PMMA材料加工而成的塑料制品,具有透光率高,耐化学药品性良好,并且具有一定的硬度和强度。
因此, 工程塑料的性能各有不同,正是因为这些各异的性能,才会有不用的材料应用在不同的领域,下面我们就一起看看,不同的工程塑料的一些性能对比。
1.工作温度2.硬度3.耐冲击强度4.抗撕裂强度5.耐紫外辐射性能6.耐伽玛射线性能1.工作温度选择材料时需要考虑的一个关键因素就是材料的耐热性。
通常来讲,如果想使材料的最大工作温度提高就相应需要增加更多的成本。
填充剂的加入能够极大地提高材料的硬度和热变形温度,而且,对于高性能的和专用的聚合物来说,玻璃纤维的加入能使成本大辐下降。
所以,通常在聚合物填充玻璃纤维中来提高材料的性能及降低成本。
图1: 填充30%玻璃纤维的聚合物的最大工作温度和热变形温度注:高性能材料一般会加入碳纤维来提高材料的硬度和热变形温度。
与玻璃纤维相比,其优点:1.硬度更高2.密度更低3.良好的导电性4.良好的摩擦性能因为这些原因,碳纤维经常被用在汽车的燃料输送线和燃料系统上。
2.硬度金属相对于塑料最大的优点之一就是它们具有很高的硬度(平均值比较要比塑料的高8倍)。
然而,在许多实际应用中,并不需要这么高的硬度,如果有必要的话,还可以通过灵活的设计、骨架增强和低密度来进行补充。
填充剂和纤维的加入都可以极大地提高材料的硬度。
在很多情况下,硬度也是材料一个关键的性能。
当表面外观并不是一个主要关心的问题时,玻璃纤维由于其高的性价比被经常使用。
然而,玻璃纤维会使材料产生各向异性,降低了它的加工性能,同时易磨损。
当需要关注产品的外观时,则可以加入一些矿石填充剂,如碳酸钙、滑石、硅灰石、云母都是很好的选择。
然而材料的硬度和热变形温度都要比填充玻璃纤维的材料低很多。
档次较高的产品,可以选用碳纤维作为填充剂,它可以赋予材料非常高的硬度。
填充碳纤维的其它优点有:导电性、极好的摩擦性能、低密度。
图2:常用来替代金属的聚合物的硬度(未填充的和填充了30%玻璃纤维的材料)填充玻璃纤维的高结晶度的聚合物的弯曲模量高于10GPa:聚丁二醇酯PBT,聚甲醛POM,聚乙二醇酯PET,聚苯硫醚PPS,聚醚醚酮PEEK,液晶树脂LCP。
在这些材料中,液晶树脂LCP具有最高的硬度且有最高的各向异性。
3.耐冲击性能在许多实际应用中,耐冲击性能是一个关键的性能。
在这些材料中,对于未填充的材料,聚碳酸酯PC和它的混合物:聚碳酸酯PC/ABS树脂和聚碳酸酯PC/聚丁二醇酯PBT具有高的耐冲击性能。
当持续工作温度不超过100-120°C时,这些材料都是极好的选择。
对于填充玻璃纤维的材料有更高的硬度,液晶高分子LCP表现了杰出的性能 图:室温下常用的替代金属的聚合物的冲击性能(未填充的和填充了30%玻璃纤维的)冲击性能改性剂的影响冲击性能改性剂的添加能够使许多脆性聚合物材料的韧性得到很大的增强。
聚合物的韧性由它自身、冲击改性剂的份量和改性剂在基体中分散的质量共同决定。
然而,在所有的情况下你必须和硬度、耐化学性和加工性能相结合折衷考虑4.抗撕裂性能塑料替代金属的一个很有前景的领域就是磨擦应用方面,例如齿轮、泵转子、引擎部件、刹车部件、滑动部分等等。
在这一领域,塑料具有以下优点:设计的灵活性减轻重量、不使用润滑自润滑性、降低噪声。
因为这些迫切的应用需要,就要求材料具有低的动态摩擦和好的耐磨损性,以避免在接触的界面上生热,因此要做到以下几点:避免机械性能的降低、使材料的磨损最小化、避免平滑现象。
只有很少的材料自身就具备很好的自润滑性和耐磨损性,因此,材料本身的这些性能通常不能满足工业的要求,因为这个原因,磨擦材料常含有层状填充剂、硅油和一些聚合物这些物质,聚四氟乙烯PTEE就是商品中常使用的一种聚合物。
在某些情况下,最终材料的选择也将依赖于工作温度、硬度或耐化学性。
图:常见塑料的硬度和热变形温度常用的用于降低材料摩擦系数的组分有:石墨、氧化钼、聚四氟乙烯PTEE、硅油或高分子量的硅树脂。
添加碳纤维也是一个不错的选择,特别是对于那些需要非常高的硬度的应用场合。
添加碳纤维的润滑配合体系(聚四氟乙烯PTEE和有机硅或无机硅)将会使材料具备相当低的动态摩擦系数。
5.耐紫外辐射性能当一个制品持续暴露于紫外光下,或者它被用于户外,这样的材料需要有极好的耐紫外辐射性能。
这样的应用如汽车、运输工具、照明设备等等都需要有极好的耐气候性。
按照一般的规则解决聚合物的耐紫外辐射性能是不可行的,因为这极大地依赖于材料的化学结构和特殊的老化机理。
含有双键的聚合物通常对紫外光更为敏感(如ABS树脂)。
在很多情况下,应用于耐紫外辐射的材料含有紫外光稳定剂或者碳黑。
图:常用塑料耐紫外辐射性能。
助剂对抗紫外性能的影响冲击性能改性剂添加冲击性能改性剂的材料通常比不加的基体本身耐紫外辐射性能更差,这个规则对于含有双键的聚合物进行冲击性能改性后更为准确,如三元乙丙橡胶EPDM,抗冲改性剂MBS树脂,丁二烯-苯乙烯共聚物SBS树脂。
酸类和基团的影响 酸和基团的影响来自于聚合过程、添加剂的分解、填料和外部环境(如化工厂),它们对于材料的耐气候性有负面影响。
聚合物如聚碳酸酯或聚酰胺中少量或痕量的基团(氢氧化钠、胺)对材料的耐气候性也有不利的影响。
这些基团能常会促使酯基交换反应,从而导致聚合物老化和泛黄。
注:在聚碳酸酯中只要有痕量的ppm级的钠就足以使材料的颜色稳定性、水解稳定性和最终的老化性能受到极大的影响。
因为这些原因,聚合物的纯度和添加剂的纯度就必须受到重视,它们是提高材料的耐气候性时需要考虑的至关重要的因素。
6.耐伽玛射线性能在一些专用的场合里,材料要经常暴露在伽玛射线下,这特别是在一些医疗应用上,经常需要进行定期的杀菌消毒。
通常,含有双键或者大量脂肪族单元的材料不具备好的耐伽玛射线的能力。
例如一些对伽玛射线耐受力很差的材料,如:ABS树脂, 聚甲醛POM, 聚丙烯PP.在医疗应用上,如外科手术工具、牙科工具、过滤的器具等等,这些材料都应当有好的耐水性,耐蒸汽性和好的耐化学性。
对于要求高的场合,一些材料,例如PSU, PPSU, PEEK, LCP, PEI,都是极好的选择,对于要求稍低的场合,聚碳酸酯是一个有很好性价比的选择。
图:各种塑料的耐伽玛射线能力 被大量用于光学制品、小型容器和各类装饰用途,如光学镜头、化妆品瓶、灯饰配件等。
由于材料透光率高,对剪切比较敏感,所以制品中有一些缺陷就很容易暴露而被观察到。
另一方面,该材料在熔融状态下的黏度较大,流动性较差,对加工设备提出了一些要求。
回复“PMMA”,查询更多相关文章 一、PMMA材料成型加工应注意“十三”个问题1、设备选用:根据制品的重量、形状、周期等选择适当的注射量和锁模力的设备,如注射余量过大、周期过长会影响制品质量。
2、螺杆选用:应选用生热小、塑化好的螺杆。
加工PMMA材料要求螺杆表面光洁度好,塑料熔体流经处没有死角和磨损。
例如:对于透明镜片采用带屏障功能的结构,可以加强塑化效果。
对于着色镜片使用销钉型螺杆或销钉型过胶头,加强混炼效果。
图:有机玻璃PMMA鱼缸3、射嘴选用:采用开放式结构,射嘴孔相对较大,长度宜短不宜长。
4、材料干燥:若采用循环热风干燥,由于PMMA粒料表面易软化粘连,在料斗下部结块,导致下料困难。
要注意温度不宜过高,风量要足够。
5、材料加工:不能在机筒中停留过久,长时间停止操作,要将机筒温度降至170 ℃以下,避免熔体降解。
6、水口料:水口料的取出、破碎、包装、储存、混合等过程要严格控制,避免杂色料及灰尘的混入。
新旧料的比例视制品而定。
7、模具清理:定期清理模具型腔表面的水垢,发现制品光洁度不够时就要清理。
8、模具的浇口、流道设计:符合少剪切、流动顺畅的原则。
采用较大尺寸的流道和浇口。
具备好的排气性能,合理开设排气孔和排气槽。
9、模具型腔脱模斜度设计:为确保制件成型时能顺利脱模,设计时必须在脱模方向设置脱模斜度。
图:PMMA制品10、模具顶针或推板设计:对于装饰类制品,很少设计顶针,多数采用推板脱模。
对于一些需要用顶针的,顶针的设计必须满足平衡顶出原则。
11、一模多腔的模具:其冷却水道的布置应尽可能平衡,否则可能很难保证每个制品质量的一致。
12、加工PMMA塑料制品:一般需要配置水温机,使加工过程模具温度的稳定控制13、透明PMMA制品很容易出现熔接纹、乱流纹、冷料斑、收缩和气泡等缺陷。
二、PMMA材料7大应用解析1、塑料眼镜片:眼镜片有近视镜片、老花镜片和太阳镜片等。
采用注塑成型方法,一次性成型出一定度数的眼镜片,着色容易,成本低。
一般采用PMMA材料较多,要求高的则采用纤维、透明尼龙或PC塑料。
图:眼镜片加工眼镜片一般选用CJ150M3和CJ180M3机较多,并且选用小螺杆,模腔一般设计为1×5或1×6圆周对称排列。
老花镜片和近视镜片的尺寸要求高,需要较长的保压时间,减小收缩,使制品达到设计的尺寸。
太阳镜片属于平光镜片,要求没那么高,但一般都要染色,分一步法染色和两步法染色。
2、塑料导光板:几乎所有的液晶显示器都要用到塑料导光板。
导光板所使用材料,基本上都为透明度良好的PMMA或PC塑料。
使用注塑机的规格从50T到180T。
中低档产品采用液压驱动的机械式注塑机;中高档产品采用直压式或电液复合式注塑机;高档产品则用全电机或带注射压缩功能的注塑机。
导光板为高精度的光学制品,要求成品网点完整,整体不收缩变形;制品表面无黑黄点,无晶点,无杂质,整体光洁度和透光度良好。
基于以上质量要求,导光板的主要加工工艺要求如下:1)、注塑机锁模力要足够,模板平行度要高,保证制品不出飞边,厚薄均匀。
2)、要求设备注射稳定,计量准确。
3)、设备的注射量不必太大,太大容易使熔体发黄变色。
为防止塑料发黄和产生黑黄点问题,对塑化组件的光洁度要求较高。
4)、要求设备注射压力高,注射速度快。
由于PMMA及PC塑料熔体的流动性较差,特别是加工薄壁导光板时,更需要大注射压力和大注射速度。
5)、因熔体粘度大,要求螺杆有大的旋转扭矩。
同时要求螺杆在结构设计上具有强的抗扭断性。
6)、模具设计上必须满足顺利充填、脱模顺畅的要求,模具加工精度要高,有精确的排气槽。
图:导光板3、塑料光学镜片:指除了眼镜镜片之外的诸如数码相机镜片、手机镜片,以及其它光学透镜。
材料一般都使用PMMA塑料。
一般使用50T到120T注塑机。
光学镜片一般厚度较大,制品要求外观饱满,关键控制制品的收缩,同时要求制品不泛黄、无晶点、无黄黑点,整体光洁度和透光度良好。
光学镜片的主要工艺特点如下:1)、要求注塑机锁模力要足够。
加工光学镜片不要求注塑机有快速的注射速度,只要求机器能够提供稳定的慢速的射胶速度,能提供足够高的注射压力和稳定的持续保压压力。
2)、加工周期较长是其特点之一。
所以一般配备变量泵或使用全电机。
3)、模具必须开设深度0.03mm以下的排气槽,以排走模腔中的空气和熔体挥发出来的气体,防止制品出现气斑而影响透明度。
透明PMMA塑料制品加工中常见的问题及措施图:光学镜片4、工艺装饰球(¢40左右):设备一般选用80T或120T,保证有足够的注射压力。
材料采用PMMA塑料(如果材料为GPPS,则容易加工得多)。
模具一般设计为1×1或1×2,可以采用热嘴两板模,也可以采用大水口两板模。
由于制品厚度特别大,制品收缩、内部气泡及表面杂纹问题的控制难度相对大得多。
图:亚克力球5、透明厚壁化妆品盒(PMMA材料):根据零件尺寸,一般选用80T到150T注塑机,选小螺杆。
模具一般设计为1×2,可以采用热嘴两板模,也可以采用细水口三板模,加工工艺方法有些不同。
制品属于透明厚制品,由于厚度大,其加工工艺要求及方法与装饰球相似。
6、普通厚度平板类零件(PMMA材料):如微波炉前门,可以使用250T注塑机。
模具采用两板偏心模或采用三板模。
该类零件主要是材料必须足够干燥,重点控制制品变形问题。
图:微波炉前门7、厚壁长条类零件(PMMA):该类零件较重,一般根据零件大小选用注塑机。
模具一般设计为大水口两板侧进胶(零件长度适中);也有细水口转大水口的三板模(零件长度很长)。
这类零件的主要问题是材料要充分干燥,重点也是控制变形问题。
以上列出的几类制品,各具特色,既有相同的地方,也有不同点。
加工中,对于每个影响因素都应认真分析,找出问题点,才能解