Seleção de materiais plásticos

No cenário industrial em rápida evolução de hoje, os materiais plásticos tornaram-se um componente indispensável devido ao seu desempenho superior e ampla gama de aplicações. Eles não são apenas onipresentes na vida cotidiana, mas também desempenham um papel crucial em vários campos, como indústrias de alta tecnologia, equipamentos médicos, fabricação automotiva, aeroespacial e muito mais. Com o avanço contínuo da ciência dos materiais, a variedade e o desempenho dos materiais plásticos estão cada vez maiores, apresentando aos engenheiros e projetistas mais opções e desafios. Como selecionar o material plástico mais adequado entre uma infinidade de opções para uma aplicação específica tornou-se uma questão complexa, porém crítica. Este artigo tem como objetivo fornecer um guia completo para ajudar os leitores a compreender as propriedades básicas dos materiais plásticos, técnicas de processamento, requisitos de desempenho, e como eles impactam o desempenho e o custo do produto final. Discutiremos as características químicas e físicas de vários materiais plásticos, analisaremos seu desempenho sob diferentes condições ambientais e de aplicação e ofereceremos conselhos práticos de seleção. Ao nos aprofundarmos no processo de seleção de materiais plásticos, esperamos ajudar os leitores a tomar decisões informadas durante a fase de design e desenvolvimento do produto, garantindo a confiabilidade, durabilidade e eficiência econômica dos produtos. no mundo dos materiais plásticos, explorando seus segredos e aprendendo como aplicar esse conhecimento ao design prático de produtos. Quer você seja um engenheiro experiente ou um novato no campo da ciência dos materiais, esperamos que este artigo lhe forneça informações e inspiração valiosas. Vamos começar esta jornada juntos para desvendar os mistérios da seleção de materiais plásticos.

Seleção de material plástico

Até o momento, foram relatados mais de dez mil tipos de resinas, sendo milhares delas produzidas industrialmente. A seleção de materiais plásticos envolve a escolha de uma variedade apropriada entre uma vasta gama de tipos de resina. ser esmagador. No entanto, nem todos os tipos de resina foram amplamente aplicados. A seleção de materiais plásticos aos quais nos referimos não é arbitrária, mas é filtrada dentro dos tipos de resina comumente usados.

Princípios para seleção de materiais plásticos:

I. Adaptabilidade de Materiais Plásticos

• Desempenho comparativo de diversos materiais;

• Condições não adequadas para seleção de plástico;

• Condições adequadas para seleção de plástico.

II.Desempenho de Produtos Plásticos

Condições de uso de produtos plásticos:

a.Estresse mecânico em produtos plásticos;

b.Propriedades elétricas de produtos plásticos;

c.Requisitos de precisão dimensional de produtos plásticos;

d.Requisitos de permeabilidade de produtos plásticos;

e.Requisitos de transparência de produtos plásticos;

f.Requisitos de aparência de produtos plásticos.

Ambiente de utilização de produtos plásticos:

a.Temperatura ambiente;

b.Umidade ambiente;

c.Mídia de contato;

d.Luz, oxigênio e radiação no meio ambiente.

III.Desempenho de Processamento de Plásticos

• Processabilidade de plásticos;

• Custos de processamento de plásticos;

• Resíduos gerados durante o processamento de plástico.

IV.Custo dos Produtos Plásticos

• Preço das matérias-primas plásticas;

• Vida útil de produtos plásticos;

• Custos de manutenção de produtos plásticos.

No processo de seleção real, algumas resinas têm propriedades muito semelhantes, dificultando a escolha. Qual escolher é mais apropriado requer consideração multifacetada e pesagens repetidas antes que uma decisão possa ser tomada. tarefa e não há regras óbvias a seguir. Uma coisa a observar é que os dados de desempenho dos materiais plásticos citados em vários livros e publicações são medidos sob condições específicas, que podem diferir significativamente das condições reais de trabalho.

Etapas de seleção de materiais:

Ao se deparar com os desenhos de projeto de um produto a ser desenvolvido, a seleção do material deverá seguir os seguintes passos:

• Primeiro, determine se o produto pode ser fabricado com materiais plásticos;

• Segundo, se for determinado que materiais plásticos podem ser usados ​​na fabricação, então qual material plástico escolher se tornará o próximo fator a ser considerado.

Seleção de materiais plásticos com base na precisão do produto:

Variedades de materiais plásticos disponíveis com grau de precisão

1 Nenhum

2 Nenhum

3 PS, ABS, PMMA, PC, PSF, PPO, PF, AF, EP, UP, F4, UHMW, PE Plásticos reforçados com 30% GF (plásticos reforçados com 30% GF têm a mais alta precisão)

4 tipos de PA, poliéter clorado, HPVC, etc.

5 POM, PP, HDPE, etc.

6 SPVC, LDPE, LLDPE, etc.

Indicadores para medir a resistência ao calor de produtos plásticos:

Os indicadores comumente usados ​​são temperatura de deflexão térmica, temperatura de resistência ao calor Martin e ponto de amolecimento Vicat, sendo a temperatura de deflexão térmica a mais comumente usada.

Desempenho de resistência ao calor de plásticos comuns (não modificado):

Temperatura material da resistência térmica de Martin do ponto de amolecimento da temperatura de deflexão térmica de Vicat

HDPE 80°C 120°C -

PEBD 50°C 95°C -

EVA - 64°C -

PP 102℃ 110℃ -

PS 85℃ 105℃ -

PMMA 100℃ 120℃ -

PTFE 260°C 110°C -

ABS 86℃ 160℃ 75℃

PSF 185°C 180°C 150°C

POM 98°C 141°C 55°C

PC 134℃ 153℃ 112℃

PA6 58°C 180°C 48°C

PA66 60℃ 217℃ 50℃

PA1010 55°C 159°C 44°C

ANIMAL DE ESTIMAÇÃO 70°C - 80°C

PBT 66°C 177°C 49°C

PPS 240℃ - 102℃

PPO 172℃ - 110℃

PI 360℃ 300℃ -

LCP 315°C - -

Princípios para a seleção de plásticos resistentes ao calor:

• Considere o nível de resistência ao calor:

a.Atender aos requisitos de resistência ao calor sem escolher muito alto, pois pode aumentar os custos;

b.De preferência, use plásticos gerais modificados. Os plásticos resistentes ao calor pertencem principalmente a plásticos especiais, que são caros;

c. De preferência, use plásticos gerais com uma grande margem de modificação da resistência ao calor.

• Considere os fatores ambientais de resistência ao calor:

a.Resistência ao calor instantânea e de longo prazo;

b.Resistência ao calor seco e úmido;

c.Resistência à corrosão média;

d.Resistência ao calor sem oxigênio e sem oxigênio;

e.Resistência ao calor carregado e descarregado.

Modificação da resistência ao calor de plásticos:

Modificação de resistência ao calor preenchida:

A maioria das cargas minerais inorgânicas, exceto materiais orgânicos, podem melhorar significativamente a temperatura de resistência ao calor dos plásticos. As cargas resistentes ao calor comuns incluem: carbonato de cálcio, talco, sílica, mica, argila calcinada, alumina e amianto. Quanto maior o preenchimento, melhor será o efeito de modificação.

• Nanopreenchimentos:

• PA6 preenchido com 5% de nano montmorilonita, a temperatura de deflexão térmica pode ser elevada de 70°C a 150°C;

• PA6 preenchido com 10% de nano espuma do mar, a temperatura de deflexão térmica pode ser elevada de 70°C a 160°C;

• PA6 preenchido com 5% de mica sintética, a temperatura de deflexão térmica pode ser elevada de 70°C a 145°C.

• Enchimentos convencionais:

• PBT preenchido com 30% de talco, a temperatura de deflexão térmica pode ser elevada de 55°C a 150°C;

• PBT preenchido com 30% de mica, a temperatura de deflexão térmica pode ser elevada de 55°C a 162°C.

Modificação reforçada da resistência ao calor:

Aumentar a resistência ao calor dos plásticos por meio da modificação do reforço é ainda mais eficaz do que o enchimento. As fibras resistentes ao calor comuns incluem principalmente: fibra de amianto, fibra de vidro, fibra de carbono, bigodes e poli.

• Resina cristalina reforçada com 30% de fibra de vidro para modificação da resistência ao calor:

• A temperatura de deflexão térmica do PBT é elevada de 66°C para 210°C;

• A temperatura de deflexão térmica do PET é elevada de 98°C para 238°C;

• A temperatura de deflexão térmica do PP é elevada de 102°C para 149°C;

• A temperatura de deflexão térmica do HDPE é elevada de 49°C para 127°C;

• A temperatura de deflexão térmica do PA6 é elevada de 70°C para 215°C;

• A temperatura de deflexão térmica do PA66 foi elevada de 71°C para 255°C;

• A temperatura de deflexão térmica do POM é elevada de 110°C para 163°C;

• A temperatura de deflexão térmica do PEEK aumentou de 230°C para 310°C.

• Resina amorfa reforçada com 30% de fibra de vidro para modificação da resistência ao calor:

• A temperatura de deflexão térmica do PS é elevada de 93°C para 104°C;

• A temperatura de deflexão térmica do PC aumentou de 132°C para 143°C;

• A temperatura de deflexão térmica do AS é elevada de 90°C para 105°C;

• A temperatura de deflexão térmica do ABS foi elevada de 83°C para 110°C;

• A temperatura de deflexão térmica do PSF foi elevada de 174°C para 182°C;

• A temperatura de deflexão térmica do MPPO é aumentada de 130°C para 155°C.

Modificação de resistência ao calor de mistura de plástico

A mistura de plásticos para aumentar a resistência ao calor envolve a incorporação de resinas de alta resistência ao calor em resinas de baixa resistência ao calor, aumentando assim sua resistência ao calor. Embora a melhoria na resistência ao calor não seja tão significativa quanto a obtida pela adição de modificadores resistentes ao calor, a vantagem é que não afeta significativamente as propriedades originais do material, ao mesmo tempo que aumenta a resistência ao calor.

• ABS/PC:A temperatura de deflexão térmica pode ser aumentada de 93°C para 125°C;

• ABS/PSF(20%):A temperatura de deflexão térmica pode chegar a 115°C;

• HDPE/PC(20%):O ponto de amolecimento Vicat pode ser aumentado de 124°C para 146°C;

• PP/CaCo3/EP:A temperatura de deflexão térmica pode ser aumentada de 102°C a 150°C.

Modificação de resistência ao calor de reticulação plástica

A reticulação de plásticos para melhorar a resistência ao calor é comumente usada em tubos e cabos resistentes ao calor.

• HDPE:Após o tratamento de reticulação com silano, sua temperatura de deflexão térmica pode ser aumentada dos 70°C originais para 90-110°C;

• PVC:Após a reticulação, sua temperatura de deflexão térmica pode ser aumentada dos 65°C originais para 105°C.

Seleção Específica de Plásticos Transparentes

I. Materiais transparentes de uso diário:

• Filme transparente: A embalagem utiliza PE, PP, PS, PVC e PET, etc., a agricultura utiliza PE, PVC e PET, etc.;

• Folhas e painéis transparentes: Utilize PP, PVC, PET, PMMA e PC, etc.;

• Tubos transparentes: Utilizar PVC, PA, etc.;

• Garrafas transparentes: Use PVC, PET, PP, PS e PC, etc.

II.Materiais de Equipamentos de Iluminação:

Usado principalmente como abajures, PS comumente usado, PS modificado, AS, PMMA e PC.

III.Materiais de instrumentos ópticos:

• Corpos de lentes rígidas: Usam principalmente CR-39 e JD;

• Lentes de contato: Geralmente usam HEMA.

IV.Materiais semelhantes a vidro:

• Vidros automotivos: Geralmente utilizam PMMA e PC;

• Vidro arquitetônico: Geralmente utiliza PVF e PET.

V. Materiais de Energia Solar:

PMMA comumente usado, PC, GF-UP, FEP, PVF e SI, etc.

VI.Materiais de fibra óptica:

A camada central usa PMMA ou PC, e a camada de revestimento é um polímero de fluoro-olefina, tipo metacrilato de metila fluorado.

VII. Materiais do CD:

PC e PMMA comumente usados.

VIII.Materiais de Encapsulamento Transparentes:

PMMA, FEP, EVA, EMA, PVB, etc.

Seleção de materiais específicos para diferentes finalidades de caixas

• Caixas de TV:

• Tamanho pequeno:PP modificado;

• Tamanho médio: Ligas modificadas de PP, HIPS, ABS e PVC/ABS;

• Tamanho grande: ABS.

• Revestimentos internos e revestimentos de portas de refrigeradores:

• Geralmente usam placas HIPS, placas ABS e placas compostas HIPS/ABS;

• Atualmente, o ABS é o material principal, apenas os refrigeradores Haier utilizam HIPS modificados.

• Máquinas de lavar:

• As caçambas e tampas internas utilizam principalmente PP, uma pequena quantidade utiliza ligas de PVC/ABS.

• Ar Condicionado:

• Use ABS reforçado, AS, PP.

• Ventiladores Elétricos:

• Use ABS,AS,GPPS.

• Aspiradores de pó:

• Utilize ABS, HIPS, PP modificado.

• Ferro:

• Não resistente ao calor:PP modificado;

• Resistente ao calor: ABS, PC, PA, PBT, etc.

• Fornos de Microondas e Panelas de Arroz:

• Não resistente ao calor: PP e ABS modificados;

• Resistente ao calor: PES, PEEK, PPS, LCP, etc.

• Rádios, gravadores, gravadores de vídeo:

• Use ABS, HIPS, etc.

• Telefones:

• Use ABS, HIPS, PP modificado, PVC/ABS, etc.