Selección del material plástico

En el panorama industrial actual en rápida evolución, los materiales plásticos se han convertido en un componente indispensable debido a su rendimiento superior y su amplia gama de aplicaciones. No sólo son omnipresentes en la vida cotidiana, sino que también desempeñan un papel crucial en numerosos campos, como las industrias de alta tecnología, equipos médicos, fabricación de automóviles, aeroespacial y más. Con el avance continuo de la ciencia de los materiales, la variedad y el rendimiento de los materiales plásticos aumentan cada vez más, lo que presenta a los ingenieros y diseñadores más opciones y desafíos. Cómo seleccionar el material plástico más adecuado entre una multitud de opciones para una aplicación específica se ha convertido en un tema complejo pero crítico. Este artículo tiene como objetivo proporcionar una guía completa para ayudar a los lectores a comprender las propiedades básicas de los materiales plásticos, las técnicas de procesamiento, los requisitos de rendimiento, y cómo impactan el rendimiento y el costo del producto final. Analizaremos las características químicas y físicas de diversos materiales plásticos, analizaremos su rendimiento en diferentes condiciones ambientales y de aplicación y ofreceremos consejos prácticos de selección. Al profundizar en el proceso de selección de materiales plásticos, esperamos ayudar a los lectores a tomar decisiones informadas durante la fase de diseño y desarrollo del producto, garantizando la confiabilidad, durabilidad y eficiencia económica de los productos. Siguiendo este prefacio, nos embarcaremos en un viaje en el mundo de los materiales plásticos, explorando sus secretos y aprendiendo cómo aplicar este conocimiento al diseño práctico de productos. Si usted es un ingeniero experimentado o un recién llegado al campo de la ciencia de materiales, esperamos que este artículo le proporcione información valiosa e inspiración. Comencemos juntos este viaje para descubrir los misterios de la selección de materiales plásticos.

Selección de material plástico

Hasta la fecha, se han informado más de diez mil tipos de resinas, miles de las cuales se han producido industrialmente. La selección de materiales plásticos implica elegir una variedad apropiada entre la amplia gama de tipos de resina. A primera vista, la multitud de variedades de plástico disponibles puede ser abrumador. Sin embargo, no todos los tipos de resina se han aplicado ampliamente. La selección de materiales plásticos a los que nos referimos no es arbitraria, sino que se filtra dentro de los tipos de resina más utilizados.

Principios para la selección de materiales plásticos:

I.Adaptabilidad de los materiales plásticos

• Rendimiento comparativo de diversos materiales;

• Condiciones no adecuadas para la selección del plástico;

• Condiciones adecuadas para la selección del plástico.

II.Rendimiento de los productos plásticos

Condiciones de uso de productos plásticos:

a.Esfuerzo mecánico sobre productos plásticos;

b.Propiedades eléctricas de los productos plásticos;

c.Requisitos de precisión dimensional de productos plásticos;

d.Requisitos de permeabilidad de los productos plásticos;

e.Requisitos de transparencia de los productos plásticos;

f.Requisitos de apariencia de productos plásticos.

Entorno de uso de productos plásticos:

a.Temperatura ambiente;

b. Humedad ambiental;

c. Medios de contacto;

d. Luz, oxígeno y radiación en el medio ambiente.

III.Rendimiento del procesamiento de plásticos

• Procesabilidad de los plásticos;

• Costos de procesamiento de plásticos;

• Residuos generados durante el procesamiento del plástico.

IV.Costo de los productos plásticos

• Precio de las materias primas plásticas;

• Vida útil de los productos plásticos;

• Costes de mantenimiento de productos plásticos.

En el proceso de selección real, algunas resinas tienen propiedades muy similares, lo que dificulta su elección. Cuál elegir es más apropiada requiere una consideración multifacética y un pesaje repetido antes de poder tomar una decisión. Por lo tanto, la selección de materiales plásticos es una tarea muy compleja. tarea, y no hay reglas obvias a seguir. Una cosa a tener en cuenta es que los datos de rendimiento de los materiales plásticos citados en varios libros y publicaciones se miden en condiciones específicas, que pueden diferir significativamente de las condiciones de trabajo reales.

Pasos de selección de materiales:

Ante los planos de diseño de un producto a desarrollar, la selección del material debe seguir estos pasos:

• Primero, determinar si el producto puede fabricarse con materiales plásticos;

• En segundo lugar, si se determina que los materiales plásticos se pueden utilizar para la fabricación, entonces qué material plástico elegir se convierte en el siguiente factor a considerar.

Selección de materiales plásticos según la precisión del producto:

Variedades de materiales plásticos disponibles de grado de precisión

1 Ninguno

2 Ninguno

3 PS, ABS, PMMA, PC, PSF, PPO, PF, AF, EP, UP, F4, UHMW, PE Plásticos reforzados con 30% GF (los plásticos reforzados con 30% GF tienen la mayor precisión)

4 tipos de PA, poliéter clorado, HPVC, etc.

5 POM, PP, HDPE, etc.

6SPVC, LDPE, LLDPE, etc.

Indicadores para medir la resistencia al calor de productos plásticos:

Los indicadores comúnmente utilizados son la temperatura de deflexión del calor, la temperatura de resistencia al calor Martin y el punto de reblandecimiento Vicat, siendo la temperatura de deflexión del calor la más comúnmente utilizada.

Rendimiento de resistencia al calor de plásticos comunes (sin modificar):

Material Calor Deflexión Temperatura Vicat Punto de reblandecimiento Martin Resistencia al calor Temperatura

HDPE 80℃ 120℃ -

PEBD 50 ℃ 95 ℃ -

EVA-64℃-

PP 102 ℃ 110 ℃ -

PS 85 ℃ 105 ℃ -

PMMA 100 ℃ 120 ℃ -

PTFE 260 ℃ 110 ℃ -

ABS 86 ℃ 160 ℃ 75 ℃

PSF 185℃ 180℃ 150℃

POM 98 ℃ 141 ℃ 55 ℃

Ordenador personal 134 ℃ 153 ℃ 112 ℃

PA6 58 ℃ 180 ℃ 48 ℃

PA66 60 ℃ 217 ℃ 50 ℃

PA1010 55 ℃ 159 ℃ 44 ℃

Mascota 70 ℃ - 80 ℃

PBT 66 ℃ 177 ℃ 49 ℃

PPP 240℃ - 102℃

PPO 172℃ - 110℃

PI 360 ℃ 300 ℃ -

LCP 315℃ - -

Principios para seleccionar plásticos resistentes al calor:

• Considere el nivel de resistencia al calor:

a. Cumplir con los requisitos de resistencia al calor sin elegir demasiado alto, ya que puede aumentar los costos;

b. Utilice preferentemente plásticos generales modificados. Los plásticos resistentes al calor pertenecen en su mayoría a plásticos especiales, que son caros; los plásticos generales son relativamente más baratos;

c. Utilice preferentemente plásticos generales con un gran margen de modificación de la resistencia al calor.

• Considere los factores ambientales de resistencia al calor:

a.Resistencia al calor instantánea y a largo plazo;

b.Resistencia al calor seco y húmedo;

c.Resistencia a la corrosión media;

d.Resistencia al calor sin oxígeno y sin oxígeno;

e.Resistencia al calor cargada y descargada.

Modificación de la resistencia al calor de plásticos:

Modificación de resistencia al calor llena:

La mayoría de los rellenos minerales inorgánicos, excepto los materiales orgánicos, pueden mejorar significativamente la temperatura de resistencia al calor de los plásticos. Los rellenos resistentes al calor comunes incluyen: carbonato de calcio, talco, sílice, mica, arcilla calcinada, alúmina y asbesto. Cuanto más pequeño sea el tamaño de partícula de Cuanto más relleno, mejor será el efecto de modificación.

• Nanorellenos:

• PA6 relleno con 5% de nanomontmorillonita, la temperatura de deflexión del calor se puede elevar de 70°C a 150°C;

• PA6 lleno de 10% de nanoespuma de mar, la temperatura de desviación del calor se puede elevar de 70°C a 160°C;

• PA6 lleno de 5% de mica sintética, la temperatura de desviación del calor se puede elevar de 70°C a 145°C.

• Rellenos convencionales:

• PBT lleno de 30% de talco, la temperatura de desviación del calor se puede elevar de 55°C a 150°C;

• PBT relleno con 30% de mica, la temperatura de desviación del calor se puede elevar de 55°C a 162°C.

Modificación de resistencia al calor reforzada:

Mejorar la resistencia al calor de los plásticos mediante la modificación del refuerzo es incluso más efectivo que el relleno. Las fibras resistentes al calor comunes incluyen principalmente: fibra de asbesto, fibra de vidrio, fibra de carbono, bigotes y poliéster.

• Resina cristalina reforzada con un 30% de fibra de vidrio para modificar la resistencia al calor:

• La temperatura de deflexión térmica del PBT aumenta de 66°C a 210°C;

• La temperatura de deflexión térmica del PET aumenta de 98°C a 238°C;

• La temperatura de deflexión térmica del PP aumenta de 102°C a 149°C;

• La temperatura de deflexión térmica del HDPE aumenta de 49°C a 127°C;

• La temperatura de deflexión térmica del PA6 aumenta de 70°C a 215°C;

• La temperatura de deflexión térmica del PA66 aumenta de 71°C a 255°C;

• La temperatura de deflexión térmica del POM aumenta de 110°C a 163°C;

• La temperatura de deflexión térmica del PEEK aumenta de 230°C a 310°C.

• Resina amorfa reforzada con 30% de fibra de vidrio para modificación de la resistencia al calor:

• La temperatura de deflexión térmica del PS aumenta de 93°C a 104°C;

• La temperatura de desviación del calor del PC aumenta de 132°C a 143°C;

• La temperatura de deflexión térmica del AS aumenta de 90°C a 105°C;

• La temperatura de deflexión del calor del ABS aumenta de 83°C a 110°C;

• La temperatura de deflexión térmica del PSF aumenta de 174°C a 182°C;

• La temperatura de deflexión térmica del MPPO aumenta de 130°C a 155°C.

Modificación de la resistencia al calor de la mezcla de plástico

Mezclar plásticos para mejorar la resistencia al calor implica incorporar resinas altamente resistentes al calor en resinas poco resistentes al calor, aumentando así su resistencia al calor. Aunque la mejora en la resistencia al calor no es tan significativa como la que se logra agregando modificadores resistentes al calor, la ventaja es que no afecta significativamente las propiedades originales del material y al mismo tiempo mejora la resistencia al calor.

• ABS/PC: La temperatura de desviación del calor se puede aumentar de 93°C a 125°C;

• ABS/PSF(20%): La temperatura de desviación del calor puede alcanzar los 115°C;

• HDPE/PC (20%): El punto de reblandecimiento Vicat se puede aumentar de 124°C a 146°C;

• PP/CaCo3/EP: La temperatura de deflexión del calor se puede aumentar de 102°C a 150°C.

Modificación de la resistencia al calor de reticulación plástica

Los plásticos reticulantes para mejorar la resistencia al calor se utilizan comúnmente en tuberías y cables resistentes al calor.

• HDPE: Después del tratamiento de reticulación de silano, su temperatura de deflexión térmica se puede aumentar desde los 70°C originales a 90-110°C;

• PVC: Después de la reticulación, su temperatura de deflexión por calor se puede aumentar de los 65 °C originales a 105 °C.

Selección específica de plásticos transparentes

I. Materiales transparentes de uso diario:

• Película transparente: los envases utilizan PE, PP, PS, PVC y PET, etc., los usos agrícolas son PE, PVC y PET, etc.;

• Hojas y paneles transparentes: Utilice PP, PVC, PET, PMMA y PC, etc.;

• Tubos transparentes: Utilice PVC, PA, etc.;

• Botellas transparentes: Utilice PVC, PET, PP, PS y PC, etc.

II.Materiales del equipo de iluminación:

Se utiliza principalmente como pantallas de lámparas, PS de uso común, PS modificado, AS, PMMA y PC.

III.Materiales de instrumentos ópticos:

• Cuerpos de lentes duros: utilizan principalmente CR-39 y JD;

• Lentes de contacto: comúnmente usan HEMA.

IV.Materiales similares al vidrio:

• Vidrio para automóviles: comúnmente se utiliza PMMA y PC;

• Vidrio arquitectónico: comúnmente se utiliza PVF y PET.

V. Materiales de energía solar:

PMMA,PC,GF-UP,FEP,PVF y SI,etc. de uso común.

VI.Materiales de fibra óptica:

La capa central utiliza PMMA o PC, y la capa de revestimiento es un polímero de fluoroolefina, tipo metacrilato de metilo fluorado.

VII.Materiales del CD:

PC y PMMA de uso común.

VIII.Materiales de encapsulación transparentes:

PMMA,FEP,EVA,EMA,PVB,etc. endurecidos superficialmente.

Selección de materiales específicos para diferentes propósitos de carcasas

• Carcasas de TV:

• Tamaño pequeño: PP modificado;

• Tamaño mediano: PP modificado, HIPS, ABS y aleaciones de PVC/ABS;

• Tamaño grande: ABS.

• Revestimientos interiores y de puertas de refrigeradores:

• Utilice comúnmente tableros HIPS, tableros ABS y tableros compuestos HIPS/ABS;

• Actualmente, el ABS es el material principal, sólo los refrigeradores Haier utilizan HIPS modificado.

• Lavadoras:

• Los cubos interiores y las cubiertas utilizan principalmente PP, una pequeña cantidad utiliza aleaciones de PVC/ABS.

• Aires Acondicionados:

• Utilice ABS,AS,PP reforzados.

• Ventiladores Eléctricos:

• Utilice ABS,AS,GPPS.

• Aspiradoras:

• Utilice ABS, HIPS y PP modificado.

• Hierro:

• No resistentes al calor: PP modificado;

• Resistente al calor: ABS, PC, PA, PBT, etc.

• Hornos microondas y ollas arroceras:

• No resistentes al calor: PP y ABS modificados;

• Resistente al calor: PES,PEEK,PPS,LCP,etc.

• Radios, Grabadoras, Grabadoras de vídeo:

• Utilice ABS, HIPS, etc.

• Teléfonos:

• Utilice ABS, HIPS, PP modificado, PVC/ABS, etc.