材料的選擇不僅要保證塑料制品的功能和性能,還要考慮加工生產、成本和供應。
1. 加工性能方面 熔體流動速率、熔融溫度(結晶型聚合物為熔點)、加工溫度范圍(分別列出注射和擠出加工)、注射模塑的壓力、固液態的壓縮比、線性的模塑成型收縮率。
2. 力學性能方面 拉伸強度、斷裂伸長率、拉伸屈服應力、壓縮強度(斷裂或屈服)、拉伸模量、彎曲模量(分別在22oC、92 oC、120 oC和150 oC)、帶缺口懸臂式沖擊強度、硬度。
3. 熱性方面 線膨脹系數、熱變形溫度(1.82Mpa和0.45Mpa)、熱導率、比熱熔。
4. 物理性能方面 密度、吸水率(24h)、介電強度(短時升壓)。
現代塑料制品設計還需要塑料熔體的流變曲線,各種溫度下的蠕變曲線和疲勞曲線等。
材料的性能測試是規定的試樣在標準的實驗條件下進行。實驗試樣與塑料制品的形狀和尺寸有很大差異。材料經加工后,絕大多數的塑料件的性能比原始材料低。因此,所選擇材料性能要比塑料件的性能高,應該乘以安全系數。
另外,一定使用期限的塑料制品的性能存在老化變質現象。各種環境條件下塑料件的性能下降因素必須考慮。如塑料件在低溫下受到沖擊,比原材料的抗沖性能下降w%。倘若受到化學試劑的侵蝕,性能又會下降x%,受紫外線輻射影響,又損失y%的性能。由于振動疲勞又會損失z%性能。因此塑料件在工作壽命期限內,有w%+x%+y%+z%的總老化損失。此總損失在10%之內被評估為優良的工作環境。損失30%-40%是差的不耐用塑件。老化總損失大于40%是不允許的制品設計。
根據工藝安全系數和老化損失系數處理分析,可提出塑料件對原材料性能的數據表。然后對照選用塑料材料品種乃至品級。材料的選擇大致有四個步驟。
1. 提出塑料件所需性能項目
除了加工性能、力學性能、熱性能和物理性能外,還有實現各種功能的專項性能。如包裝用制品,需提出透明性、抗化學腐蝕,對氣體和液體的滲透性。食品包裝還要有食用無害要求。室內的日用塑料件應有阻燃性能要求。而室外用品又必須又耐候性等各項抗老化性能。電工塑料件有各種絕緣性能要求。對注射模塑成型制品,應有熔體流動、固化收縮和脫模等有關性能要求。
2. 提出對原材料性能項目的zui低數值清單
3. 初步選定一批候選材料
不必將材料手冊所列從頭至尾逐一考慮。可憑生產經驗,以對材料品種的性能先進性和成本的了解,開列所考慮材料的清單,然后淘汰一批。
4. 由專門的性能和材料成本最終選定材料
如果兩種材料收縮率相近,必要時可用成型模具試射兩個塑件進行分析比較。現有的各種塑料件樣品所用材料的對照參考,也能啟發幫助選擇。另一種情況,沒有適用商品供應的塑料品種時,可以專門配制復合材料。對聚合物添加填料、兩種聚合物的混合,都有可能獲得所需的改性塑料。但塑料改性需較大投資和專業技術。
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