工业设计中的材料应用塑料.doc

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1、工业设计中的材料应用-塑料材料是工业设计中非常重要的一个环节，对材料的认识和掌握是实现产品设计的前提和保证。早在1919年成立的包豪斯学校就十分重视材料及其质感的研究和实际练习。其灵魂教师伊顿曾经这样说道：“当学生们陆续发现可以利用各种材料时，他们就能创造出更具有独特材质感的作品”。我们要了解材料，尊重材料，最大限度的利用材料；这是一个工业设计者必须具备的一个基本素质，让我们先来了解塑料这个广泛使用的材料吧 塑料是指以树脂（或在加工过程中用单体直接聚合）为主要成分，以增塑剂、填充剂、润滑剂，着色剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中能流动成型的材料；由许多较小而结构简单的小分子借共价键来组合而成材

2、料。塑料的种类繁多，一般是以对热变化来分类，它可以分为两大类： 热固性塑料（Thermoset Plastics ）：指的是加热后，会使分子构造结合成网状型态。一旦结合成网状聚合体，即使再加热也不会软化，显示出所谓的非可逆变化，是分子构造发生变化(化学变化 )所致。例如环氧树脂。 热塑性塑料(Thermoplastic)指具有加热软化、冷却硬化特性的塑料。我们日常生活中使用的大部分塑料属于这个范畴。热塑性塑料是加热后软化、可塑，冷却后硬化，再加热后又会软化的塑料：即运用加热及冷却，使其产生液态与固态之间的可逆变化的物理变化。热塑性塑料可分为泛用塑料、泛用工程塑料、高性能工程塑料等三类。主要的热

3、塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龙、聚碳酸酯、聚氨酯、聚四氟乙烯（特富龙）、聚对苯二甲酸乙二醇酯等。热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构，分子链之间无化学键产生，加热时软化流动冷却变硬的过程是物理变化。按照塑料的应用情况，热塑性塑料又可分为通用塑料、工程塑料两大类。通用塑料的热塑性其连续的使用温度在100以下，聚乙烯、聚氯乙稀、聚丙烯、聚苯乙烯并称为四大通用塑料。 工程塑料一般是指工作应力大于150MPa，连续工作温度能超过150以上的塑料。通常把聚酰胺（尼龙）、聚碳酸脂、聚甲醛、聚苯醚和热塑性聚酯称为五大工程塑料 工程塑料中还可以分为特殊工程塑料和通

4、用工程塑料两类。所谓通用工程塑料常指热塑性塑料聚酰胺(PA)聚甲醛(POM)，聚碳酸酯(PC)，改性聚苯醚(PPO，也有缩写为PPE的)，聚酯(PBT和PET)等五种，而特殊工程塑料常指除以上五种以外的性能更优异的工程塑料。按照使用温度分，一般使用温度在150以下为通用工程塑料(一般为100150)，超过150为特种工程塑料，特种工程塑料又分为150一250 类(含通用工程塑料的复合物在内)和250 以上类。按加工分类：根据各种塑料不同的成型方法，可以分为膜压、层压、注射、挤出、吹塑、浇铸塑料和反应注射塑料等多种类型。分类比较a) 不同塑料材料对应的产品精度精度等级1级 无2级 无3级 PS

5、ABS PMMA PCPE 30%GF增强塑料等,其中以30%GF增强塑料的精度最高.4级 PA类 氯化聚醚 HPVC等5级 POM PP HDPE等6级 LDPE LLDPE等b) 塑胶受力制品用原料选用的一般原则1 拉伸强度 弯曲强度及模量:这几种性能较好的塑料品种有 POM PA PC PPOPSF及PI等,以及相应的玻璃纤维增强材料和PET PBT PP等的玻璃纤维增强材料.2 冲击强度:以PC为最好,POM PPO PSF等次之,PP HPVC PA6 PA66 氯化聚醚等品种的低温脆性大.3 耐蠕变性:热固性塑料的耐蠕变性能好于热塑性塑料.热塑性塑料中PC PPOPSF PI及PA

6、R的蠕变性较好,而ABS PA HPVC POM的耐蠕变性不好.4 耐疲劳性:几种塑料的耐疲劳性大小为 POM>PBT PET>PA66>PA6>PP,纯PC的耐蠕变性不好,但玻璃纤维增强后可大幅度增高,接近POM.5 尺寸稳定性 PC PPO PSF PI PAR PES PPS的尺寸稳定性好,可适用于三级以上精度的塑料制品选用;而PA POM以及高结晶性塑料的尺寸稳定性都不高,只适用于五级以下精度的塑料制品选用.ABS丙烯腈- 丁二烯 -苯二烯(ABS)共聚物性质：丙烯腈提供耐热及抗化性，丁二烯提供韧性及耐冲击性，苯乙烯提供延展性及加工性优点：坚硬，易压出、易染色、

7、难燃、耐冲击、表面性佳缺点：耐溶剂性差、低介电强度、低拉伸率用途：把手、外壳、行李箱、冰箱衬垫、家电制品 PC（聚碳酸酯）性质：为非结晶性热塑性塑料优点：具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广、高度透明性及自由染色性、H.D.T.高、耐疲劳 性佳、耐候性佳、电气特性优、无味无臭对人体无害符合卫生安全、成形收缩率低、尺寸安定性良好缺点：成形品设计不良易产生内部应力问题用途：电子电器：CD片、开关、家电外壳、信号筒、电话机、汽车：汽车保险杆、汽车分电盘、汽车安全玻璃、工业零件：照相机本体、机具外壳、安全帽、潜水镜、安全镜片POM（聚缩醛）性质：为结晶性热可塑性塑料，具明显熔点165175，

8、性质最接近金属，一般称其为塑钢优点：具高机械强度和刚性、最高的疲劳强度、环境抵抗性、耐有机溶剂性佳、耐反复冲击性强、广泛的使用温度范围(-40120)6、良好的电气性质、复原性良好、具自已润滑性、耐磨性良好、尺寸安定性优缺点：加工过程若长时间高温下易起热分解、无自熄性、抗酸性差、成形收缩率大用途：电子电器：洗衣机、果汁机零件、定时器组件汽汽车：车把零件、电动窗零件工业零件：机械零件、齿轮、把手、玩具、螺杆PP（聚丙烯）塑胶分类标志中，代码是5性质：极轻之塑料，密度仅为0.9g/cm3加工性质毋须预热干燥优点：易染色、耐湿性佳、耐化性佳、高铰链特性、耐冲击性缺点：复杂之异形押出不易、易被紫外线分

9、解、不易接合、易氧化用途：水管、胶膜、胶布、电线蔽护材料、容器、汽车保险杆、仪表板、铰链PA（聚酰胺、尼龙Nylon)性质：结晶性热可塑性塑料，有明显熔点，Nylon6 Tm为220230，Nylon66则为260270，Nylon本身具吸水基故有吸水性，成形前须干燥，温度过高干燥则尼龙粒变色优点：具高抗张强度、耐韧、耐冲击性特优、自润性、耐磨性佳、耐药性优、低温特性佳、具自熄性缺点：尼龙吸湿性高、长期尺寸精密度及物性受影响。用途：电子电器：连接器、卷线轴、定时器、护盖断路器、开关壳座汽车：散热风扇、门把、油箱盖、进气隔栅、水箱护盖、灯座工业零件：椅座、自行车框、溜冰鞋底座、纺织梭、踏板、滑轮

10、PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯 雅克力有机玻璃）性质：非晶体聚合物，92%光线穿透率，热变性温度介于74102间 收缩率0.4-0.7% 合适的薄厚1.5-4mm优点：高光学透明性在光的加速老化240小时后仍可透过92%的太阳光，室外十年仍有89%，紫外线达7 8.5%、耐候性佳、刚性佳、易染色机械强度较高，有一定的耐寒性，耐腐蚀，绝缘性能良好、尺寸稳定，易于成型、质较脆，易熔于有机溶剂缺点：耐化性差、长期时用温度最高93、应力集中处，较易碎化、表面硬度不够，易擦毛用途：灯罩、窗玻璃、标示牌、光学透镜、硬式隐形眼镜、汽车零件。PS塑胶分类标志中，代码是6性质：非晶体聚合物，成型后收缩率小于0.6低

11、密度特性使产量大于一般料之20%到30%优点：成本低、透明可染色、尺寸安定特性、高刚性缺点：碎裂性高、抗溶剂性差、耐温差用途：文具、玩具、电气用品外壳、保丽龙餐具PVC(聚氯乙烯)塑胶分类标志中，代码是3性质：未加可塑剂前，PVC为一坚硬之塑料，耐湿性佳，但亦被酮类、酯类溶剂分解优点：尺寸安定性佳、低成本、耐候性佳、加不同比例可塑剂可轻易调整软硬度缺点：耐化性差、耐温性差、密度较一般塑料类为高、热分解后会产生氯化氢用途：薄板、胶膜、容器、人造皮、地板材料、收缩膜、管材、玩具LDPE塑胶分类标志中，低密度聚乙烯代码是4性质：LDPE容度为0.9100.925g/cm3优点：耐寒性优、卫生无毒3.

12、 耐水性、 耐药品性、 电气特性优、柔软性优(LDPE)缺点：低温时的耐冲击性劣2. 耐候性不佳用途：各种容器(耐热用)、HINGE成形品、玩具类、FILM、SHEET5 板, PIPE6、耐热的工业部品HDPE塑胶分类标志中，高密度聚乙烯代码是2性质：HDPE容度为0.9410.965g/cm3优点：耐寒性优、卫生无毒、耐水性、 耐药品性优、电气特性优缺点：耐热性劣、耐候性劣、成形收缩大用途：各种容器(密闭容器)、包装袋、玩具类、厨房用品、机械部品PETE(再生聚乙烯对苯二甲酸酯)塑胶分类标志中，代码是1聚对苯二甲酸乙二酯(PET塑料)回收再利用产品。PET 被广泛用于饮料瓶(可乐)包装，但是当这些材料被废弃时，面临着如何处理的问题。废旧PET瓶的再生利用，既能减少污染，又可以增加效益。再生pet主要用于纤维，片材，非食品包装用瓶等，开发的用途有：建筑材料，食品包装和容器等，日本公司已利用聚合物合金改进技术将再生pet加工成性能优于用pet新料制造的粉末涂料。PSU性质：收缩率 0.5-0.7% 各向相同优点：其机械性能，耐热，耐氧化，耐介电性能，热稳定性优于PC缺点：其加工性，对断口很敏感，耐气候性，耐光及紫外线及有机溶剂的性能欠佳，与PC同样不能在沸水中长期使用用途：高温下工作的耐磨受力传动零件，齿轮，微波炉的内配件，相机壳，医疗器械，汽车零件，投影机