1耐熱性選擇材料時要考慮的關鍵因素之一是材料的耐熱性。一般來說,如果要增加材料的最高工作溫度,則需要增加成本。添加填料可以大大提高材料的硬度和熱變形溫度。而且,對于高性能和特殊聚合物,添加玻璃纖維可以大大降低成本。因此,聚合物中玻璃纖維的填充通常用于替代金屬。通常用于代替金屬的玻璃纖維填充聚合物的最高工作溫度和熱變形溫度的比較:▲填充30%玻璃纖維的聚合物的最高工作溫度和熱變形溫度。在高性能材料中添加碳纖維可以使材料的硬度和熱變形溫度大幅增加。與填充玻璃纖維相比,填充碳纖維具有以下優點:●更高的硬度●更低的密度●良好的導電性●良好的摩擦性能由于這些原因,碳纖維經常用于汽車的燃料輸送管線和燃料系統。。與塑料相比,2種硬度金屬的最大優點之一是它們具有高硬度(平均值比塑料高8倍)。然而,在許多實際應用中,不需要如此高的硬度,并且如果需要,可以通過柔性設計,骨架增強和低密度來補充。在許多情況下,硬度也是關鍵性能。填料和纖維的影響添加填料和纖維可以大大提高材料的硬度。當表面外觀不是主要問題時,由于其高性價比,經常使用玻璃纖維。然而,玻璃纖維會導致材料的各向異性,降低其加工性并易于磨損。當你需要注意產品的外觀時,可以添加一些礦石填料,如碳酸鈣,滑石粉,硅灰石,云母都是不錯的選擇。然而,材料的硬度和熱變形溫度遠低于填充玻璃纖維的材料。對于更高等級的產品,碳纖維可以用作填料,這可以使材料具有非常高的硬度。碳纖維填充的其他優點包括:•電導率•優異的摩擦性能•低密度下圖比較了常用于替代金屬(未填充和填充30%玻璃纖維)的聚合物的硬度。填充有玻璃纖維的高結晶度聚合物的彎曲模量高于10GPa:聚丁二醇酯PBT,聚甲醛POM,聚乙二醇酯PET,聚苯硫醚PPS,聚醚醚酮PEEK,液晶樹脂LCP。在這些材料中,液晶樹脂LCP具有最高的硬度和最高的各向異性。3抗沖擊性在許多實際應用中,抗沖擊性是關鍵性能。圖1比較了未取代的金屬聚合物(未填充和填充有30%玻璃纖維)在室溫下的沖擊性能。在這些材料中,聚碳酸酯PC及其混合物:聚碳酸酯PC/ABS樹脂和聚碳酸酯PC/聚丁二醇酯PBT對未填充材料具有高抗沖擊性。當連續工作溫度不超過100-120°C時,這些材料是一個很好的選擇。對于填充有更高硬度的玻璃纖維的材料,液晶聚合物LCP表現出優異的性能。沖擊性能的影響改性劑添加改性劑可以大大提高許多脆性聚合物材料的韌性。聚合物的韌性由其自身,抗沖改性劑的量和分散在基質中的改性劑的質量決定。但是,在所有情況下,您必須結合硬度,耐化學性和可加工性來降低抗撕裂性。自潤滑和耐磨塑料替代金屬的一個有前景的領域是摩擦應用。例如,齒輪,泵轉子,發動機部件,制動部件,滑動部件等。在這個領域,塑料具有以下優點:●設計靈活●重量輕●無潤滑和自潤滑●降低噪音因為這些緊急應用需要低動態摩擦和良好的耐磨性為了避免接觸界面產生熱量,必須遵循以下幾點:●避免機械性能下降●盡量減少材料磨損●避免平滑。只有少數材料具有良好的自潤滑性能。而且耐磨性因此,這些材料本身的性能通常不能滿足行業的要求,因此,摩擦材料往往含有分層填料,硅油和一些聚合物,PTFE是常用的商品。聚合物。在某些情況下,最終材料的選擇還取決于操作溫度,硬度或耐化學性。下圖比較了通常用于替代金屬的聚合物材料的硬度和熱變形溫度。通常用于降低材料摩擦系數的組分是:石墨,氧化鉬,聚四氟乙烯PTFE,硅油或高分子量硅氧烷。添加碳纖維也是一個不錯的選擇,特別是對于需要非常高硬度的應用。添加碳纖維潤滑系統(聚四氟乙烯PTFE和硅樹脂或無機硅)將導致具有相對低的動態摩擦系數的材料。5在某些應用中的耐化學性,如發動機零件,泵零件,進料輸送線,高性能管道和配件,這些材料都能承受惡劣的工作條件,在高溫下仍然要抵抗許多化學試劑,這是必要的長期保持其機械性能和尺寸穩定性。在許多情況下,具有較高玻璃化轉變溫度(Tg)的半結晶聚合物提供最佳成本和耐化學性。在這些半結晶聚合物中,例如含氟聚合物,聚苯硫醚PPS,聚醚醚酮PEEK,液晶聚合物LCP是優異的選擇,特別是為了在高溫下保持良好的耐化學性。場合。與半結晶聚合物相比,無定形聚合物通常具有突出的耐化學性,特別是對于有機溶劑,烴和燃料?？箾_改性劑為了滿足工業要求,許多聚合物含有抗沖改性劑。在大多數情況下,在工程塑料或高性能聚合物中添加抗沖改性劑將大大減少它。對燃料,碳氫化合物和其他有機溶劑的耐受性。但是,沖擊性能也限制了某些材料在某些應用中的應用。一個很好的例子是聚苯硫醚PPS,它在高溫下具有優異的耐化學性,但其沖擊性能偏向中等和低。6抗紫外線輻射當產品持續暴露在紫外線下或室外使用時,這些材料需要具有優異的抗紫外線輻射性能。諸如汽車,運輸車輛,照明設備等的這些應用需要優異的耐候性。根據一般規則解決聚合物的抗紫外線輻射性是不完全的,因為它在很大程度上取決于材料的化學結構和特殊的老化機理。含有雙鍵的聚合物通常對紫外光(例如ABS樹脂)更敏感。下圖比較了常用替代金屬聚合物的抗紫外線輻射性能。在許多情況下,用于UV輻射的材料含有UV穩定劑或炭黑?？箾_改性劑與無支撐基質相比,抗沖改性劑的添加通常對紫外線輻射的抵抗力較低。對于含有雙鍵的聚合物(例如三聚體)的抗沖改性劑,該規則更準確。乙丙橡膠EPDM,抗沖改性劑MBS樹脂,丁二烯-苯乙烯共聚物SBS樹脂。酸和基團的影響酸和基團的影響來自聚合過程,添加劑,填料和外部環境(如化學工廠)的分解,這對材料的耐候性產生負面影響。聚合物如聚碳酸酯或聚酰胺中的少量或痕量的基團(氫氧化鈉,胺)也對材料的耐候性產生不利影響。這些基團通?？蓪е迈ソ粨Q反應,導致聚合物老化和變黃。聚碳酸酯中任何痕量的ppm級鈉都足以極大地影響材料的顏色穩定性,水解穩定性和最終老化性能。由于這些原因,必須認真對待聚合物的純度和添加劑的純度,并且它們是在改善材料的耐候性時要考慮的重要因素。7伽馬射線性能在某些特殊情況下,材料經常暴露于伽馬射線,這在某些醫療應用中通常需要常規滅菌。通常,含有雙鍵或大量脂族單元的材料不具有良好的抗γ射線性。例如,一些對γ射線耐受性差的材料,如:ABS樹脂,聚甲醛POM,聚丙烯PP......在醫療應用中,如手術工具,牙科工具,過濾裝置等,這些材料都是應該的具有良好的耐水性,耐蒸汽性和良好的耐化學性。對于需要高要求的應用,某些材料,如PSU,PPSU,PEEK,LCP,PEI,是最佳選擇。對于要求較低的應用,聚碳酸酯是物有所值的。下圖比較了取代傳統金屬材料的各種塑料的抗伽馬能力。
