Despre proprietățile materialelor plastice

Materialele termoplastice pot fi împărțite în două categorii principale: amorfe și semi-cristaline. Polimerii amorfi sunt materiale care sunt în mod inerent transparente și care sunt predominant grade nerealizate. Polimerii semi-cristalini sunt opace și sunt de obicei amestecați cu anumiți aditivi, cum ar fi fibre de sticlă, minerale și modificatori de impact. Polimerii de performanță ultra-înaltă oferă unele dintre proprietățile materiale mai mari pe câmp și pot fi amorfe sau semi-cristalin. Ele sunt adesea definite de performanțele lor generale superioare.

proprietati tipice

Atunci când selectați un plastic de înaltă performanță, este important să înțelegeți natura plasticului, proprietățile sale și metodele de testare corespunzătoare. Numai cu aceste cunoștințe, veți putea evalua punctele forte și limitările unei anumite rășini pentru a determina dacă îndeplinește cerințele dvs. de aplicație. Următoarea discuție va ajuta la proiectarea inginerilor care nu sunt familiarizați cu materialele plastice să înțeleagă și să aprecieze importanța acestor cunoștințe în procesul de selecție a materialelor. Nu este destinat să fie exhaustiv și este destinat doar ca referință preliminară.

Proprietati termice

Performanța fiabilă a unui material la temperaturi ridicate este adesea o considerație esențială pentru proiectanți. Proprietățile termice oferă un punct de referință pentru două aspecte importante ale performanței unui material într -un mediu de temperatură ridicată. Primul aspect este efectul de înmuiere imediată pe care căldura o transmite materialelor plastice. Acest efect limitează temperatura ambiantă la care este expus plasticul, chiar dacă numai pentru o perioadă scurtă de timp. Al doilea aspect este stabilitatea termică pe termen lung a materialului. Deoarece expunerea prelungită la temperaturi ridicate are ca rezultat o degradare a proprietăților materiale, este esențial să înțelegem efectele mediilor termice pe termen lung asupra proprietăților materiale care sunt critice în aplicația dvs.

Temperatura de deviere a căldurii (HDT) este o măsură relativă a capacității unui plastic de a lucra sub sarcini de temperatură ridicată. La această temperatură și o sarcină de 1,8 MPa, eșantionul produce o deformare specifică. În general, este acceptat faptul că temperatura maximă de lucru trebuie să fie cu 5-10 grade sub temperatura de deviere a căldurii.

Indicele termic relativ (RTI) este o măsură relativă a capacității unui plastic de a continua să lucreze la temperaturi ridicate. Indicele este definit ca o temperatură la care un material păstrează 50% din proprietățile specificate după 100.000 de ore de expunere la aer. Valorile indicelui termic relativ prezentat în acest manual se bazează pe păstrarea rezistenței la tracțiune. Indicele termic relativ (RTI) poate fi utilizat ca bază conservatoare atunci când se ia în considerare temperaturile maxime de utilizare continuă. Pentru cererile care necesită mai puțin timp, la cerere sunt disponibile fișe de date cu valori RTI pentru 5.000 și 10.000 ore.

Temperatura de tranziție a sticlei (TG) este temperatura la care are loc o modificare semnificativă a proprietăților polimerului, iar polimerul se transformă de la o stare de sticlă la o stare de cauciuc. Pentru polimerii amorfi, această temperatură este, în general, cu aproximativ 10∶ mai mare decât temperatura de deviere a căldurii (HDT) și este de obicei utilizată ca limită de temperatură superioară pentru utilizarea pe termen scurt a materialului. Polimerii semi-cristalini își pierd o parte din rigiditatea lor atunci când ating această temperatură, dar își păstrează proprietățile funcționale sub punctul de topire al materialului.

Punctul de topire (TM) este temperatura la care regiunile cristaline dintr-un polimer semi-cristalin se înmoaie. Punctul de topire reprezintă de obicei temperatura superioară absolută la care un polimer semi-cristalin rămâne în formă solidă.

Proprietăți mecanice

Deoarece majoritatea aplicațiilor vor fi sub un anumit grad de încărcare mecanică, este important să înțelegem schimbările care apar în materiale sub influența încărcăturii. Inginerii de proiectare schimbă adesea capacitatea de transport a sarcinii sau deformarea unei componente sub sarcină prin variația grosimii secțiunii transversale. Rezistența la tracțiune poate fi măsurată prin procesul de fixare a unui capăt al unui eșantion și încărcarea acestuia la o viteză specifică la celălalt capăt până când eșantionul produce sau rupe.

Alungirea este o măsură a cât de mult poate fi întins un eșantion înainte de a produce sau de a se rupe. O alungire ridicată indică faptul că materialul este dur și ductil. O alungire scăzută indică de obicei un material rigid și fragil. Materialele armate cu fibre de sticlă prezintă, în general, o alungire scăzută datorită adăugării de fibre de sticlă, astfel valorile de alungire scăzute nu indică întotdeauna fragilitatea. Modulul de flexiune poate fi măsurat prin încărcarea mijlocului unui eșantion susținut de două puncte. Acest modul este definit ca panta curbei de stres/tulpină și este un indicator util al rigidității sau durității.

Atunci când faceți comparații de materiale, cu cât este mai mare rezistența la tracțiune a unui material, cu atât este mai mică grosimea necesară a secțiunii dacă sunt îndeplinite aceleași cerințe de capacitate de transport. În mod similar, cu cât modulul flexibil este mai mare al unui material, cu atât este mai mică grosimea necesară a secțiunii pentru aceeași deformare. Pentru unele aplicații, secțiunea transversală poate fi deja cea mai mică grosime posibilă, având în vedere practicile procesului de modelare prin injecție, iar puterea relativă poate să nu fie o considerație. Rezistența la impact poate fi definită pe scară largă ca capacitatea unui material de a rezista la rupere atunci când este lovit de un obiect sau aruncat pe o suprafață dură. Impactul IZOD este cea mai frecventă metodă de testare pentru evaluarea acestei proprietăți a unui material și poate fi efectuată folosind benzi notificate sau nefolosite.

Rezultatele testului de impact IZOD nefolosit oferă o bună indicație a rezistenței reale de impact a materialului. Un rezultat al NB indică faptul că eșantionul nu s -a rupt în condiții experimentale. Testul de impact IZOD notat este utilizat pentru a detecta tendința unui material de a crăpa atunci când suprafața este zgâriată sau notată. Un material cu o valoare IZOD mare care nu este înconjurată și o valoare IZOD scăzută indică un material dur, cu sensibilitate ridicată. Atunci când aveți în vedere utilizarea acestui tip de material, este important să permiteți cea mai mare rază posibilă la toate colțurile.

Proprietăți electrice

Majoritatea materialelor plastice sunt izolatoare electrice bune. Proprietățile electrice enumerate aici - rezistență dielectrică, rezistență la volum și rezistivitate a suprafeței - oferă informații de bază despre capacitatea unui material de a acționa ca un izolator electric. Gradele de materiale care conțin cantități mari de fibre de carbon sau pulbere de carbon nu sunt în general potrivite pentru acest tip de aplicație. Atunci când proiectați o parte din plastic a cărei funcție principală este izolația electrică, o serie de alte proprietăți electrice trebuie luate în considerare înainte ca un material să fie în cele din urmă selectat.

Proprietăți generale

Reducerea greutății este principalul motor pentru multe aplicații în care sunt utilizate materiale plastice în locul metalelor. Gravitatea specifică, densitatea rășinii împărțită la densitatea apei, poate fi utilizată pentru a estima greutatea unei părți. Materialul cu cea mai mică gravitate specifică va produce partea cea mai ușoară. Gravitatea specifică afectează, de asemenea, costul material al unei părți. Pe o bază de greutate pe unitate, mai multe părți pot fi construite dintr -un material cu o gravitate specifică mai mică decât dintr -un material cu o gravitate specifică mai mare.

Absorbția apei poate fi măsurată prin cântărirea unei părți înainte și după 24 de ore de expunere la apă. Absorbția apei poate provoca modificări ale dimensiunilor și proprietăților unui material, iar diferite materiale sunt afectate în moduri diferite. În timp ce absorbția scăzută a apei este în general de dorit, ar trebui să se acorde o atenție specială efectului absorbției apei asupra proprietăților materialului, mai degrabă decât să ia în considerare cantitatea absolută de apă trasă.

Compatibilitatea chimică

Expunerea la medii chimice afectează performanța de lucru a materialelor, iar pentru fiecare aplicație specifică, se testează compatibilitatea materialului cu substanțele chimice din mediul în care aparține că acesta aparține. Gradele de compatibilitate chimică sunt listate în acest manual în speranța de a stabili o idee despre ce tipuri de substanțe chimice sunt compatibile cu ce tipuri de materiale și cu ce tipuri de materiale pot fi incompatibile. Aceste grade sunt alocate pe baza unei expuneri prelungite, iar unele materiale definite ca grade inferioare pot fi potrivite pentru aplicațiile cu timpi de expunere mai scurte. Unele combinații chimice/materiale care sunt clasificate ca superioare nu pot fi, de asemenea, potrivite pentru un anumit reactiv, temperatură, nivel de stres și combinație de materiale.

Prelucrare și fabricație

Proprietățile enumerate aici ilustrează gama de temperaturi de procesare necesare pentru fiecare tip de material. Datele de temperatură de topire și mucegai pot ajuta la selectarea echipamentelor de procesare. Valorile de contracție de modelare enumerate au fost obținute de

Metode de testare standard și este posibil să nu fie relevante pentru unele părți specifice. Cu toate acestea, această valoare este valoroasă în comparații de materiale pentru a ajuta la determinarea dacă o matriță folosită pentru a modela un material poate fi utilizată pentru a modela un alt material și pentru a face o parte din aceeași dimensiune.

Fluxurile de topire sunt utilizate pentru a caracteriza materialele noastre plastice amorfe, iar aceste valori reflectă cât de ușor curge materialul. Atunci când comparați debitul de topire a materialelor plastice amorfe oferite de alți producători, este important să se stabilească dacă temperaturile și încărcăturile utilizate în testele lor sunt în concordanță cu cele utilizate de noi. Am enumerat procesarea tipică a fiecărui tip de produs din fiecare linie de produse. Majoritatea produselor noastre sunt procesate prin modelarea prin injecție, dar unele clase de foi, profiluri și alte forme pot fi procesate prin extrudare. Foile extrudate pot fi termoformate. Producerea acoperirilor și a filmelor se poate face prin metode de procesare a soluțiilor.