随着热成型技术的发展,在日常生活及工业生产中随处可见热成型产品的应用,从航天科技、医疗卫生、新能源光伏、工业自动化到人工智能等领域,正所谓上天入海、无所不能,那么针对不同行业,不同使用场景,我们应该如何选择不同的材料呢,今天从如下几点阐述供大家参考。
一、 吸塑材料力学性能:
· 弹性模量是指材料在弹性变形阶段的应力-应变比值(单位:GPa)。
· 高弹性模量材料如PC刚性高,适用于做防爆盾牌、防爆灯罩(用于监狱)成型后不易变形。改装车内饰氛围灯罩大多也用PC材料,根据光源颜色选用不同颜色的PC,且可以做成不同的雾度和透光率。
· 低弹性模量材料如PP更易拉伸,适合复杂形状成型。
· 拉伸强度是材料断裂前能承受的最大拉伸应力。
· 强度细分:屈服强度(材料开始塑性变形的临界点)
· 断裂强度(材料最终断裂时的应力)。
· 材料强度决定材料用途:高拉伸强度材料如ABS适合用于汽车内、外饰件,适合与PMMA\PC\ASA共挤多层片材。潮湿的ABS在成型前要进行预加热烘干,白色ABS过度加热会变黄,边料适用二次利用,其加热和冷却时间基本与新品相同,只是拉伸性和蒸发性不如新品。
· 低强度材料如PS需避免高应力应用,可对PS进行植绒、金属电镀和导电处理。
· 断裂伸长率指材料断裂时的应变百分比,映延展性。
· 高伸长率如PP可达500%适合做高拉伸产品,PP属于半结晶材料,透明度较差呈乳白色。化学性能良好,使用用于医疗类托盘。电绝缘性良好适用能源电池包保护罩。可添加填充物,比如滑石粉、碳酸钙、碳酸镁,以改善强度。还可以添加短玻璃纤维增强,保持抗冲击度的同时改善强度。借助添加剂改善其刚度、抗紫外线、阻燃性、抗静电等
· 低伸长率(如PS仅2-3%)易脆裂,仅适合浅成型。
· 材料抵抗突然冲击的能力
料的冲击强度排序(由高到低):
· 工程塑料:PC(聚碳酸酯)、PC/ABS合金、改性PPO等,具有优异的抗冲击性,尤其PC的缺口冲击强度可达60-80 kJ/m²。
· 韧性材料:HDPE、PP(尤其是共聚型)、增韧PVC,耐冲击但低温下可能变脆。
· 脆性材料:PS、普通PVC、PLA(生物降解材料),冲击强度低,需改性或添加增韧剂(如HIPS通过橡胶粒子增韧)。
· 斜度过渡:避免急剧成品厚度变化,减少材料应力集中点
· 圆角设计:内角半径≥材料厚度,降低缺口效应。
· 增强结构:肋条、波浪纹设计可分散冲击能量。
· 材料抵抗弯曲断裂的能力(单位:MPa)。
常用材料的弯曲强度典型值(由高到低):
· 高刚性工程塑料:
o PEEK(弯曲强度≥170 MPa):航空航天、医疗高温部件。
o PC(聚碳酸酯)(90-110 MPa):兼具高冲击与弯曲强度,适合结构件。
o GF增强材料(如30%玻纤PA6,弯曲强度≥200 MPa):通过纤维提升刚性。
· 通用塑料:
o ABS(60-70 MPa):平衡强度与成型性,用于产品外壳
o HIPS(30-50 MPa):低强度,适合包装类托盘
o PP(25-40 MPa):可通过玻纤或矿物填充提升至80 MPa以上。
关键差异:
· 结晶性材料(如PP、PE)弯曲强度通常低于非晶材料(如PC、PS),但可通过双向拉伸提升其强度
· 填充改性:玻纤、碳酸钙等,但强度、刚性、韧性会有变化。
· 加强筋布局:平行于受力方向的加强筋可提升抗弯刚度,比如无人扫地车,增强产品受外力冲击性能
· 避免应力集中:
o 圆角半径≥1.5倍厚度(如ABS件拐角R≥2mm);
o 孔位边缘加厚或设计凸台,减小应力表现
· 复合结构:多层共挤(如PP/EVOH/PP)兼顾强度与功能性。
·
二、 吸塑材料的化学稳定性:
1.耐化学腐蚀性
· 定义材料抵抗酸、碱、溶剂、油脂等化学物质侵蚀的能力。
· PP易氧化,需添加稳定剂,耐酸碱性较强。PC不耐酸碱性,添加UV剂耐候性较强,碱性环境易开裂。
· 定义材料在潮湿或高温高湿环境中抵抗水分子降解的能力。高结晶材料(如HDPE、PP)吸水率低(<0.01%),水分难以渗透至内部,水解风险小。PET高温高湿易水解
· 定义:材料在高温或紫外线照射下抵抗氧气老化的能力。
· 抗氧化添加剂(如PP中添加BHT)。
· 不饱和键含量:PVC(含氯原子)比PE更易氧化,PVC是所有塑料中有最为优良的防扩散性(阻隔性良好),但因其50%是氯环保系数较差,多应用于食品工业包装(德国大多用PET替代)。化学稳定性强,耐酸碱、油脂、酒精、汽油,不耐苯酮酯类。
· 定义材料在户外环境中抵抗紫外线、雨水、温度变化的综合能力。
· 改进措施:添加UV稳定剂(如碳黑、受阻胺类),选用耐候材料(如ASA优于ABS),ASA属性类似ABS,但其出色的耐光性和耐候性,户外场景使用较多,比如车顶帐篷、通信基站外罩。ASA耐低浓度酸碱液,不耐有机溶剂和浓缩酸液。
5 迁移性与析出
· 定义材料中小分子添加剂(如塑化剂、稳定剂)向接触介质(如食品、药品)的迁移倾向。由于食品包装要求耐油脂,无迁移,大多选择PET、PP材料。PET俗称涤纶,有透明度高的APET用于制作可乐瓶,有晶体含量高的CPET多用于制作托盘。
以上是我对于热成型材料的浅显认知,后续再从热成型产品的二次加工及热成型工艺要求条件两个方面与大家再做交流。