高功能特種工程塑料的創(chuàng)新使用
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近十年至今,特殊工程塑料(high performance polymers/Ultra polymers)的運用早已慢慢從以前的軍用和航天航空拓寬到愈來愈多的民用型行業(yè),比如轎車,裝備制造業(yè),高檔日用品這些。尤其是在其中在我國具備徹底獨立現(xiàn)代化生產量的聚醚醚酮PEEK和聚苯醚PPS,在產品品質能夠匹敵進口同種類原材料的另外,也是具備比較突出的價格的優(yōu)勢,行業(yè)前景十分看中。
圖1:以PEEK環(huán)氧樹脂為原材料做成的塑料軟管,棒料及其耐磨損滾動軸承
PEEK和PPS可分類于晶形熱固性塑料,表1梳理了這二種工程塑料的基礎物理學和結構力學性能。從這當中能夠見到PEEK在抗壓強度,延展性,最大操作溫度這些層面都較PPS更出色;而另一方面,PPS比較突出的成本費優(yōu)點和更強的生產加工性能使其運用范疇更為普遍,其全世界生產能力和年年復合增長率在熱固性特殊工程塑料上都位居前三甲。因為使用量的持續(xù)提高和主要用途的持續(xù)拓展,現(xiàn)如今PPS已被稱作繼PA,PC,PBT/PET,POM和PPO以后的第六大工程塑料。
圖2:PPS早已愈來愈多的應用在汽車電子產品,剎車系統(tǒng),及其柴油發(fā)動機內部及附近
因為PEEK和PPS十分出色的物理化學性能,非添充的純環(huán)氧樹脂經注塑加工和機械加工制造后就可以擔任許多嚴苛標準下的繁雜運用。而PPS和PEEK歷經添充和共混改性后,還能夠進一步融合環(huán)氧樹脂和填充料的優(yōu)勢,擴展增加值更加寬闊的運用。下邊小編就融合自身很多年的改性工程塑料秘方設計方案工作經驗,詳細介紹2個PPS和PEEK高分子材料在民用型新的領域的全新升級探尋。
表1:PEEK和PPS基礎物理學和結構力學性能比照,檢測規(guī)范ASTM
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筆記本電腦前后蓋板
傳統(tǒng)式上,筆記本電腦后蓋板用材一直是高流動性提高阻燃性PC或是PC/ABS鋁合金的天地,之后伴隨著筆記本電腦向輕巧便攜式和大屏幕智能2個方位的發(fā)展趨勢,筆記本電腦后蓋板用材也是有非常一部分轉為了阻燃性提高PA,那樣做的一大益處便是能夠不在提升化學纖維加上量的狀況下,運用滌綸本身的高流通性和晶形,減少商品的注塑工藝難度系數(shù)并提升抗壓強度和延展性。殊不知改性滌綸原材料的缺陷也很顯著的:高吸水性造成 制品注塑加工后變形,及其滌綸阻然阻燃性管理體系的價格昂貴價錢和對工程力學性能的不良影響,限定了改性滌綸原材料運用在更薄,更高的筆記本電腦前后蓋板上。為了更好地處理這個問題,近年來改性原材料界和各筆記本電腦大型廠都不謀而合的把眼光聚焦點在了PPS上。盡管原料成本費遠超別的工程塑料,但小編覺得PPS的下列突顯特性,決策了它在筆記本電腦前后蓋板這一運用上擁有 別的環(huán)氧樹脂所不能比較的獨特優(yōu)點:
本征阻燃性。與PC和PA不一樣,PPS純環(huán)氧樹脂以及玻璃纖維/礦渣微粉添充的高分子材料不在加上一切無鹵阻燃劑的狀況下,能夠輕輕松松做到V-0@0.8毫米乃至更薄薄厚的V-0阻燃性等級。盡管PC和PA擁有 比PPS更劃算的價錢和更強的結構力學抗壓強度(尤其是沖擊性抗壓強度),可是加上了阻然阻燃性秘方(V-0@0.8毫米等級)的PC和PA高分子材料的成本費卻會大幅度升高,許多情況下乃至高過具備同樣結構力學抗壓強度的PPS原材料。
極高流通性,這一優(yōu)點主要是對于PC來講。新一代輕薄本前后蓋板(薄厚0.8-毫米)針對彎曲模量的規(guī)定通常達到15000 ?C 17000 MPa(ASTM規(guī)范)。可是在3C領域嚴苛的成本管理工作壓力下,秘方室內設計師通常被規(guī)定采用成本費更便宜的玻璃纖維,而不是碳纖維做為提高填充料。而針對PC以及鋁合金來講,其較弱的流通性決策了玻璃纖維加上量的限制一般不適合超出40 % (彎曲模量只能夠做到10000 MPa,ASTM規(guī)范)。高些的加上量除開會比較嚴重危害原材料的流通性導致生產加工艱難外,還會繼續(xù)造成表層浮纖,漲縮比較嚴重,結構力學性能下降等難題。而針對半晶形的PPS來講,其十分高的流通性能夠容許玻璃纖維添充量輕輕松松超出50 %,另外在高溫熔化共混擠壓的全過程中,PPS相比于PC更低的黏度能夠使玻璃纖維承受較低水平的裁切和擠壓成型,進而在最后注塑工藝的產品中具備更長的保存長短,做到進一步提高應變速率的實際效果。
極低吸水性,這一優(yōu)點主要是對于PA來講。就流通性來講,高添充的PA和PPS旗鼓相當;而針對結構力學抗壓強度,同樣添充量的PA高分子材料也要更占上風。可是除開阻然阻燃性的限定外,另一個PA運用于新一代筆記本電腦后蓋板的牽制要素便是其較高的吸水性:對比高溫尼龍PA6T 0.6-1 % 的吸水性,PPS 0.03 % 的吸水性基本上能夠忽略。從而產生的不良影響是PPS產品因為吸濕形變而造成的商品不合格率要比相同條件下下的PA產品低得多。
與眾不同的金屬光澤和高些表層強度。觸碰過PPS的材料工程師都了解,當一塊PPS注塑加工制品墜落桌面上時,會傳出PPS所特有的十分脆響的撞擊聲。根據(jù)特別制作模貝和有效模溫的配搭,PPS注塑加工制品在每人必備的碰觸下也會傳出相近撞擊金屬材料的響聲,其的表層也會如鏡面玻璃般光潔,擁有 金屬材料一樣的光澤度。
大中小型便攜式氣動工具的傳動系統(tǒng)曲軸連桿
但凡了解PEEK名字的原材料秘方和工藝工程師也是多少會對它的運用有一些掌握:趾高氣昂的軍用,航天航空,核電廠武器裝備,即使中低端一點的也得是石油鉆井機器設備或是是高檔汽車的柴油發(fā)動機內部以及附近的耐高溫構件。殊不知除開這種高端大氣的行業(yè),PEEK的運用實際上早已拓展到許多一般民用型專用工具和設備上。在一個小編十分了解的實例中,一款獨特訂制的PEEK高分子材料就被取得成功的用于注塑工藝一款手執(zhí)氣動工具的傳動系統(tǒng)曲軸連桿(應生產商的保密性規(guī)定,這兒麻煩表露氣動工具的實際主要用途和型號規(guī)格)。那麼到底是哪些的緣故促使PEEK能夠替代質優(yōu)價廉的多且更加牢固的金屬復合材料呢?曉聽小編的深入分析:
生產商歷經詳盡的輔助設計仿真模擬剖析和具體檢測,證實了碳纖維材料提高的PEEK原材料的結構力學抗壓強度(彎曲模量 > 12000 MPa,彎曲強度 > 200 MPa,無空缺沖擊性抗壓強度 300 - 400 J/m, ASTM 規(guī)范)和耐熱性能(持續(xù)操作溫度 > 200度)能夠徹底考慮設計方案規(guī)定,而且還留出一定的安全性沉余。這也是全部以塑代鋼類運用的前提條件。實際上在許多實際運用中,許多金屬材料構件的結構力學性能全是大大的超出設計方案要求的。
這款PEEK高分子材料的一大非凡特點是其出色的耐磨損和自潤滑軸承性能,能夠完成傳動系統(tǒng)曲軸連桿在隔膜真空泵潤化的標準下推動聯(lián)接件持續(xù)髙速健身運動;另外在一段時間的髙速運動后,在曲軸連桿和聯(lián)接件觸碰表層所累積的自潤滑軸承填充料遷移層(比如PTFE)會促使頁面間的摩擦阻力進一步減少,促進PEEK傳動系統(tǒng)曲軸連桿的健身運動更為輕松暢順,以致于在氣動工具的全應用生命期內,都無須因為傳動系統(tǒng)曲軸連桿磨壞的緣故而拆換構件或是加上潤滑脂。而另一方面,傳統(tǒng)式的金屬材料傳動系統(tǒng)曲軸連桿則必不可少有潤滑脂或是滾柱軸承的相互配合才能夠應用。伴隨著傳動系統(tǒng)曲軸連桿健身時間的提升,必須持續(xù)的加上潤滑脂或是拆換磨壞的滾動軸承才可以確保設備的一切正常應用,大幅度降低了應用高效率并提升了專用工具應用成本費。
綠色環(huán)保及其高些的設計方案可玩性。應用PEEK生產制造的汽車輕量化傳動系統(tǒng)曲軸連桿再融合上原文中所提及的出色自潤滑軸承性能,會促使商品的應用耗能有相當程度的減少。另外一次性注塑工藝加工工藝的應用不但相比于金屬材料混凝土澆筑加工工藝大幅度降低了散件生產成本;還能夠完成商品外觀設計設計方案的迅速改動和升級(根據(jù)模貝的改動和組成),巨大的提升了商品的迭代更新速率,提高了公司的競爭能力。
縱覽中國的PPS和PEEK高分子材料銷售市場,絕大多數(shù)的國內商品全是模仿海外相近型號而發(fā)布的不一樣占比的玻璃纖維/礦渣微粉提高規(guī)格型號,總體市場價稍低,競爭能力不強。特別是在市場競爭更加猛烈的PPS銷售市場,一部分生產廠家乃至采用以收購 料/水口料再生產加工假冒全新料,或是以PPS/PA鋁合金假冒PPS的知識產權侵權個人行為來爭奪市場占有率,比較嚴重攪亂了市場監(jiān)管,危害了中下游顧客和最后顧客的權益。根據(jù)之上2個實例的深入分析我們可以清晰的見到,應對這般現(xiàn)況,僅有在充足掌握商品運用和客戶滿意度的基本上根據(jù)自主創(chuàng)新的秘方設計方案,并加上完善靠譜生產加工工藝加工工藝,才可以最后沖出價格競爭的火爆,真實完成特殊工程塑料和的高效益運用。
來源于:新材料在線

