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基础知识之按塑料应用范围选材

  

(1)制造容器、外壳、盖、导管的塑料 。
  这类制品一般不要求承载很大负荷,但要求有良好甚至优良的冲击强度和硬度、良好的或适中的拉伸强度和尺寸稳定性,以及良好的外观和耐环境性,并要求材料的价格适中。对另有特殊性能要求的应专门考虑。如果采用金属制造时,一般是采用钢板、型钢、铸铝或冲切铝、轻合金或压铸金属。这些材料强度较高,刚硬度也好。但是,当遇到下列情况和要求时,采用塑料更为合适。
  a.必须防止共振而且要求传声小;
  b.要求有一定的弹性变形以防止由于偶然碰撞而引起的凹痕;
  c.制品形状复杂,用金属加工工艺生产有困难;
  d.制品不希望后加工;
  e.要求制品整体电绝缘(或部分绝缘)和绝热,或整体着色或要求透明、半透明;
  f.要求耐腐蚀和耐湿气,不生锈;
  考虑以上的特点、比较适宜的材料见表(待补充)所示。有时,一种材料不能满足要求,往往需要塑料和其它材料复合,例如需要控制蠕变或挠曲变形或特别耐磨耗时,可把带螺纹的金属嵌件嵌入塑料件中,如果要求结构壳体能经受碰撞和粗用时,可考虑采用金属和塑料的复合板或在金属表面上复合塑料。
  (2)低摩擦应用方面的塑料
  这类应用要求的材料需具有低的摩擦系数甚至无润滑时摩擦系数也低,耐磨蚀性好,并具有适中至良好的形稳性、耐热性和耐腐蚀性。以往采用铜锑锡合金、青铜、铸铁、预润滑的木材、石墨等。但是,当遇到下列情况和要求时,采用塑料更为合适。
   a.有腐蚀或磨耗;
   b.加工时,润滑剂会污染产品;
   c.组件必须在高于或低于普通润滑剂的适用温度下工作;
   d.要求无保养操作;
   e.用塑料可避免复杂的润滑体系;
   f.迫切要求减重时;
   g. 要求电绝缘;
   h. 要求减弱声响、噪音;
   I. 要求尽量减少擦伤和刻痕;
   j.体系高负荷、低速运行会挤出普通润滑剂;
   k. 滑粘性不适宜时。
  根据上述要求,作为轴承减摩零件的合适塑料见表(待补充)所示。但是,当工作温度长期超过260℃或有很大的径向负荷、止推负荷时,或是需要连续高速运转,以及长期时间内要求轴的偏斜极小或要求轴的磨损先于轴承的磨损时,应考虑用其它材料。有时(尤其是遇到下列情况)可考虑用塑料和其它材料组合,如:a.需要尽快散发热量,b.要求蠕变极小;c.仅用塑料不能承受太高负荷,等等。
  (3)用作重应力机械零件的材料(如齿轮、凸轮、齿条、联轴节、辊子等)
   这类应用要求材料的机械强度高、尤其要求具有高的弯曲、拉伸和冲击强度,在升高温度时仍具有良好的耐疲劳性和稳定性,机械加工性良好,尺寸稳定、能模塑成型精密公差 制品。以往是采用铸铁、钢、黄铜等,但是,当遇到下列情况和要求时,考虑用塑料更为合适。
   a.迫切要求减重;
   b.使用环境砂尘多,有磨蚀和腐蚀;
   c.尽量减小声响或振动;
   d.希望有综合效能。
  根据上述要求,比较合适的塑料见表(有待补充)所示。但是,如果要求承受重负荷、工作温度高、以及迫切要求降低材料成本时。应考虑用其它材料。如果要求高耐冲击、耐弯曲而且要求成本低时,可以考虑采用塑料与其它材料(如金属)组成的结构复合材料。
  (4)用作化工设备的塑料和耐热塑料
   这类应用要求材料耐化学腐蚀、吸湿性小有的还要求耐高低温,具有一般到良好的机械强度。以往是采用不锈钢、钦、铌、和其它贵金属。但是当遇到下列情况和要求时,可考虑用塑料更为合适。
   a.特别要求耐腐蚀,而不锈钢又不能满足要求;
   b. 要求既耐腐蚀又耐磨损;
   c.迫切要求降低成本或延长化工设备的使用寿命;
   d.要求减少保养,便于维修;
   e.要求绝热,隔热以及耐瞬时高温或烧蚀(为了选材方便,也可将耐热塑料另分一类)
  根据上述的要求,比较合适的塑料见表(有待补充)。此外,还有不饱和聚酯玻璃钢用于大型手糊制品;酚醛或改性酚醛塑料用于耐高温、耐烧蚀、或既耐热又要求具有较高强度的制品。但是,如果要求的机械强度不高,工作温度长期超过290℃,而且在高低温变动范围很宽的情况下要求尺寸稳定性良好时,应考虑新型复合材料或用其它材料。如果工作条件要求强度很高,而且要有极好的耐腐蚀性,或者要求在升高温度下极耐腐蚀,或者需要借助塑料在高温下慢慢烧蚀来保护金属免受损坏,则可考虑用塑料和其它材料组成的复合材料( 如石墨、耐热树脂与填料或石棉、碳纤、Si02纤维等组成的复合材料)。
  (5)用作电气结构零件的塑料
   这类应用要求材料在低至中频下电绝缘性优良,具有高的强度和抗冲击性能,良好的耐疲劳性和耐热性,在升高温度情况下,尺寸稳定性良好。以往是用陶瓷、玻璃或云母,但是,当遇到下列情况和要求时,考虑用塑料更为合适。
   a.有冲击负荷;
   b.迫切要求减重;
   c.尺寸精度要求较严格,陶瓷、玻璃等无机绝缘材料加工达不到要求时;
   d.要求制造形状复杂的导体-绝缘体组合成整体的制品或零件(如印刷电路、集流环组件、灌封或封嵌件等)。
  根据上述的要求,比较合适的塑料见表(待补充)此外,还有聚酯(PETP、PBTP)、氟塑料、聚苯醚、聚砜、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、酚醚树脂(xylok-新型酚醚树脂。聚对二甲苯也是较好的绝缘材料。作为一般绝缘材料还可采用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯可用于制造一般电线电缆绝缘。其中聚碳酸酯用于要求高冲击强度的透明零件;浇铸环氧或模塑料可包封电子和电气元件。适用于要求对环境有很大抗耐能力的场合。组合电器组件的包封可以用有机硅橡胶和环氧组合封来获得更佳的性能;模塑的环氧用于在宽广的温度范围内要求尺寸稳定的零件;三聚氰胺甲醛塑料用于要求具有较大硬度的零件;有机硅聚合物用于要求耐高温的场合;氨基塑料用于要求价格低廉的场合;酚醛层压材料用于冲切和模冲零件等等。但是,如果工作温度极高,或压缩负荷很高时,应考虑用其它材料。
  (6)用作透光零件、透明板和模型的塑料这类透明或带色的半透明材料要求透光性良好,具有良好至优良的二次成型性和成型加工性,不易碎(耐冲击)、并有一般至良好的拉伸强度。过去大多数采用玻璃,但是玻璃存在一些缺点,特别是不能满足下列使用要求:
   a.制品要求耐冲击、耐振动、不易击碎;
   b.要求具有一定的可弯的性;
   c.要求有更高的比强度;
   d.材料必须是天然半透明而不应通过表面处理来达到半透明;
   e.要求易于成型形状复杂的制品;等等。
  根据上述的要求,比较合适的塑料见表(待补充)其中丙烯酸酯类塑料推荐作一般应用,特别适用于光学、装饰和室外应用。浇铸的丙烯酸酪板料,具有较高的强度和透明性,可制造中、低精度透镜,挤压成型用的丙烯酸酯塑料价格较低(尤其是制造薄的制品),并且有较好的二次成型性;在透明塑料中聚碳酸酯具有很高的强度,可制作透明的面罩、防护眼镜或防护板。乙酸丁酸纤维素具有优良的耐冲击性,并可深延成型;透明聚氯乙烯具有很佳的二次成型性和印刷适应性;乙酸纤维素塑料可用作可弯曲的透明板和防护板;中等抗冲击的聚苯乙烯和硬质聚氯乙烯塑料是价格低廉的透明和半透明材料;聚苯乙烯可制作价格很低的模塑透明部件。烯丙基二甘醇酯树脂(CR-39)是目前光学上主要使用的热固性塑料,其透明性,耐磨性,抗冲击性及耐化学性都很好,采用表面镀膜或涂有机硅酮膜来提高其表面硬度和耐磨性,能连续耐100℃,短期内耐150℃。但尚有吸湿性较大等问题,目前主要用于制作镜片。但是,如果要求制品具有极好的耐化学性或者要求适应高的工作温度,或在工作条件下有磨损,在宽广的温度范围内要求有极好的尺寸稳定性,则应考虑对塑料进行表面处理或采用其它材料。随着新材料的不断出现,选材表也要不断补充修改,以利于提高制品质量、降低成本。如轴承、轴瓦等低摩擦材料,以前一直使用布基酚醛层压品,但近年来则采用尼龙和聚甲醛,要求摩擦系数更小和全耐热时可即含氛塑料粉末或纤维的聚甲醛或聚酰亚胺。

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