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『专题系列』“漫谈塑料”——解读“热变形温度”和塑料“光泽度” :高分子材料的性能(四)

楼主:DT新材料 时间:2020-06-30 16:25:35


编者按


嗨,大家好。

作为DT高分子在线的专栏系列之一,“漫谈塑料”由杜华老师亲自撰写。

近三十年的塑料一线从业经历、扎实的理论知识支撑、多次解决疑难问题的实战经验、细致入微的深刻思考和心得体会,都变成这些价值连城、字字珠玑的原创文章啦!真可谓是“干货一箩筐”。

温故而知新。

上期内容,杜老师讲述了高分子材料加工时,玻璃态、高弹态和黏流态与材料结构以及产品性能之间的关系,还解答了重要疑问:样品测试时,用自家仪器和别家仪器的数据总有很大差别,最后,杜老师阐述了高分子材料降解那些事。

本期内容,杜老师用自己“接地气”的风格,将重点讲讲:

1.各位小伙伴,高分子材料加工时,经常要碰到一项指标:热变形温度,这个温度有什么内涵,如何提高高分子材料的热变形温度,当塑料进行增强耐热改性时,这个温度又将发挥哪些重大作用?

2.众所周知,现在市面上不少家电产品是用塑料制品做成的,这些家电产品的“光泽度”涉及哪些基本原理,如何进行把握,何种材料能够产生“高光”效果?如何有效避免光泽度使用的“雷区”


今天讲这些:
快点来学习吧~



前面谈了高分子材料的部分性能及概念解读


今天这一期呢,我们重点关注


“热变形温度”“光泽度”




2.8
 热变形温度



热变形温度是在一个给定条件下,材料达到一个弯曲变形量下的温度,这个温度叫做热变形温度;还有一种表征高分子材料变形温度的方法,那就是维卡温度,是在给定条件下针刺入样条一定深度的温度。


补充内容:热变形温度,是对高分子材料或聚合物施加一定的负荷,以一定的速度升温,当达到规定形变时所对应的温度。是衡量聚合物或高分子材料耐热性优劣的一种量度。

杜老师说:前方雷区,你踩了吗


我们通常认为,热变形温度是一种高分子材料使用的最高温度,这种看法其实是错误的。


热变形温度,并不能看作是高分子材料的使用温度上限,这个误区影响着很多老板和从业不久的技术人员


这里举两个简单的例子来说明(0.46MPa):


比如ABS,通常测试的热变形温度在89-94℃之间,但事实上ABS的使用温度很难超过75℃,当然,对ABS改性后另当别论;


再比如PP,我们对一款改性PP进行过测试,热变形温度103℃,但对由该款材料制作的汽车配件进行耐高温试验时能保证在125℃下不发生变形。


关于热变形温度的作用


那么热变形温度有什么作用呢?呵呵,其实很简单,就一个参考作用,别无其它。


如何提高高分子材料的热变形温度


关于这个问题,目前有如下几种方法:


1
塑料的填充耐热改性


在所有填料中除了有机填料外,大部分无机矿物填料都可以明显提高塑料的耐热温度。


常用的耐热填料有:碳酸钙、滑石粉、硅灰石、云母、锻烧陶土、铝矾土及石棉等。


注意:一般情况下,填料的粒度越小改性效果越好。


以PBT为例,对于普通填料填充后的热变形温度变化如下:


填充种类

纯PBT

PBT+30%滑石粉

PBT+30%云母

热变形温度(℃)

55

150

162


PA6为例,填充超微细填料后的热变形温度变化如下:


填充种类

热变形温度(℃)

纯PA6

70

PA6+纳米蒙脱土

150

PA6+纳米海泡石

160

PA6+合成云母

145


2
塑料的增强耐热改性


对于高分子材料来说,提高热变形温度更常用的方法是增强改性。


常用的耐热纤维主要有:石棉纤维、玻璃纤维、碳纤维、晶须等。基于价格因素和安全环保因素,最常使用的增强方法为玻璃纤维改性


下面列出几种材料增强改性前后的热变形温度变化情况:



改性前热变形温度(℃)

改性后热变形温度(℃)

30%玻璃纤维改性PBT

66

210

30%玻璃纤维改性PET

98

238

30%玻璃纤维改性PP

102

149

30%玻璃纤维改性PHDPE

49

127

30%玻璃纤维改性PA6

70

215

30%玻璃纤维改性PA66

71

255

30%玻璃纤维改性POM

110

163

30%玻璃纤维改性PEEK

230

310

30%玻璃纤维改性PS

93

104

30%玻璃纤维改性PC

132

143

30%玻璃纤维改性AS

90

105

30%玻璃纤维改性ABS

83

110

30%玻璃纤维改性PSF

174

182

30%玻璃纤维改性MPPO

130

155


从上表大家有没有看出一点差异?


当然有!


那就是增强改性中,从热变形温度变化来看,填料对结晶型塑料的贡献远大于对非结晶型塑料的作用。


3
塑料共混耐热改性


塑料共混提高耐热性,即在低热树脂中混入高耐热类的树脂,从而提高耐热性。


虽然采用这种方式,材料的耐热性提高幅度不如采用添加方法时高,但其优点是在提高耐热性的同时基本不影响材料原有的其性能。


采用上述方法时,共混前后材料的热变形温度变化如下:



共混前热变形温度(℃)

共混后热变形温度(℃)

ABS/PC=6/4

93

125

ABS/PSF=8/2

93

115

PP/CaCO3/EP=6/2/2

102

150


4
塑料交联耐热改性


交联法提高耐热性,常用于耐热管材和电缆等方面,但需要注意的是,一旦交联改性控制不好的话,热变形温度可能会更低


部分交联改性前后,材料热变形温度变化如下:



交联前热变形温度(℃)

交联后热变形温度(℃)

HDPE交联

70

90~110

PVC交联

65

105


2.9
 光泽度


光泽度是大部分家电产品需要的,怎么说呢,无论使用什么仪器测试,无论测试指标是什么,光泽度的高低其实就是看着反光程度的高低,一般情况下,用肉眼就可以判的,呵呵。


关于光泽度的一点补充内容


光泽度指的是:用数字表示的物体表面接近镜面的程度。光泽度的评价可采用多种方法(或仪器)。


它主要取决于光源照明和观察的角度,仪器测量通常采用20°、45°、60°或85°角度照明和检出信号。


塑料制品的表面粗糙度可用光泽计测出并能定量地表示出来,同时这些制品表面若经一定磨损后,还可以用其磨损前后的光泽度变化来表征。

光泽性的高低反映在产品上其实就是形成反射程度的高低,就是在产品表面尽可能形成光反射,避免漫反射。


我们所知道的最常用的高光泽填料是沉淀硫酸钡,重晶石粉在产品高光方面也是不错的,另外,其实碳酸钙也可以,但前提是你用的碳酸钙的粒度是真的,此外,滑石粉也行,但需要你能找到这款滑石粉。


部分合金也能做到高光效果,最著名的大概要数PMMA改性ABS了,PMMA改性后的ABS能达到炫光效果。


当然,在追求高光效果的同时,大家一定要弄明白产品的应用领域,比如汽车内饰,最忌讳的就是高光。


高光泽的产生,除了材料匹配外,还需要注意成核剂的使用、模具的抛光精度,另外可能被很多生产企业所忽视的一点大家一定要注意:模具材料。




1

课上完了,您的收获......


小编帮您梳理一下,本期课程,杜老师主要讲了两部分内容:

何谓塑料的热变形温度,如何提高高分子材料的耐热性

塑料制品在家电产品中的光泽度,该如何把握,以避免使用不当。

这节课讲完啦,好好消化一下,再将知识化作战斗力吧~



2

你们期待的下一次......


通俗易懂又便于理解,杜老师的描述,让小编都觉得好像回到了上学时代!好怀念啊,有木有~~~


欲知下期如何?且听下次分解!



想了解更多相关知识和经验技巧,请戳下方蓝字:


『专题系列』“漫谈塑料”—— 高分子材料部分概念及性能(三)

『专题系列』“漫谈塑料”—— 高分子材料部分概念及性能(二)

『专题系列』“漫谈塑料”—— 高分子材料部分概念及性能(一)

“漫谈塑料”——高分子材料及高分子特性



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