Về các tính chất của nhựa

Vật liệu nhiệt dẻo có thể được chia thành hai loại chính: vô định hình và bán tinh thể. Các polyme vô định hình là các vật liệu vốn đã trong suốt và chủ yếu là các cấp độ không được tạo ra. Các polyme bán tinh thể là mờ đục và thường được pha trộn với một số chất phụ gia như sợi thủy tinh, khoáng chất và biến đổi tác động. Các polyme hiệu suất cực cao cung cấp một số tính chất vật liệu cao hơn trong lĩnh vực này và có thể là vô định hình hoặc bán tinh thể. Chúng thường được xác định bởi hiệu suất tổng thể vượt trội của chúng.

Thuộc tính tiêu biểu

Khi chọn một loại nhựa hiệu suất cao, điều quan trọng là phải hiểu bản chất của nhựa, tính chất của nó và các phương pháp thử nghiệm tương ứng. Chỉ với kiến ​​thức này, bạn mới có thể đánh giá các điểm mạnh và hạn chế của một loại nhựa cụ thể để xác định xem nó có đáp ứng các yêu cầu ứng dụng của bạn không. Các cuộc thảo luận sau đây sẽ giúp các kỹ sư thiết kế không quen thuộc với nhựa để hiểu và đánh giá cao tầm quan trọng của kiến ​​thức này trong quá trình lựa chọn vật liệu. Nó không nhằm mục đích đầy đủ và chỉ được dự định là một tài liệu tham khảo sơ bộ.

Tính chất nhiệt

Hiệu suất đáng tin cậy của một vật liệu ở nhiệt độ cao thường là một cân nhắc quan trọng cho các nhà thiết kế. Tính chất nhiệt cung cấp một điểm tham chiếu cho hai khía cạnh quan trọng của hiệu suất của vật liệu trong môi trường nhiệt độ cao. Khía cạnh đầu tiên là hiệu ứng làm mềm ngay lập tức mà nhiệt truyền đạt cho nhựa. Hiệu ứng này giới hạn nhiệt độ môi trường mà nhựa tiếp xúc, ngay cả khi chỉ trong một khoảng thời gian ngắn. Khía cạnh thứ hai là độ ổn định nhiệt dài hạn của vật liệu. Do việc tiếp xúc kéo dài với nhiệt độ cao dẫn đến sự xuống cấp của các tính chất vật liệu, điều cần thiết là phải hiểu tác động của môi trường nhiệt dài hạn đối với các tính chất vật liệu rất quan trọng trong ứng dụng của bạn.

Nhiệt độ độ lệch nhiệt (HDT) là thước đo tương đối về khả năng làm việc của nhựa dưới tải nhiệt độ cao. Ở nhiệt độ này và tải trọng 1,8 MPa, mẫu tạo ra một biến dạng cụ thể. Người ta thường chấp nhận rằng nhiệt độ làm việc tối đa phải dưới 5-10 độ so với nhiệt độ lệch nhiệt.

Chỉ số nhiệt tương đối (RTI) là một thước đo tương đối về khả năng tiếp tục làm việc ở nhiệt độ cao. Chỉ số được định nghĩa là nhiệt độ tại đó vật liệu giữ lại 50% các thuộc tính được chỉ định của nó sau 100.000 giờ tiếp xúc với không khí. Các giá trị của chỉ số nhiệt tương đối được đưa ra trong hướng dẫn này dựa trên khả năng duy trì độ bền kéo. Chỉ số nhiệt tương đối (RTI) có thể được sử dụng như một cơ sở bảo thủ khi xem xét nhiệt độ sử dụng liên tục tối đa. Đối với các ứng dụng cần ít thời gian hơn, các bảng dữ liệu có giá trị RTI trong 5.000 và 10.000 giờ có sẵn theo yêu cầu.

Nhiệt độ chuyển đổi thủy tinh (TG) là nhiệt độ mà tại đó sự thay đổi đáng kể tính chất polymer xảy ra và polymer biến đổi từ một thủy tinh thành trạng thái cao su. Đối với các polyme vô định hình, nhiệt độ này thường cao hơn khoảng 10∶ so với nhiệt độ độ lệch nhiệt (HDT) và thường được sử dụng làm giới hạn nhiệt độ trên để sử dụng ngắn hạn vật liệu. Các polyme bán tinh thể mất một số độ cứng của chúng khi chúng đạt đến nhiệt độ này, nhưng vẫn giữ được các đặc tính có thể bảo dưỡng của chúng dưới điểm nóng chảy của vật liệu.

Điểm nóng chảy (TM) là nhiệt độ mà các vùng tinh thể trong một polymer bán tinh thể làm mềm. Điểm nóng chảy thường đại diện cho nhiệt độ trên tuyệt đối mà tại đó một polymer bán tinh thể vẫn ở dạng rắn.

Tính chất cơ học

Vì hầu hết các ứng dụng sẽ ở một mức độ tải cơ học nào đó, điều quan trọng là phải hiểu những thay đổi xảy ra trong các vật liệu dưới ảnh hưởng của tải. Các kỹ sư thiết kế thường thay đổi khả năng mang tải hoặc biến dạng của một thành phần dưới tải trọng bằng cách thay đổi độ dày của mặt cắt ngang. Độ bền kéo có thể được đo bằng quá trình cố định một đầu của mẫu vật và tải nó ở một tốc độ cụ thể ở đầu kia cho đến khi mẫu vật hoặc phá vỡ.

Độ giãn dài là thước đo mức độ một mẫu vật có thể được kéo dài trước khi nó mang lại hoặc phá vỡ. Một độ giãn dài cao chỉ ra rằng vật liệu là khó khăn và dễ uốn. Một độ giãn dài thấp thường chỉ ra một vật liệu cứng và giòn. Các vật liệu gia cố bằng sợi thủy tinh thường thể hiện độ giãn dài thấp do bổ sung các sợi thủy tinh, do đó các giá trị độ giãn dài thấp không phải lúc nào cũng cho thấy độ giòn. Các mô đun uốn có thể được đo bằng cách tải giữa một mẫu vật được hỗ trợ bởi hai điểm. Mô đun này được định nghĩa là độ dốc của đường cong ứng suất/biến dạng và là một chỉ số hữu ích về độ cứng hoặc độ cứng.

Khi thực hiện so sánh vật liệu, độ bền kéo của vật liệu càng cao thì độ dày phần cần thiết nếu cùng một yêu cầu khả năng mang tải. Tương tự, mô đun uốn của vật liệu càng cao, độ dày phần cần thiết cho cùng một biến dạng. Đối với một số ứng dụng, mặt cắt ngang có thể đã là độ dày nhỏ nhất có thể do thực tiễn của quá trình ép phun và sức mạnh tương đối có thể không được xem xét. Khả năng chống va đập có thể được định nghĩa rộng rãi là khả năng của vật liệu chống vỡ khi bị đâm bởi một vật thể hoặc rơi xuống bề mặt cứng. Tác động của IZOD là phương pháp thử nghiệm phổ biến nhất để đánh giá tính chất này của vật liệu và có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các dải được Notched hoặc không được xác định.

Kết quả của bài kiểm tra tác động IZOD không được xác định cho một dấu hiệu tốt về khả năng chống tác động thực tế của vật liệu. Kết quả của NB chỉ ra rằng mẫu vật không bị hỏng trong các điều kiện thí nghiệm. Thử nghiệm tác động IZOD được ghi nhận được sử dụng để phát hiện xu hướng của vật liệu bị nứt khi bề mặt bị trầy xước hoặc được ghi nhận. Một vật liệu có giá trị IZOD không được đặt cao và giá trị IZOD có mức thấp cho thấy một vật liệu khó khăn với độ nhạy cao. Khi xem xét việc sử dụng loại vật liệu này, điều quan trọng là cho phép bán kính lớn nhất có thể ở tất cả các góc.

Tính chất điện

Hầu hết các loại nhựa là chất cách điện tốt. Các tính chất điện được liệt kê ở đây - cường độ điện môi, điện trở suất và điện trở suất - cung cấp thông tin cơ bản về khả năng của vật liệu hoạt động như một chất cách điện. Các loại vật liệu chứa một lượng lớn sợi carbon hoặc bột carbon thường không phù hợp với loại ứng dụng này. Khi thiết kế một phần nhựa có chức năng chính là cách điện điện, một số tính chất điện khác phải được xem xét trước khi một vật liệu cuối cùng được chọn.

Thuộc tính chung

Giảm cân là trình điều khiển chính cho nhiều ứng dụng trong đó nhựa được sử dụng thay cho kim loại. Trọng lượng riêng, mật độ của nhựa chia cho mật độ của nước, có thể được sử dụng để ước tính trọng lượng của một phần. Các vật liệu có trọng lực riêng thấp nhất sẽ tạo ra phần nhẹ nhất. Trọng lực cụ thể cũng ảnh hưởng đến chi phí vật liệu của một phần. Trên cơ sở mỗi đơn vị trọng lượng, nhiều bộ phận có thể được chế tạo từ vật liệu có trọng lượng riêng thấp hơn so với vật liệu có trọng lượng riêng cao hơn.

Hấp thụ nước có thể được đo bằng cách cân một phần trước và sau 24 giờ tiếp xúc với nước. Hấp thụ nước có thể gây ra những thay đổi về kích thước và tính chất của vật liệu, và các vật liệu khác nhau bị ảnh hưởng theo những cách khác nhau. Mặc dù sự hấp thụ nước thấp thường là mong muốn, nhưng cần chú ý đặc biệt đến ảnh hưởng của việc hấp thụ nước đối với các tính chất của vật liệu, thay vì chỉ xem xét lượng nước tuyệt đối rút ra.

Khả năng tương thích hóa học

Tiếp xúc với môi trường hóa học ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của vật liệu và đối với từng ứng dụng cụ thể, khả năng tương thích của vật liệu với các hóa chất trong môi trường của ứng dụng mà nó thuộc về được kiểm tra. Các lớp tương thích hóa học được liệt kê trong hướng dẫn này với hy vọng thiết lập một ý tưởng về loại hóa chất nào tương thích với các loại vật liệu nào và loại vật liệu nào chúng có thể không tương thích. Các lớp này được gán dựa trên phơi nhiễm kéo dài và một số vật liệu được xác định là các lớp thấp hơn có thể phù hợp cho các ứng dụng có thời gian phơi sáng ngắn hơn. Một số kết hợp hóa học/vật liệu được phân loại là vượt trội cũng có thể không phù hợp với một thuốc thử cụ thể, nhiệt độ, mức độ căng thẳng và sự kết hợp vật liệu.

Xử lý và sản xuất

Các thuộc tính được liệt kê ở đây minh họa phạm vi nhiệt độ xử lý cần thiết cho từng loại vật liệu. Dữ liệu nhiệt độ tan chảy và khuôn có thể hỗ trợ lựa chọn thiết bị xử lý. Các giá trị co ngót đúc được liệt kê bằng

Phương pháp kiểm tra tiêu chuẩn và có thể không liên quan đến một số phần cụ thể. Tuy nhiên, giá trị này có giá trị trong các so sánh vật liệu để giúp xác định xem một khuôn được sử dụng để đúc một vật liệu có thể được sử dụng để đúc một vật liệu khác và tạo ra một phần có cùng kích thước.

Tốc độ dòng chảy được sử dụng để mô tả nhựa vô định hình của chúng ta và các giá trị này phản ánh mức độ dễ dàng của vật liệu. Khi so sánh tốc độ dòng chảy của nhựa vô định hình được cung cấp bởi các nhà sản xuất khác, điều quan trọng là phải xác định liệu nhiệt độ và tải được sử dụng trong các thử nghiệm của họ có phù hợp với các thử nghiệm được sử dụng bởi chúng tôi hay không. Chúng tôi đã liệt kê quá trình xử lý điển hình của từng loại sản phẩm trong mỗi dòng sản phẩm. Hầu hết các sản phẩm của chúng tôi được xử lý bằng cách ép phun, nhưng một số loại tấm, hồ sơ và các hình dạng khác có thể được xử lý bằng cách đùn. Tấm đùn có thể được thermoformed. Sản xuất lớp phủ và phim có thể được thực hiện bằng các phương pháp xử lý giải pháp.