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| 常用塑料的主要参数 [2025/08/15 11:05] – admin | 常用塑料的主要参数 [2025/08/15 11:49] (当前版本) – admin | ||
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| ====常用塑料的主要参数==== | ====常用塑料的主要参数==== | ||
| 塑料性能包括物理性能、机械性能、热性能、耐化学性能、电性能、抗辐射性能及成型加工性能。这里主要介绍塑料机械性能、电气性能和适用的范围。不同的应用，需求也不同，选用时需要根据需求，确定所用塑料的关键参数。 | 塑料性能包括物理性能、机械性能、热性能、耐化学性能、电性能、抗辐射性能及成型加工性能。这里主要介绍塑料机械性能、电气性能和适用的范围。不同的应用，需求也不同，选用时需要根据需求，确定所用塑料的关键参数。 | ||
| - | - 机械性能 | + | ==== 1. 机械性能 |
| - | - 密度 | + | ===1.1 |
| - | - 收缩率 | + | 塑料的密度一般在 0.9～2.0g/ |
| - | - 弯曲模量 | + | ===1.2 收缩率=== |
| - | - 蠕变 | + | |
| - | - 应力松弛 | + | |
| - | - 热变形温度 | + | |
| - | - 玻璃化转变温度 | + | |
| - | - 电气性能 | + | |
| - | - 加工特性 | + | |
| - | - 塑料的检验 | + | |
| - | | + | |
| - | 塑料的密度一般在 0.9～2.0g/ | + | |
| 热塑性塑料的特性是加热后膨胀，冷却后收缩。塑料件的收缩主要发生在从模具中取出塑件时。例如 ABS 的收缩率为 0.4%～0.8%，如取 0.6%的话，就是说如果模具的型腔是 1 000mm，注塑后，塑件的外形只有 994mm，缩短了 6mm。所以收缩率主要是一个工艺参数，是模具设计人员要考虑的问题。 | 热塑性塑料的特性是加热后膨胀，冷却后收缩。塑料件的收缩主要发生在从模具中取出塑件时。例如 ABS 的收缩率为 0.4%～0.8%，如取 0.6%的话，就是说如果模具的型腔是 1 000mm，注塑后，塑件的外形只有 994mm，缩短了 6mm。所以收缩率主要是一个工艺参数，是模具设计人员要考虑的问题。 | ||
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| 另外，注射压力对零件成型时的收缩率影响较大，特别是模具充填结束后的保压压力。在一般情况下，压力较大时，成型材料的密度会稍大，取出后零件的收缩率就较小。有经验表明，同样的模具和材料，对 500g 的零件，由于注射压力的变化，零件重量最大可相差 10～30g。 | 另外，注射压力对零件成型时的收缩率影响较大，特别是模具充填结束后的保压压力。在一般情况下，压力较大时，成型材料的密度会稍大，取出后零件的收缩率就较小。有经验表明，同样的模具和材料，对 500g 的零件，由于注射压力的变化，零件重量最大可相差 10～30g。 | ||
| - | | + | ===1.3 |
| - | | + | 弯曲模量（Bending Modulus，Flexural Modulus）是指材料在弹性极限内抵抗弯曲变形的能力，单位为 N/m2 或 Pa。由于塑料在机械性能上与金属最大的区别是弯曲模量相差大，易变形，所以结构件的设计要特别关注这个参数。在塑料零件常用的卡扣连接中，弯曲模量也是重要的设计依据。材料的弯曲模量越大，表示材料越不易变形，做出的零件刚度就越好。 |
| + | ===1.4 蠕变=== | ||
| + | 蠕变（Creep）是指在恒定的温度、湿度、外力条件下，塑料形变随加载时间延长而增大，其强度也随之降低，当外力去除后，其形变仅有部分恢复的现象。由于塑料是粘弹性物质，其蠕变远较金属严重。蠕变常会导致塑料零件的长期可靠性失效，这是在材料选择和零件设计中要注意的问题。 | ||
| + | ===1.5 应力松弛== | ||
| + | 应力松弛（Stress Relaxation）是指在应变固定条件下，应力随时间的延长而下降的现象。产生这种现象的主要原因是塑料的蠕变。应力松弛通常是对一个固定的结构而言。 | ||
| + | ===1.6 热变形温度=== | ||
| + | 塑料的热变形温度（Heat Deflection Temperature，HDT）是指对塑料试样施加一定的负荷，以一定的速度升温，当达到规定形变时所对应的温度，它是塑料的短期耐热性指标。 | ||
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| + | 塑料的热变形温度测试有专门的标准，如国家标准 GB/T 1633—2000《热塑性塑料维卡软化温度（VST）的测定》、GB/ | ||
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| + | 塑料的热变形温度对于在高温下工作的产品显得特别重要，同时电子产品的高温、高湿试验也是对塑料零件的考验。塑料的热变形会导致零件位移产品功能失效，如微动开关和按键的失效、壳体的缝隙、传动的不灵活等故障。所以选择塑料时，要使塑料的热变形温度高于工作和试验温度 10℃以上。常用塑料的热变形温度如表 3-2 所示。 | ||
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| + | 表 3-2常用塑料的热变形温度 | ||
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| + | ===1.7 玻璃化转变温度=== | ||
| + | 玻璃化转变温度（Glass Transition Temperature）特指无定型塑料（也包括结晶型塑料中的非结晶部分）由高弹性态转变为玻璃态的温度，通常用 Tg 表示，是塑料的一种重要的工艺指标。当塑料到达玻璃化转变温度时，其弹性模量、密度、比热、硬度、介电常数和介电损耗等均发生突变，形成这些物理量随温度变化的曲线，其突变处的温度就是玻璃化转变温度 Tg。结晶型塑料则没有玻璃化转变温度，它到达一定高温即熔化。 | ||
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| + | 温度低于 Tg 时，塑料的大分子和链段都不能运动，处于脆性玻璃态，形变很小，只能进行车、铣、刨等加工。温度高于 Tg 时，塑料的链段开始运动，呈现柔软而富有弹性的高强态。此时可进行牵伸和热成型。塑料板材在做折弯时，需要在高于 Tg 的温度下进行，这样才能保持折弯后的形状不变。温度高于流动温度（Tf）时，塑料大分子发生相对运动而具有流动性并产生塑性形变，此时可对其进行挤出、注射、压制和压延成型及焊接加工。 | ||
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| + | 对通用的塑料添加玻纤等成分可以提高玻璃化转变温度，对通用的塑料添加增塑剂等成分可以降低玻璃化转变温度。 | ||
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| + | 一般来说，玻璃化转变温度高的塑料，软化点和热变形温度也相应高。按国家标准规定的测试方法，同种塑料的玻璃化转变温度高于热变形温度。 | ||
| + | ====2. 电气性能==== | ||
| + | 塑料一般是绝缘的材料，但是在大电流、高电压或高频状态下它也可以传播一定电能。下面的电气性能是塑料的主要指标，它们有一定的关联性，所以一般塑料的性能表中仅给出其中的 1～2 个电气参数。塑料电气性能指标的测试方法均有相应的国家和国际标准。 | ||
| + | ===2.1 介电强度=== | ||
| + | 介电强度（Dielectric Strength）是指给塑料施加电压后，当电压超过某一基线值时，通过塑料的电流急剧增加，塑料的介电性能被破坏，这种现象称为电介质击穿，这时的电压称为击穿电压，相应的电场强度称为介电强度，单位为 kV/ | ||
| + | ===2.2 介电常数=== | ||
| + | 介电常数（Dielectric Constant）是以某塑料为介质时的电容与以真空为介质的电容之比，又称电容率或相对电容率，是表征介质储电能力大小的一个物理量，常用 ε 表示。介电常数愈小，材料的绝缘性愈好。空气的介电常数为 1.000 6，而水的介电常数特别大，10℃时水的介电常数为 83.83。在印制板的基材和高速电路接插件壳体中介电常数是重要的参数。 | ||
| + | ===2.3 介电损耗=== | ||
| + | 介电损耗（Dielectric Loss）是表征塑料材料在交流电场下能量损耗的一个参数，是外施电压与通过试样的电流之间相角的余角正切。在印制板的基材和高速电路接插件壳体中介电损耗也是重要的参数。 | ||
| + | ===2.4 电阻和电阻率=== | ||
| + | 电阻（Resistance）是物质中阻碍电荷流动的物理量，即电阻值，单位为欧姆（W）。物体的电阻值等于其两端电压与通过电流的比值。电阻率（Resistivity）是指单位长度、单位截 | ||
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| + | 面的物质的电阻值，单位是欧姆·米（W·m）。在接插件中应用塑料时，特别是采用塑料制作高速电路接插件壳体时，电阻和电阻率是重要的参数。 | ||
| + | ===2.5 耐电弧性=== | ||
| + | 耐电弧性（Arc Resistance）是表征塑料对电弧、电火花的抵抗能力的指标。绝缘材料表面经受电弧作用而不破坏的能力称为耐电弧性，通常用电弧焰在材料表面燃烧，引起材料表面碳化所需的时间表示。电弧有高压小电流和低压大电流之分，试验时是记取材料在电弧作用下产生破坏的时间。塑料在交流插头和插座等条件下的应用是重点要考虑的情况。 | ||
| + | ====3. 加工特性==== | ||
| + | ===3.1 流动性=== | ||
| + | 塑料在一定温度与压力下填充模具型腔的能力称为流动性。各种塑料的流动性差别很大，过大的流动性和过小的流动性都不好。塑料的流动性太好易造成模塑时溢料，零件会产生“飞边”（零件边缘多余的料），如聚丙烯塑料。塑料的流动性过小则模腔填充不足，零件不易成型，造成需要很大的成型压力才可以注满模腔，如含玻纤聚砜塑料。所以选用塑料必须考虑其流动性并且与塑件形状相匹配。 | ||
| + | ===3.2 混合特性=== | ||
| + | 有些塑料可以混合使用，比如 ABS 和 PC；有些塑料不可以混用，如 ABS 和 PS。塑料的混合有一门专业的理论和技术。两种塑料能否混合使用，取决于塑料的溶解度、结晶、极化和氢链等。即使是可以混合使用的塑料，其比例组成也是有要求的，超过一定比例，反而相容性不好。在近百种塑料中能混合使用的塑料也就十几种。将不能混合的塑料混合使用会导致零件的表面粗糙、脱皮和分层现象。这些知识对判断塑料件的质量会有很大作用。 | ||
| + | ===3.3 回料=== | ||
| + | 将已注射成型的塑料再粉碎后重复使用称为回料。重复使用，塑料的性能会降低：每重复一次，材料的机械性能就降低一个幅度，根据回料的多少，机械性能会降低 10%～30%。回料后最大的变化是塑料的脆化。其次，加回料注射的零件，颜色会加深、发暗，收缩率会变小，注塑时的流动性变差。 | ||
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| + | 对塑料零件，回料是不可避免的，它包括塑料模具的浇口、浇道、试模废料。通常透明塑料件是不允许用任何回料的，因为有色差和脆化现象。 | ||
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| + | 一般机械性能要求高的零件，只能在塑料中加少量的第一次注射产生的浇口、浇道、试模回料，比例在 5%以内。多余的回料可以用在要求不高的零件上，比例也不应超过 15%。那些用比例很高的回料生产的零件质量是不能保证的。 | ||
| + | ====4. 塑料的检验==== | ||
| + | ===4.1 检验标准=== | ||
| + | 由于塑料的材料为粒子，所以专业的检验首先是从批量供货的塑料中按标准制备试样（如果使用供应商提供的试样，则不能保证试样材料与其批量供货的材料的一致性），然后才能实施各种必要的检验。根据塑料应用时常发生的技术问题，塑料的检验标准可以选择如下标准中的一个或多个执行，也可以使用采购、供应双方共同协商认可的标准。 GB/T 17037.3—2003《塑料、热塑性塑料材料注塑试样的制备》 GB/T 1033—1986《塑料密度和相对密度试验方法》GB/ | ||
| + | ===4.2 何时需要检验=== | ||
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| + | 通常选用塑料时是以制造商提供的规格书和检验报告来确定一种材料可否使用。在供应商的材料成分、制造工艺有所变化时需要制造商预先提供新的检测报告。 | ||
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| + | 在产品使用过程中发现质量问题时，若初判与材料的质量有关，可以选择必要的项目进行检验。如果自己公司的条件不具备，可以用参与的方式利用制造商的设备检验。更独立的检验可以委托第三方，以保证检验的客观性。 | ||
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