较高的塑件,模温宜取 50-60 度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取 60-80 度. 3、如需解决夹水纹,需提高材料的流动性,采取高料温、高模温,或者改变入水位等方法。 4、如成形耐热级或阻燃级材料,生产 3-7 天后模具表面会残存塑料分解物,导致模具表面发亮, 需对模具及时进行清理,同时模具表面需增加排气位置。PEPE 0.910.96g/cm3 收缩率 1.53.5% 聚乙烯(PE)是通用合成树脂中产量最大的品
10、种,主 要包括低密度聚乙烯( LDPE) 、线型低密度聚乙烯( LLDPE) 、高密度聚乙烯( HDPE)及一些具有特殊性 能的产品。 耐酸碱及化学溶剂性良好,流动性好,良好的绝缘性,表面易吸尘,脆化温度低(-75 C) , 白色半透明,易发生环境应力开裂,柔韧性好。 用途十分广泛,主要用来制造薄膜、包装材料、容器、管道、单丝、电线电缆、日用品等,并 可作为电视、雷达等的高频 绝缘材料。高压聚乙烯:一半以上用于薄膜制品,其次是管材、注射成型制品、电线包裹层等 中低、压聚乙烯:以注射成型制品及中空制品为主。 超高压聚乙烯:由于超高分子聚乙烯优异的综合性能,可作为工程塑料使用。成型性能1.结晶料,
11、吸湿小,不须充分干燥 ,流动性极好流动性对压力敏感 ,成型时宜用高压注射 ,料温均匀,填充速度快 ,保压充分.不宜用直接浇口 ,以防收缩不均 ,内应力增大 .注意选择浇口位置 ,防止产生缩孔和变形 .32.收缩范围和收缩值大 ,方向性明显 ,易变形翘曲 .冷却速度宜慢 ,模具设冷料穴 ,并有冷却系统 .3.加热时间不宜过长 ,否则会发生分解 ,灼伤.4.软质塑件有较浅的侧凹槽时 ,可强行脱模 .5.可能发生融体破裂 ,不宜与有机溶剂接触 ,以防开裂.种类 (1) LDPE:低密度聚乙烯、 高压聚乙烯 可以采用注塑、挤塑、吹塑等加工方法。主要用作农膜、工业用包装膜、药品与食品包装薄膜、机械零件、
12、日用品、建筑材料、电线、电缆绝缘、涂层和合成纸等。(2)LLDPE:线形低密度聚乙烯 通过注塑、挤出、吹塑等成型方法,生产薄膜、日用品、管材、电线电缆等。(3)MDPE:中密度聚乙烯、双峰树脂 (4)HDPE:高密度聚乙烯、低压聚乙烯 采用注塑、吹塑、挤塑、 滚塑等成型方法,生产 薄膜制品、日用品及工业用的各种大小中空容器、管材、包装用的压延带和结扎带,绳缆、鱼 网和编织用纤维、电线电缆等。 P PP P 0.850.91g/cm3 收缩率 1.82.5%加入 30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到 0.7%。百折胶 刚硬,耐弯曲,韧性好,抗疲劳,质轻,高温下仍有良好的力学性能,耐酸碱及化学溶剂性
13、良 好,流动性好,绝缘性良好,耐侯性差, 0C易变脆,抗应力开裂。 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) 。 成型性能 1.结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂 ,长期与热金属接触易分解 . 2.流动性好,但收缩范围及收缩值大 ,易发生缩孔 .凹痕,变形. 3.冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热 ,并注意控制成型温度 .料温低方向方向性明显 .低 温高压时尤其明显 ,模具温度低于 50 度时,塑件不光滑,易产生熔接不良 ,留痕,90 度以上易发
14、生 翘曲变形 4.塑料壁厚须均匀 ,避免缺胶,尖角,以防应力集中 .P PV VC C 1.38g/cm3 收缩率:0.20.6% 耐酸碱及强氧化性溶剂好,几何稳定性,高强度,耐侯性好,收缩率小,较脆,高温易分解, 流动性差,不易燃。 力学性能,电性能优良,化学稳定性好,但软化点低. PVC 材料用途极广, 具有加工性能良好,制造成本低,耐腐蚀,绝缘等良好特点,主要用于制 作:普瑞文 pvc 卡片;pvc 贴牌;pvc 铁丝;pvc 窗帘;pvc 涂塑电焊网; pvc 发泡板、pvc 吊顶、 pvc 水管、pvc 踢脚线等以及穿线管、电缆绝缘、塑料门窗、塑料袋 等方面。在我们的日常生 活领域中
15、处处可见到 PVC 产品。PVC 被用来制作各种仿皮革,用于行李包,运动制品,如篮球、 足球和橄榄球等。还可用于制作制服和专用保护设备的皮带。 成型性能 1.无定形料,吸湿小,流动性差.为了提高流动性 ,防止发生气泡 ,塑料可预先干燥 . 模具浇注系统宜粗短 ,浇口截面宜大 ,不得有死角 .模具须冷却 ,表面镀铬. 2.极易分解,在 200 度温度下与钢 .铜接触更易分解 ,分解时逸出腐蚀 .刺激性气体 .成型温度范 围小. 3.采用螺杆式注射机喷嘴时 ,孔径宜大,以防死角滞料 .好不带镶件 ,如有镶件应预热 . PS 1.041.08g/cm3 收缩率 0.40.7% 电绝缘性(尤其高频绝缘
16、性)优良,无色透明,透光率仅次 于有机玻璃 PMMA。 尺寸稳定性好,热稳定好,绝缘性好,耐酸碱,易加工,表面光洁度好,流动性好,收缩率低, 硬度好高,透明度好,冲击性能较差,吸湿性低,质轻,价格低。 适于制作绝缘透明件.装饰件及化学仪器.光学仪器等零件.日常生活中常见的应用有各种一次性塑4料餐具,透明 CD 盒等等。 成型性能 1.无定形料,吸湿小,不须充分干燥 ,不易分解,但热膨胀系数大 ,易产生内应力 .流动 性较好,可用螺杆或柱塞式注射机成型 . 2.宜用高料温,高模温,低注射压力 ,延长注射时间有利于降低内应力 ,防止缩孔.变形. 3.可用各种形式浇口 ,浇口与塑件圆弧连接 ,以免去
17、处浇口时损坏塑件 .脱模斜度大 ,顶出均匀. 塑件壁厚均匀 ,最好不带镶件 ,如有镶件应预热 .HIPS 工程塑料 密度为 1.05g/cm3 乳白色不透明珠粒,具有较高的冲击强度和韧性,可任意着色,成 型加工性、抗化学腐蚀性、电性能也好,经橡胶改性了聚苯乙HotTag烯,虽然冲击强度和韧性有很大的提 高,但拉伸强度、弯曲、硬度、耐光和热稳定性比均聚物有所下降。 抗冲级聚苯乙烯由于含有橡胶成分,其冲击强度比 GPPS 高 510 倍,使聚苯乙烯的应用范围扩大了,目前已 部分代替了价贵的 ABS 材料。HIPS 为 PS 的改性材料,分子中含有 5-15%橡胶成份,其韧性比 PS 提高了四倍 左
18、右,冲击强度大大提高(高抗冲击聚苯乙烯),已有阻燃级、抗应力开裂级、高光泽度级、极高冲击强度级、 玻璃纤维增强级以及低残留挥发分级等。 通用级聚苯乙烯,可用于日用品、电气、仪表外壳、玩具、灯具、家用电器、文具、化妆品容器、室内外装 饰品、果盘、光学零件(如三棱镜、透镜)透镜窗镜和模塑、车灯、电讯配件,电频电容器薄膜,高频绝缘 材料、电视机等集装箱、波导管,化工容器等。悬浮聚合树脂可制成不同密度的泡沫塑料,用作绝热、隔音、 防震、漂浮、包装材料,软木代用品,预发泡体可作水过滤介质及制备轻质混凝土,低发泡塑料可制成合成 木材做家具等。高抗冲击级聚苯乙烯(HIPS)可注塑或挤塑成各种制品,适合家电产
19、品外壳,电器用品、仪器仪表配件、 冰箱内衬、板材、电视机、收录机、电话机壳体、文教用品、玩具、包装容器、日用品、家具、餐具、托盘、 餐具、结构泡沫制品、一次性用品、仪器仪表、家用电器和娱乐用品以及建筑行业。阻燃级(UL V0 和 UL 5V) ,抗冲击聚苯乙烯已有生产并广泛用于电视机壳、商用机器和电器制品。计算机的外壳就是聚苯乙 烯的。透明的塑料水杯,包装用的泡沫塑料也是由聚苯乙烯制成的。ASAS 亦称 SAN 收缩率 0.40% 弹性模量是现有热塑性塑料中较高的一种。 AS 为苯乙烯-丙烯腈共聚体,不易产生内应力开裂。透明度很高,其软化温度和抗冲击强度比 PS 高,刚 硬透明,易加工,表面光
20、洁度好,抗冲击性良好,几何稳定性好,热稳定性。应用范围 电气(插座、壳体等),日用商品(厨房器械,冰箱装置,电视机底座,卡带盒等),汽车工业(车头灯盒、反光境、仪表盘等),家庭用品(餐具、食品刀具等),化装品包装等。 广泛用于制作耐油、耐热、耐化学药品的工业制品,以及仪表板、仪表框、罩壳、电池盒、接线盒、多种开关及按规等。 常见问题 溢料飞边、气泡、缩痕、熔接痕、烧焦及黑纹、银丝及斑纹、表面划痕、表面雾状及花纹、烧焦变色及杂质、烧黑、光泽不良、龟裂泛白、颜色不均、脆弱、分层剥离、翘曲变形、脱模不良、模具严重腐蚀。P PM MM MA A 亚克力 有机玻璃 1.191.20g/cm3 收缩率 0
21、.30.4%PMMA 树脂是无毒环保的材料,可用于生产 餐具,卫生洁具等,具有良好的化学稳定性、和耐候性。 PMMA 树脂在破碎时不易产生尖锐的碎片, 美国、日本等国家和地区已在法律中作出强制性规定,中小学及幼儿园建筑用玻璃必须采用PMMA 树脂。是迄今为止合成透明材料中质地最优异,价格又比较适宜的品种。透光度高,抗冲击性好,不易碎,耐老化,耐候性好,硬度低,耐磨性差,较脆。PMMA 制品具有很低的双折射,特别适合制作影碟等。 PMMA 是目前最优良的高分子透明材料,可见光透过率达到592%,比玻璃的透光度高 1。耐侯性:面板涂覆高浓度紫外线吸收剂,金属底座喷涂进口汽车漆压克力具有高透明度,可
22、保长久耐侯,永不褪色,使用年限长达58 年。 耐久性:产品对内置光源具有良好的保护,延长光源产品使用寿命。 合理性:合理性设计,防雨防潮;开启式结构,便于维修。 耐冲击性:是玻璃产品的 200 倍,几乎没有断裂的危险。 透光性:高达 93%,透光极佳、光线柔和、璀璨夺目。 耐燃性:不自燃并具自熄性。 美观性:工艺精美,全字体呈镜面效果,底座无褶皱,无接缝,所有铆固件不外露。 节能性:透光性能好,相应减少光源产品,省 电,降低使用成本。PMMA 具有质轻、价廉,易於成型等优点。 它的成型方法有浇铸,射出成型,机械加工、热成型等。尤其是射出成型,可以大批量生产,制程简单,成本低。因此,它的应用日趋
23、广泛,目前它广泛用于仪器仪表零件、汽车车灯压克力棒、光学镜片、透明管道等。成型性能1.无定形料,吸湿大,需干燥,不易分解,流动性中等 ,易发生填充不良 ,粘模,收缩,熔接痕等.2.宜高压注射,在不出现缺陷的条件下取高料温 ,高模温,以增加流动性 ,降低内应力 ,改善透明性及强度.模具浇注系统表面应光洁 ,脱模斜度大 ,顶出均匀.同时设排气口 ,以防出现起泡 .PETPET 收缩率 1.22.0% 是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物,表面平滑有光泽。无毒、无味,卫生安全 性好,可直接用于食品包装。 在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能,长期使用温度可达 120, 电绝缘性优良,甚至在高温高频
24、下,其电性能仍较好,但耐电晕性较差,抗蠕变性,耐疲劳性,耐摩擦性、 尺寸稳定性都很好。 常见于矿泉水瓶、碳酸饮料瓶等。温度达到70时易变形,且有对人体有害的物质融了。 1 号塑料品 使用 10 个月后,可能释放出致癌物 DEHP。这类瓶子不能放在汽车内晒太阳,不能装酒、油等物质。 主要应用为电子电器方面有:电气插座、电子连接器、电饭煲把手、电视偏向轭,端子台,断电器外壳、 开关、马达风扇外壳、仪表机械零件、点钞机零件、电熨斗、电磁灶烤炉的配件;汽车工业中的流量控 制阀、化油器盖、车窗控制器、脚踏变速器、配电盘罩;机械工业齿轮、叶片、皮带轮、泵零件、另外 还有轮椅车体及轮子、灯罩外壳、照明器外壳
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