1耐热性选择材料时要考虑的关键因素之一是材料的耐热性。一般来说,如果要增加材料的最高工作温度,则需要增加成本。添加填料可以大大提高材料的硬度和热变形温度。而且,对于高性能和特殊聚合物,添加玻璃纤维可以大大降低成本。因此,聚合物中玻璃纤维的填充通常用于替代金属。通常用于代替金属的玻璃纤维填充聚合物的最高工作温度和热变形温度的比较:▲填充30%玻璃纤维的聚合物的最高工作温度和热变形温度。在高性能材料中添加碳纤维可以使材料的硬度和热变形温度大幅增加。与填充玻璃纤维相比,填充碳纤维具有以下优点:●更高的硬度●更低的密度●良好的导电性●良好的摩擦性能由于这些原因,碳纤维经常用于汽车的燃料输送管线和燃料系统。。与塑料相比,2种硬度金属的最大优点之一是它们具有高硬度(平均值比塑料高8倍)。然而,在许多实际应用中,不需要如此高的硬度,并且如果需要,可以通过柔性设计,骨架增强和低密度来补充。在许多情况下,硬度也是关键性能。填料和纤维的影响添加填料和纤维可以大大提高材料的硬度。当表面外观不是主要问题时,由于其高性价比,经常使用玻璃纤维。然而,玻璃纤维会导致材料的各向异性,降低其加工性并易于磨损。当你需要注意产品的外观时,可以添加一些矿石填料,如碳酸钙,滑石粉,硅灰石,云母都是不错的选择。然而,材料的硬度和热变形温度远低于填充玻璃纤维的材料。对于更高等级的产品,碳纤维可以用作填料,这可以使材料具有非常高的硬度。碳纤维填充的其他优点包括:•电导率•优异的摩擦性能•低密度下图比较了常用于替代金属(未填充和填充30%玻璃纤维)的聚合物的硬度。填充有玻璃纤维的高结晶度聚合物的弯曲模量高于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,液晶树脂LCP。在这些材料中,液晶树脂LCP具有最高的硬度和最高的各向异性。3抗冲击性在许多实际应用中,抗冲击性是关键性能。图1比较了未取代的金属聚合物(未填充和填充有30%玻璃纤维)在室温下的冲击性能。在这些材料中,聚碳酸酯PC及其混合物:聚碳酸酯PC/ABS树脂和聚碳酸酯PC/聚丁二醇酯PBT对未填充材料具有高抗冲击性。当连续工作温度不超过100-120°C时,这些材料是一个很好的选择。对于填充有更高硬度的玻璃纤维的材料,液晶聚合物LCP表现出优异的性能。冲击性能的影响改性剂添加改性剂可以大大提高许多脆性聚合物材料的韧性。聚合物的韧性由其自身,抗冲改性剂的量和分散在基质中的改性剂的质量决定。但是,在所有情况下,您必须结合硬度,耐化学性和可加工性来降低抗撕裂性。自润滑和耐磨塑料替代金属的一个有前景的领域是摩擦应用。例如,齿轮,泵转子,发动机部件,制动部件,滑动部件等。在这个领域,塑料具有以下优点:●设计灵活●重量轻●无润滑和自润滑●降低噪音因为这些紧急应用需要低动态摩擦和良好的耐磨性为了避免接触界面产生热量,必须遵循以下几点:●避免机械性能下降●尽量减少材料磨损●避免平滑。只有少数材料具有良好的自润滑性能。而且耐磨性因此,这些材料本身的性能通常不能满足行业的要求,因此,摩擦材料往往含有分层填料,硅油和一些聚合物,PTFE是常用的商品。聚合物。在某些情况下,最终材料的选择还取决于操作温度,硬度或耐化学性。下图比较了通常用于替代金属的聚合物材料的硬度和热变形温度。通常用于降低材料摩擦系数的组分是:石墨,氧化钼,聚四氟乙烯PTFE,硅油或高分子量硅氧烷。添加碳纤维也是一个不错的选择,特别是对于需要非常高硬度的应用。添加碳纤维润滑系统(聚四氟乙烯PTFE和硅树脂或无机硅)将导致具有相对低的动态摩擦系数的材料。5在某些应用中的耐化学性,如发动机零件,泵零件,进料输送线,高性能管道和配件,这些材料都能承受恶劣的工作条件,在高温下仍然要抵抗许多化学试剂,这是必要的长期保持其机械性能和尺寸稳定性。在许多情况下,具有较高玻璃化转变温度(Tg)的半结晶聚合物提供最佳成本和耐化学性。在这些半结晶聚合物中,例如含氟聚合物,聚苯硫醚PPS,聚醚醚酮PEEK,液晶聚合物LCP是优异的选择,特别是为了在高温下保持良好的耐化学性。场合。与半结晶聚合物相比,无定形聚合物通常具有突出的耐化学性,特别是对于有机溶剂,烃和燃料。抗冲改性剂为了满足工业要求,许多聚合物含有抗冲改性剂。在大多数情况下,在工程塑料或高性能聚合物中添加抗冲改性剂将大大减少它。对燃料,碳氢化合物和其他有机溶剂的耐受性。但是,冲击性能也限制了某些材料在某些应用中的应用。一个很好的例子是聚苯硫醚PPS,它在高温下具有优异的耐化学性,但其冲击性能偏向中等和低。6抗紫外线辐射当产品持续暴露在紫外线下或室外使用时,这些材料需要具有优异的抗紫外线辐射性能。诸如汽车,运输车辆,照明设备等的这些应用需要优异的耐候性。根据一般规则解决聚合物的抗紫外线辐射性是不完全的,因为它在很大程度上取决于材料的化学结构和特殊的老化机理。含有双键的聚合物通常对紫外光(例如ABS树脂)更敏感。下图比较了常用替代金属聚合物的抗紫外线辐射性能。在许多情况下,用于UV辐射的材料含有UV稳定剂或炭黑。抗冲改性剂与无支撑基质相比,抗冲改性剂的添加通常对紫外线辐射的抵抗力较低。对于含有双键的聚合物(例如三聚体)的抗冲改性剂,该规则更准确。乙丙橡胶EPDM,抗冲改性剂MBS树脂,丁二烯-苯乙烯共聚物SBS树脂。酸和基团的影响酸和基团的影响来自聚合过程,添加剂,填料和外部环境(如化学工厂)的分解,这对材料的耐候性产生负面影响。聚合物如聚碳酸酯或聚酰胺中的少量或痕量的基团(氢氧化钠,胺)也对材料的耐候性产生不利影响。这些基团通常可导致酯交换反应,导致聚合物老化和变黄。聚碳酸酯中任何痕量的ppm级钠都足以极大地影响材料的颜色稳定性,水解稳定性和最终老化性能。由于这些原因,必须认真对待聚合物的纯度和添加剂的纯度,并且它们是在改善材料的耐候性时要考虑的重要因素。7伽马射线性能在某些特殊情况下,材料经常暴露于伽马射线,这在某些医疗应用中通常需要常规灭菌。通常,含有双键或大量脂族单元的材料不具有良好的抗γ射线性。例如,一些对γ射线耐受性差的材料,如:ABS树脂,聚甲醛POM,聚丙烯PP......在医疗应用中,如手术工具,牙科工具,过滤装置等,这些材料都是应该的具有良好的耐水性,耐蒸汽性和良好的耐化学性。对于需要高要求的应用,某些材料,如PSU,PPSU,PEEK,LCP,PEI,是最佳选择。对于要求较低的应用,聚碳酸酯是物有所值的。下图比较了取代传统金属材料的各种塑料的抗伽马能力。
