【工业设计】 材料篇(一):存在感最强的塑料

发布时间:2021-12-13 14:21:15    浏览次数:0

 

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笔间设计团队多年从事于产品开发流程,为各类品牌开发了数百件产品,了解运用到的各种材料和工艺涵盖日常所见的几乎所有产品。

本专题基于笔间多年经验,梳理出常见材料的各项实用特性,以及常见的相关问题,以供参考。

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存在感最强的塑料

 

ABS—最常用的外壳材料

PVC—最多才多艺的塑料

ABS和PVC的优缺点对比

 

 

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ABS

 
 

最常用的外壳材料

 

【化学名称】丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 

 

【英文名称】: Acrylonitrile Butadiene Styrene

 

【基本性质】

  • 密度为1.10g/cm3

  • 熔点为170左右

  • 分解温度为260

 

 

【概述】
  • ABS树脂是目前产量最大,应用最广的聚合物,它将PSSANBS的各种性能有机地统一起来,兼具韧,硬,刚相均衡的优良力学性能。

 

  • ABSA-丙烯腈、B-丁二烯、S-苯乙烯的三元共聚物。

 

参考价格】ABS聚合物:约11600元/吨
【用途】:
  • ABS在汽车方面的使用包括汽车仪表板、内饰板、方向盘等很多部件。

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  • ABS应用于几乎所有的电器外壳,例如吸尘器、旅行箱、打印机、咖啡机等日常电子电器中。

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  • ABS在建材方面,ABS管材、ABS卫生洁具、ABS装饰板广泛应用于建材工业。

  • ABS还广泛的应用于包装、家具、体育和娱乐用品、机械和仪表工业中。

【一般性能】
  • ABS外观为不透明象牙色粒料,其制品可着成五颜六色,并具有高光泽度

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  • ABS相对密度为1.05左右,吸水率低

  • ABS同其他材料的结合性好,易于表面印刷、涂层和镀层处理。

  • ABS的氧指数为18~20属易燃聚合物,火焰呈黄色,有黑烟,并发出特殊的肉桂味。

     

【化学性能】

  • ABS有优良的力学性能,其冲击强度极好,可以在极低的温度下使用
  • ABS的耐磨性优良,尺寸稳定性好,又具有耐油性,可用于中等载荷和转速下的轴承。

  • ABS的耐蠕变性比PSF及PC大,但比PA及POM小。

  • ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的

  • ABS的力学性能受温度的影响较大

【热学性能】:

  • ABS的热变形温度为93~118℃,制品经退火处理后还可提高10℃左右。
  • ABS在-40℃时仍能表现出一定的韧性,可在-40~100℃的温度范围内使用
 

【电学性能】:

  • ABS的电绝缘性较好并且几乎不受温度、湿度和频率的影响,可在大多数环境下使用。

 
【环境性能】
  • ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响,但可溶于酮类、醛类及氯代烃中。

  • ABS的耐候性差,在紫外光的作用下易产生降解;于户外半年后,冲击强度下降一半。

     

 

【加工性能】

 

  • ABS同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料,可用通用的加工方法加工。

  • ABS的熔体流动性比PVC和PC好,但比PE、PA及PS差,与POM和HIPS类似。

  • ABS的流动特性属非牛顿流体;其熔体粘度与加工温度有关,对剪切速率更为敏感。

  • ABS的热稳定性好,不易出现降解现象。

  • ABS的吸水率较高,加工前应进行干燥处理。

  • ABS制品在加工中易产生内应力

 

 

 

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PVC

 
 

最多才多艺的塑料

【化学名称】:聚氯乙烯

【英文名】:polyvinyl chloride

【性质】

  • 密度:1380 kg/m3 ;

  • 玻璃转变温度:87℃

  • 熔点: 212℃

 

 

【概述】

  • PVC的本质是一种真空吸塑膜,应用于建材、包装、医药等诸多行业。PVC可分为软PVC和硬PVC。

  • PVC不含柔软剂,因此柔韧性好,易成型,不易脆,无毒无污染,保存时间长,因此具有很大的 开发应用价值。

  • PVC一般用于地板、天花板以及皮革的表层,软PVC中含有柔软剂容易变脆,不易保存

 
 
 

参考价格】电石法PVC:约6780元/吨

【用途:

  • 硬质PVC:应用于各种管材、板材,和日用品,例如脸盆、梳子、塑料桶、搓衣板等。

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  • 软质PVC:如塑料窗帘、台布、塑料雨衣、塑料腰带、塑料鞋底及塑料凉鞋、拖鞋等;

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  • 透明PVC印刷用覆膜、包装用塑料带、农用塑料薄膜(透气性小,保温性好,能透紫外线);

  • 颜色鲜艳的塑料制品,如塑料头绳、娃娃的头、彩色塑料花(着色性好);

  • 电线被覆层(绝缘,老化);

  • 人造革(比真皮加工容易、不怕水、质地均匀、可以做很大一块,但不透气,低温变硬);做成手提袋、钱包、雨衣等。
【物理性能】
  • 聚氯乙烯树脂是无定型结构的热塑性塑料

  • 软质PVC泡沫塑料密度为0.08~0.48,硬质泡沫塑料为0.03~0.08

  • PVC吸水率不大于0.5%

  • 聚氯乙烯的物理机械性能取决于树脂的分子量、增塑剂及填料的含量。

  • 树脂分子量愈大,则机械性能、耐寒性、热稳定性愈高,但加工温度也要求高,成型比较困难;分子量低则与上述相反

 

【热性能】

  • 聚氯乙烯树脂的软化点接近于分解温度。

  • 它在140℃时已开始分解,而在170时分解更加迅速。

  • 大多数聚氯乙烯塑料制品的长期使用温度不宜超过55℃

  • 低温下软质聚氯乙烯制品会变硬。

  • 聚氯乙烯一般能耐燃耐焰,具有自熄性,无滴落性。

 

【稳定性】

  • 聚氯乙烯树脂是一种较不稳定的聚合物,在光和热的作用下也会降解,放出HCl

  • 聚氯乙烯树脂脱去HCl后,颜色也会改变,由原来的白色变为黄色、玫瑰色、红色、棕色以至黑色。

 

【电性能】:

  • PVC的电性能取决于聚合物中残留物的数量、配方中各种添加物的类型和数量。

  • PVC加热分解时,会导致其电绝缘性能明显下降。

  • PVC的电性能随频率和温度而变,如介电常数随频率升高而降低。

【化学性能】
  • PVC有极良好的化学稳定性能,用以作为防腐材料极有价值。

  • PVC对大多数无机酸和碱是稳定的,受热不溶解而被分解释放出氯化氢。

  • PVC的溶解性与分子量大小及聚合方法有关。

  • PVC可以溶解于酮类,芳香族溶剂,二甲基甲酰、四氢呋喃中。

【加工性能】

  • PVC是无定型高聚物,没有明显的熔点,加热到120~150℃时具有可塑性。

  • 由于它热稳定性较差,在该温度下含有少量HCl放出,促使其进一步分解,故必须加入碱性的稳定剂和HCl抑制其催化裂解反应。

  • 纯PVC是硬质制品,需加入适量的增塑剂才能使其柔软,对于不同的制品还需加入诸如紫外线吸收剂、填充剂、润滑剂、颜料、防霉剂等助剂以改善PVC制品的使用性能。

     

     

     

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常见问题

 
 

ABS和PVC优缺点

 

  1. PVC便宜,价格是ABS的一半。

  2. ABS比PVC强度高,PVC较脆。

  3. PVC比ABS耐老化性好。

  4. ABS比PVC更易加工成型,对加工工艺要求低。

  5. ABS比PVC更环保,ABS管可用于饮用水,PVC管一般用于废水。

 

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工业设计的价值在于解决产品问题,这种能力并不来自于对某个领域的专精,而在于其涉猎的广度,针对不同场景,不同功能,不同材料以及不同预算,快速准确匹配最合理的解决方案,这是一个产品设计团队必须具备的专业素养。

——笔间设计
 

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