机械基础 - 材料（注塑材料）

POM

  • 聚甲醛(POM)，又名缩醛树脂、聚氧化亚甲基，聚缩醛，是热塑性结晶性高分子聚合物，被誉为“超钢”或者“赛钢”

  • 均聚甲醛：Delrin

    • 美国杜邦公司

    • 均聚物材料具有很好的延展强度、抗疲劳强度，但不易加工

  • 共聚甲醛：Celcon

    • 美国塞拉尼斯公司

    • 共聚物材料具有很好的热稳定、化学稳定性且易于加工

  • 基本性能：

    • 是一种半透明白色物料
    • 耐疲劳强度高
    • 耐磨性好
    • 吸水率低
    • 表面硬度大，刚性好
    • 尺寸稳定性好，产品的尺寸精度高
    • 滑动性好

  • 热性能：

    • 具有较高的热变形温度

  • 电性能：

    • 电绝缘性较好

  • 防火性能：

    UL94V-0：UL94标准中最高的阻燃等级，V-0：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在10秒内熄灭，不能有燃烧物掉下

    • 其氧指数(LOI)为 15%，较易燃烧，因此难于达到 UL94V-0 的阻燃等级

  • 耐候性：

    耐候性是指塑料制品因受到阳光照射，温度变化，风吹雨淋等外界条件的影响，而出现的褪色，变色，龟裂，粉化和强度下降等一系列老化的现象。其中紫外线照射是促使塑料老化的关键因素

    • 共聚甲醛的耐候性能优于均聚甲醛
    • 抗热老化性能优良

  • 耐水解性：

    • 优良的耐水解性能，可在 80℃热水中长期使用
  1. 干燥：树脂本身的吸湿性很小，因此并不一定需要干燥，但成型时如含水量大于0.1%,则需进行干燥，也有利于避免出现模垢现象，但对于一些填充品级，如碳纤维填充，导电品级，则必须进行干燥，干燥条件为 80-90℃，3~4 小时
  2. 回收利用：可以使用再生材料。回收料即使 100%使用 10 次，其物性都基本上不会发生变化，但颜色会有所变化，原则上是 25-30%的回收料与 75-70%的新料混合使用
  3. 热稳定性：在 210℃的温度下停留 60 分钟后再进行成型，成型出来的制品的拉伸强度几乎没有什么变化。具有良好的热稳定性
  4. 注射机台：用普通注射成型，合模力>成型品的投影面积 x40-60MPa
  5. 料筒容量：产品重量一般为料筒容量的 40-80%
  6. 喷嘴与闭锁系统：可用开放式喷嘴，但为了防止流涎，最好选用闭锁式喷嘴
  7. 螺杆：用标准型螺杆即可，压缩比 2.8-3.0:1，长径比：18-22:1
  8. 料筒温度：树脂的熔点约 165℃，实际成型时的最佳温度是 190-210℃，最好是200-210℃
  9. 模具温度： 标准模具温度是 60-80℃，根据成型品的特性，表面状态、使用中尺寸的变化、成型周期等要求不同，需要调节模具温度。有时为降低成型周期，将模具温度设定在 30-40℃，但容易留下残留应变及得不到好的外观
  10. 注射压力：应考虑树脂的流动性，收缩性，成型品的物性等进行设定。一般为 98MPa以上。保压压力为 49-98MPa
  11. 注射速度： 一般在 5-50mm/s，但应考虑成型品的形状、壁厚、质量要求、流道粗细、浇口尺寸等因素进行设定
  12. 背压：为了计量稳定化及防止发生注嘴的滴料现象，建议背压设定为 0.5-1.0MPa
  13. 螺杆转速：一般以 100-150rpm 为宜
  14. 成型收缩率：成型收缩率较大，可高达 2-3.5%
  15. 二次加工：可进行雕刻，攻丝，压入，金属嵌件，切削等二次加工

POM参数参考

POM制造商及品牌

  • PTFE（聚四氟乙烯）：可在原材料基础上提高耐磨性（特氟龙是一个特定品牌名字，由杜邦公司生产和销售）
  • GF（玻璃纤维）：增加材料强度、耐温

PA66

PA：尼龙，化学名：聚酰胺；66：尼龙66分子式：—[NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO]n—第一个6表示二元胺的碳原子数,第二个6表示二元酸的碳原子数

  • 聚己二酰己二胺，俗称尼龙-66，是一种热塑性树脂
  • 本色为半透明乳白色
  • 为提高PA66机械性能，常加入各种改性剂，如玻璃纤维
  • 鉴别：用PA66与盐酸在110℃加热4小时，有少量的白色已二酸结晶沉淀析出，PA6没有 ；燃烧法：蓝色火焰

如PA66 GF30，PA66 GF35；GF表示玻璃纤维，30表示玻璃纤维含量，玻纤含量越高，材料硬度越高，塑性越低，缩水率越小

  • 吸湿性：
    • PA66塑料在成型后仍然具有吸湿性，其程度主要取决于材料的组成、壁厚以及环境条件
  • 收缩率：
    • PA66的收缩率在1%~2%之间，加入玻璃纤维添加剂可以将收缩率降低到0.2%~1%
  • 粘度：
    • 对温度变化很敏感，粘性较低，流动性好
  • 干燥： 85℃的热空气中干燥处理。如果湿度大于0.2%，还需要进行105℃，12小时的真空干燥
  • 熔化温度 ：260~290℃。对玻璃添加剂的产品为275~280℃。熔化温度应避免高于300℃
  • 模具温度： 建议80℃。模具温度将影响结晶度，而结晶度将影响产品的物理特性。对于薄壁塑件，如果使用低于40C的模具温度，则塑件的结晶度将随着时间而变化，为了保持塑件的几何稳定性，需要进行退火处理
  • 注射压力：通常在750~1250bar，取决于材料和产品设计
  • 注射速度：高速（对于增强型材料应稍低一些）

  • 密度：1.3-1.4g/cm³

  • 颜色：普通为黑色

  • 高强度

  • 短期耐温可以达到250度，长期耐温150-160度
  • 耐水解
  • 耐磨
  • 抗拉伸
  • 收缩率：0.4~0.7%

PBT

  • 聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）
  • 乳白色半透明到不透明、半结晶型热塑性聚酯

如PA66 GF30，PA66 GF35；GF表示玻璃纤维，30表示玻璃纤维含量，玻纤含量越高，材料硬度越高，塑性越低，缩水率越小

  • 密度：是1.30~1.31 g/cm³

  • 高耐热性

  • 不耐强酸、强碱，能耐有机溶剂，
  • 可燃，高温下分解
  • 高韧性
  • 耐疲劳性
  • 自润滑
  • 低摩擦系数
  • 耐候性
  • 吸水率低，仅为0.1%
  • 熔点为224℃
  • PBT+30%GF长期使用温度就是130-140度
工艺条件
  • 干燥处理：这种材料在高温下很容易水解，因此加工前的干燥处理是很重要的。在空气中的干燥条件为120℃，6~8小时，或者150℃，2~4小时。湿度必须小于0.03%。如果用吸湿干燥器干燥，建议条件为150℃，2.5小时
  • 熔化温度：225~275℃，建议温度：250℃
  • 模具温度：对于未增强型的材料为40~60℃。要很好地设计模具的冷却腔道以减小塑件的弯曲。热量的散失一定要快而均匀。建议模具冷却腔道的直径为12mm
  • 注射压力：中等（最大到1500bar）
  • 注射速度：应使用尽可能快的注射速度（因为PBT的凝固很快）

PA6

尼龙6分子式—[NH—（CH2）5—CO]n— 单体含有6个碳,6用来区别别的聚合物

  • 微黄半透明材料
  • 鉴别：用PA6与盐酸在110℃加热4小时，没有少量白色己二酸结晶沉淀析出 ，燃烧法：蓝底黄火焰，烧植物味
  • 熔点：215~225℃

  • 密度：1.13g/cm³

  • 热塑性好

  • 轻质
  • 耐化学品好

  • 耐久性好

  • 机械强度较高，但低于PA66

  • 抗冲击和柔性高于PA66
  • 干燥：由于PA6很容易吸收水分，因此加工前的干燥特别要注意。如果材料是用防水材料包装供应的，则容器应保持密闭。如果湿度大于0.2%，建议在80C以上的热空气中干燥16小时。如果材料已经在空气中暴露超过8小时，建议进行105℃，8小时以上的真空烘干
  • 熔化温度：230~280℃，对于增强品种为250~280℃
  • 模具温度：80~90℃。模具温度很显著地影响结晶度，而结晶度又影响着塑件的机械特性。对于结构部件来说结晶度很重要，因此建议模具温度为80~90℃。对于薄壁的，流程较长的塑件也建议施用较高的模具温度。增大模具温度可以提高塑件的强度和刚度，但却降低了韧性。如果壁厚大于3mm，建议使用20~40C的低温模具。对于玻璃增强材料模具温度应大于80℃
  • 注射压力：一般在750~1250bar之间（取决于材料和产品设计）
  • 注射速度：高速（对增强型材料要稍微降低）
  • MD30（矿纤维含量30%）：降低材料翘曲

PET

  • 聚对苯二甲酸乙二酯
  • 由美国杜邦公司在1953年最早实现工业生产
  • PET塑料为无色具有一定光泽的透明物质（无定形），或不透明乳白色物质（结晶性）
  • 密度分别为1.30～1.33g/cm3、1.33～1.38g/cm3

EPTFE

  • 膨体聚四氟乙烯