选择耐热塑料

需要提高塑料部件的温度吗?以下是你应该了解的8种高温聚合物


如果你曾经把橡胶女仆的食物容器放在微波炉里太长时间,你就会很清楚一些塑料不能很好地应对高温。根据年份和容器类型的不同,你可能会用聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)或聚乙烯(PE)来储存昨晚的晚餐,这些材料都不是耐热的超级英雄。例如,聚丙烯在180°F(82°C)开始失去强度。聚乙烯在266°F(130°C)下表现更好,但即使是所谓的“高温”聚碳酸酯也只能达到284°F(140°C)。

半透明橙色腹肌部分
在COVID-19大流行期间,工作场所努力保持员工之间的社交距离。Triax Technologies近距离跟踪提供警报,帮助保护员工的安全。该注塑件是该装置的一个元件,由ABS制成。

热的定义:什么是耐热塑料?

从这些容器背面的小微波炉符号可以看出,上面列出的每种聚合物显然都能加热剩菜剩菜。然而,对于高温应用程序,需要一些更健壮的东西。但这到底是什么意思呢?换句话说,多热才算热?确切的答案取决于应用需求,但为了本设计技巧的目的,让我们将其定义为350°F(177°C)。

让我们还澄清一下,在大多数情况下,我们谈论的是工作温度,而不是熔解或结晶聚合物所需的温度。这个主题在我们网站的其他地方有介绍.我们也不是在讨论聚合物阻燃功能.正如你将看到的,这个重要的属性与聚合物的耐热性几乎没有关系。

以丙烯腈丁二烯苯乙烯为例,这是一种常见的塑料,你可能知道它是ABS。它是各地水管工和玩具制造商的最爱,ABS的维卡软化温度(材料失去“稳定形态”的温度)约为219°F(104°C),热变形温度仅为201°F(94°C)。通过添加有机卤化化合物或其他阻燃化合物,这些值实际上显著下降,即使材料着火的可能性要小得多。

聚四氟乙烯“让事情变得更好”

那么这些高温聚合物是什么呢?让我们从聚四氟乙烯(PTFE)开始,它的商品名Teflon更为人所知。1938年由杜邦偶然发现,PTFE可以承受500°F(280°C)的连续使用温度。尽管刚才说了关于阻燃性,聚四氟乙烯也拥有令人钦佩的V-0等级。它是疏水的(排斥水),具有最低的摩擦系数之一(使它非常滑)。此外,它对大多数酸、溶剂和其他腐蚀性化学物质具有很强的抵抗力。

聚四氟乙烯常被用作地毯和服装的涂层,但由于其强度和抗冲击性强,也是机械部件如轴承座和外壳的极佳选择。支持这一观点的事实是聚四氟乙烯很容易加工而且在尺寸上也是稳定的。然而,由于它在加热至620°F(327°C)熔点以上时不会流动,因此它不能注塑成型,也不能3d打印。

用于数控零件的Ultem块
用于数控加工的Ultem材料块。

PEEK性能

一种既可加工又可注射成型的耐热热塑性塑料是聚醚醚酮,简称PEEK.由于熔点接近PTFE, PEEK在482°F(250°C)或更高的温度下仍能保持其相当优秀的机械性能。它还能抵抗辐射、化学攻击和水解。最后一个特性意味着PEEK可以在高压灭菌器中消毒,使其成为医疗行业用于脊柱植入物和固定设备的最爱。这些相同的特性使其适合作为食品级聚合物。

PEEK也是一种电介质,所以它通常被用作半导体应用中的绝缘体。它不像聚四氟乙烯那样“滑”,但非常耐磨,广泛应用于汽车密封件、磨损环和轴承表面。由于其高强度重量比和其他物理属性,PEEK经常在各种飞机部件中作为金属合金的替代品(它比钢轻70%,大约是铝的一半)。和聚四氟乙烯一样,PEEK确实是一种神奇的材料…

高温大游行的剩余部分

聚苯硫醚(PPS)也是如此。虽然在热性能方面不能与PEEK和PTFE相提并论,但它仍然提供了令人满意的工作温度428°F(220°C)。汽车和电气工程师称为Ryton,这种热塑性塑料提供了耐腐蚀性,机械强度和介电性能的良好组合。它在塑料注射成型操作中也流动得很好,缩水率最小,这两者都使它成为精密电气beplay体育下载ios连接器和类似组件的良好候选者。

PPS不是加工零件的候选,但PPSU是。聚苯砜(又名Radel)的工作温度非常接近PPS,具有相似的机械和电气特性,可以消毒,并且非常可加工。它被用于飞机窗户边框、手术器械手柄、热水配件,因为它符合美国食品和药物管理局的要求(就像目前列出的其他聚合物一样),适合与食物直接接触。

类似地,还有聚醚酰亚胺(PEI),称为Ultem。PEI既可加工,也可注射成型,并可在一系列的玻璃填充(GF)水平。Ultem的最高连续工作温度为340°F(171°C),不太适合饼干烘焙,但它是一种优秀的全能聚合物,适用于要求强度、刚性、耐溶剂性和阻燃性以及介电性能的应用。

陶瓷3d打印部件
一个3d打印的陶瓷样(高级高温)执行立体光刻部分。

耐热3D打印材料怎么样?

其他值得注意的高温聚合物包括Vectra,一种可注射成型的液晶聚合物(LCP),通常用于SMT(表面贴装技术)行业。它具有优异的流动特性,可以生产壁非常薄的部件,工作范围可达464°F(240°C)。还有PC/PBT,一种聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二酯的混合物,能够承受高达266°F(130°C)的温度-远不及目前描述的同类产品,但仍然提供了韧性和耐候性的良好平衡,特别是在寒冷的温度下(如-40°F,也就是-40°C)。

你可能会想,“那3d打印零件呢?”这里的高温材料有什么选择?”你很幸运。其中最主要的是一种类似陶瓷的高级高温(PerFORM)立体光刻树脂,经过可选的后固化工艺后,能够处理高达514°F(268°C)的温度。这使设计人员有机会在风洞测试、快速工装、电子外壳等应用中制作坚固、坚硬的部件原型。同样,类似pc的高级高温(Accura 5530)是一种半透明材料,结合了光学清晰度和良好的耐热性。和用于机械加工和塑料注塑组件的聚碳酸酯一样,Accura 5530耐水、化学物质、火和电的影响。

生产注意事项

因为这里讨论的每一种工程级聚合物都既坚固又稳定,所以在可制造性设计方面几乎没有什么可担心的。有些比其他的更磨蚀,需要机械师使用硬质合金钻头和立铣刀,而那些熔化温度非常高的可能需要对塑料注射成型工艺进行一些调整。beplay体育下载ios由于所有材料都被列为标准Protolabs材料,任何担忧都将在在线报价过程中得到解决。

我们鼓励您检查广泛的清单在我们的网站上可获得更多详细信息的材料数据表。有超过140种聚合物和30种弹性体或液态硅橡胶(LSR)可供选择,其中一些可以承受相当高的温度,这一定是您下一个项目的完美材料。如果你有任何问题,请给我们写信。我们的应用工程师随时可以拨打877-479-3680或(电子邮件保护)