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塑料在产品设计中的应用研究

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更新时间: 2021年02月18日
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塑料在产品设计中的应用研究 备注:1 目录 contents 1、塑料材质分类及简单介绍 ABS 塑料、PS塑料及PPS塑料 2、PP塑料材质的介绍 3、分析PP塑料在产品设计中的应用领域 4、分析PP塑料在各应用领域常用的工艺形式 备注:2 1、塑料材质分类及介绍 ABS塑料 ABS树脂是五大合成树脂之一,其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良,还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点,容易涂装、着色,还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工。塑料ABS树酯是目前产量最大,应用最广泛的聚合物,它将PB,PAN,PS的各种性能有机地统一起来,兼具韧,硬,刚相均衡的优良力学性能。 件。 备注:3 物料性能 1、综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好. 2、与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理。 3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。 4、流动性比HIPS差一点,比PMMA、PC等好,柔韧性好。 适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零 备注:4 ABS塑料的特点 常规性能 塑料ABS无毒、无味,外观呈象牙色半透明,或透明颗粒或粉状。密度为1.05~1.18g/㎝3,收缩率为0.4%~0.9%,弹性模量值为0.2Gpa,泊松比值为0.394,吸湿性<1%,熔融温度217~237℃,热分解温度>250℃。 力学性能 塑料ABS有优良的力学性能,其冲击强度极好,可以在极低的温度下使用;塑料ABS的耐磨性优良,尺寸稳定性好,又具有耐油性,可用于中等载荷和低转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大,但比PA及POM小。 热学性能 塑料ABS的热变形温度为93~118℃,制品经退火处理后还可提高10℃左右。ABS在-40℃时仍能表现出一定的韧性,可在-40~100℃的温度范围内使用。 电学性能 塑料ABS的电绝缘性较好,并且几乎不受温度、湿度和频率的影响,可在大多数环境下使用。 环境性能 塑料ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响,但可溶于酮类、醛类及氯代烃中,受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。 备注:5 加工性能 成型工艺 塑料ABS具有良好的加工性能,可以使用注塑机、挤出机等塑料成型设备进行注塑、挤塑、吹塑、压延、层合、发泡、热成型,还可以焊接、涂覆、电镀和机械加工。ABS的吸水性比较高,加工前需进行干燥处理,干燥温度为70~85℃,干燥时间为2~6h;ABS制品在加工中容易产生内应力。 挤出工艺 挤出,可生产管材、板材、片材、及型材等制品。 备注:6 应用领域 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。 备注:7 ABS塑料产品 备注:8 备注:9 安全帽 备注:10 酒吧椅 备注:11 PS塑料 PS(聚苯乙烯系塑料)是指大分子链中包括苯乙烯基的一类塑料,包括苯乙烯及其共聚物,具体品种包括普通聚苯乙烯(GPPS)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、可发性聚苯乙烯(EPS)和茂金属聚苯乙烯(SPS)等。 备注:12 物理性能 ⒈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. ⒉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. ⒊可用各种形式浇口,浇口与塑件圆弧连接,以免去处浇口时损坏塑件.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. 备注:13 应用领域 电子电器、汽车外装零件、内部零部件、汽车电器零件、机械设备等。 备注:14 备注:15 备注:16 一次性PS塑料 ps塑料框条 备注:17 PPS塑料 它是一种综合性能优异的热塑性特种工程塑料,其突出的特点是耐高温,耐腐蚀和优越的机械性能。PPS是含硫芳香族聚合物,线型PPS在350℃以上交联后成热固性塑料,支链型结构PPS为热塑性塑料。 备注:18 物理性能 1、电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,白色硬而脆,跌落于地上有金属响声,透光率仅次于有机玻璃,着色性耐水性,化学稳定性良好。有优良的阻燃性,为不燃塑料。 强度一般,刚性很好,但质脆,易产生应力脆裂;不耐苯、汽油等有机溶剂;长期使用温度可达260度,在400度的空气或氮气中保持稳定。 备注:19 pps的主要用途 在化工行业pps可用作合成、输送、储存物料的反应罐、管道、阀门、化工泵等,在机械中心pps可制作叶轮、叶片、齿轮、偏心轮、轴承、离合器及耐磨零件;pps的主要用途还是在电子电器领域,如制作变压器骨架,高频线圈骨架、插头、插座、接线架、接触器转鼓鼓片及各种精密零件等。 汽车工业:PPS用于汽车工业占45%左右,主要用于汽车功能件,点火器,加热器,温控器,灯座,轴承;如可代替金属制作排气筒循环阀及水泵叶轮,气动信号调解器等。 电子电器:PPS用于电子电器工业可占30%,它适合于环境温度高于200℃的高温电器元件;可制造发电机和发动机上的点涮、电涮托架、启动器线圈、屏蔽罩及叶片等;在电视机上,可用于高电压外壳及插座、接线柱及端子板等;在电子工业、制造变压器、阻流圈及继电器的骨架和壳体,集成电路载体;利用高频性能,制造H级绕线架和微调电容器等。 机械工业:用于壳体、结构件、耐磨件及密封材料,具体有泵体、阀门、轴承、轴承支架、活塞环及齿轮等。 纺织纤维:用于特殊工业除尘设备。 薄膜/绝缘纸:用于电机绝缘材料。 备注:20 加工方法 备注:21 注塑:可采用通用注塑机,玻璃纤维增强PPS的熔融指数以50为宜。注塑的工艺条件为:料筒温度,纯PPS为280~330℃,40%GFPPS为300-350℃; 挤出:采用排气式挤出机,工艺为:加料段温度小于200℃;料筒温度300-340℃,连接体温度320-340℃,口模温度300-320℃。 模压成型:适合大型制品,采用两次压缩,先冷却,后热压。 喷涂成型:采用悬浮喷涂法和悬浮喷涂与干粉热喷混合法。 备注:22 备注:23 led导热塑料pps pps水泵叶 备注:24 PP塑料材质的介绍 聚丙烯,英文名称:Polypropylene(PP),,是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。 备注:25 PP塑料性质 物理性能 聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物,密度只有0. 90--"0. 91g/m3,是目前所有塑料中最轻的品种之一。它对水特别稳定。 热性能 聚丙烯具有良好的耐热性,制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌,在不受外力的条件下,150℃也不变形。 化学稳定性 聚丙烯的化学稳定性很好,除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外,对其它各种化学试剂都比较稳定。 备注:26 PP塑料特点 无毒、无味,密度小,强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100℃左右使用。具有良好的电性能和高频绝缘性且不受湿度影响,但低温时变脆,不耐磨、易老化。适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱等有机溶剂对它几乎不起作用,可用于食具。 1、相对密度小,仅为0.89-0.91,是塑料中最轻的品种之一。 2、良好的力学性能,除耐冲击性外,其他力学性能均比聚乙烯好,成型加工性能好。 3、具有较高的耐热性,连续使用温度可达110-120℃。 4、化学性能好,几乎不吸水,与绝大多数化学药品不反应。 5、质地纯净,无毒性 6、电绝缘性好。 7、聚丙烯制品的透明性比高密度聚乙烯制品的透明性好。 备注:27 备注:28 pp管塑料座椅 备注:29 生产工艺 聚丙烯的生产工艺按聚合类型可分为溶液法、淤浆法、本体法和气相法和本体法-气相法组合工艺5大类 备注:30 pp塑料绳 备注:31 备注:32 各种形状办公用PP笔筒,PP塑料笔筒 一次性快餐盒 PP塑料无毒无害 备注:33 3、分析PP在产品设计中的应用领域 新型的塑料 塑料技术的发展日新月异,针对全新应用的新材料开发,针对已有材料市场的性能完善,以及针对特殊应用的性能提高可谓新材料开发与应用创新的几个重要方向。 1、新型高热传导率生物塑料 2、可变色塑料薄膜 3、塑料血液 4、新型防弹塑料 5、可降低汽车噪音的塑料 备注:34 备注:35 备注:36 备注:37 备注:38 pp材料在各应用领域常用的工艺形式   PP注塑工艺 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)。 注塑模工艺条件: 干燥处理:如果储存适当则不需要干燥处理。 熔化温度:220~275C,注意不要超过275C。 模具温度:40~80C,建议使用50C。结晶程度主要由模具温度决定。 备注:39 挡泥板 洗碗机门衬垫 备注:40 割草机 备注:41 汽车门板注塑工艺 备注:42 注射压力:可大到1800bar。 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。 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。 备注:43 化学和物理特性: 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0C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(100C)、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150C。由于结晶度较高,这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。 备注:44 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MFR的PP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PE-HD等材料要 备注:45 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。 备注:46 以下是注塑工艺的流程。。。。 备注:47 备注:48 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。   备注:49  PP的加工温度在200-300℃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。 备注:50 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。 备注:51 产品设计中,材料是影响产品外观的一个重要因素。在确定塑料为产品设计材料时,设计师应当根据实际情况选用恰当的塑料品种。然而塑料是一个有极为广泛意义的术语,包括30多种基本材料,接近38000种配方,并且这一数量仍在不断变化[ ],但是大多数的产品设计中实际选用的塑料品种只是塑料总体数量的一小部分。研究发现,产品设计中常用的塑料按频率由高到低依次为:ABS树脂、聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚碳酸脂PC、聚氯乙烯PVC和压克力树脂PMMA;其中ABS树脂在产品设计中的重要性和使用频率又明显超过其他五种,是产品设计中最常用也是最重要的塑料。而塑料特性按重要性由高到低依次为:热变形温度、冲击强度、弯曲强度、耐候性、透明度、燃烧性、硬度、抗溶剂性、光泽度、抗张强度以及导电率和电阻率 备注:52 备注:53
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