4工程塑料在机械工程中的应用

五大工程塑料主要指聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)、聚酰胺(尼龙, Polyamide, PA)、聚缩醛(Polyacetal, Polyoxy Methylene, POM聚甲醛)、改性聚苯醚(Poly Phenylene Oxide, 变性PPE)、聚酯(PET，PBT)。

工程塑料之PA简介聚酰胺(PA)俗称尼龙，PA具有良好的机械性能、耐热性、耐磨损性、耐化学性、阻燃性和自润滑性，容易加工、摩擦系数低，特别适宜于玻璃纤维和其他材料填充增强改性等。

由于其具有优异的性能，因此在世界各国，PA的生产能力与产量都占工程塑料的第一位。

广泛应用于汽车、电子电器、包装、机械、日用消费品等众多领域。

生产现状PA作为工程塑料使用已有近50年的历史了，其发展历程大致可以分为两个主要阶段，一是20世纪70年代以前，以开发新品种为主，开发的品种主要有PA6、PA66、PA610、PA11、PA12、PA1010、PA612、芳香酰胺等；70年代至今，以改性为主，同时也开发出一些新的小品种，如PA46、PA6T、PA9T、MXD-6等。

在世界范围内PA的需求量一直居工程塑料之首，由于多种改性PA的开发与应用，使得PA工业一直充满勃勃生机，生产与消费快速稳步增加，2001年世界PA的生产能力约为220万t/a，其中美国占31%，欧洲占45%，亚洲占24%，产量约为196万t。

品种以PA6、PA66为主，二者约占PA工程塑料总量的90%左右，世界范围内PA6与PA66的比例约为3：2。

由于各国或地区PA的发展历程不同，PA6与PA66比例也有所区别，在欧洲PA6与PA66比为5：4,美国PA6与PA66之比为4：6，而日本则以PA6为主，约占总产量的60%以上。

PA生产与消费主要集中在西方发达国家与地区，主要生产厂家与生产能力为，杜邦公司，生产能力50万t/a；巴斯夫公司25.5万t/a；罗地亚公司，21万t/a；GE/霍尼维尔公司，20万t/a；Allied Signal 公司，15万t/a；陶氏化学公司，13万t/a；UBE公司，8万t/a；DSM公司，7.5万t/a；拜耳公司，6.5万t/a等，另外日本有众多生产公司如东丽公司、旭化成公司等。

工程塑料耐磨标准工程塑料是一种具有高强度、高韧性、高温稳定性等优良性能的塑料材料，广泛应用于机械、汽车、电子电器等领域。

在使用过程中，工程塑料需要具备良好的耐磨性能，以满足各种使用环境下的需求。

制定工程塑料耐磨标准，对于保障工程塑料使用效果、维护用户利益具有重大意义。

1. 耐磨测试方法1.1 ASTM D4060-14 标准磨损测试ASTM D4060-14 标准磨损测试是一种常用的工程塑料耐磨测试方法，适用于硬度范围在 20 到 90 Shore A 之间的材料。

测试时，采用橡胶轮或砂纸磨损试样，根据试样的失重量或失重率来评估其耐磨性能。

1.4 Taber 滑动磨损测试ASTM D4060-14 标准磨损测试是一种常用的工程塑料耐磨测试方法，其标准规定了一系列试验条件和测试步骤，可用于测试各种类型的聚合物、橡胶和塑料材料的耐磨性能。

ASTM G65-16 滚动磨损测试适用于测试高硬度材料的耐磨性能，测试标准规定了试验条件和测试步骤，通过失重量或失重率来评估试样的耐磨性能。

3. 结论制定工程塑料耐磨标准，对于保障工程塑料使用效果、维护用户利益具有重大意义。

目前常用的工程塑料耐磨测试方法主要有 ASTM D4060-14 标准磨损测试、ASTM D4158-07 悬挂球法测试、ASTM G65-16 滚动磨损测试和 Taber 滑动磨损测试。

在实际测试过程中，可根据不同的材料硬度范围和使用环境选择合适的测试方法来评估耐磨性能，确保工程塑料在各种使用环境下具备良好的耐磨性能。

4. 工程塑料耐磨性能改善方法工程塑料的优良性能在很多领域得到广泛应用，但其耐磨性能仍有待进一步改善。

为了满足更多使用需求，需要探索工程塑料耐磨性能改善的方法。

4.1 添加耐磨剂添加耐磨剂是改善工程塑料耐磨性能的常用方法之一。

耐磨剂可降低材料表面的摩擦系数，从而达到提高耐磨性能的效果。

常见的耐磨剂包括硅石、二氧化硅、碳黑、酚醛树脂、尼龙纤维等。

工程塑料在电子设备方面的应用摘要：电子设备产品发展迅速,除了其功能越来越多、性能越来越先进之外,其自重也越来越轻，体积越来越小。

现阶段的电子设备中大量使用复合材料，复材的力学性能优良，通过结构优化设计或采用低密度金属材料（如铝合金、镁合金材料），可达到整体减重的目的。

对于一些小型电子设备，结构优化的余量有限。

从材料本身考虑，更换性能好、密度低的工程塑料，也可实现产品的轻量化。

大多数工程塑料的密度低于2g/cm3，与现在广泛使用的铝制品相比，加工相同结构的模型，使用工程塑料制品可将产品质量降低50%。

目前工程塑料种类越来越多，而且某些工程塑料的性能优异，所以围绕工程塑料的应用拓展研究也逐渐增多。

本文探索工程塑料在电子设备方面的应用，利用工程塑料密度低的特性来实现产品的轻量化。

关键词：工程塑料；电子设备；应用；轻量化引言5G技术的研发，中国信息制造业发展迅速，逐步成为国民经济发展的基础、战略和先锋产业。

随着现代科技的进步和工业化水平的提高，电子设备正逐步朝着高性能、小规模和多功能的方向发展。

质优价廉的工程塑料，逐渐成为电子设备的组成材料。

工程塑料种类繁多，人们对工程塑料在电子设备方面的应用研究日益增加，电子设备领域不断使用更加高效和环保的工程塑料，为制造电子设备奠定了基础。

1工程塑料的性能全面了解工程塑料的性能是使用工程塑料设计零件的第一步。

工程塑料是一种聚合物材料，主要由合成树脂组成，配有适量的添加剂，其性能主要取决于树脂，添加剂主要用于提高工程塑料的性能。

工程塑料分为热固性塑料和热塑性塑料两种类型，具有良好的塑性、低密度、高强度、高刚性、耐油性、磨损性、腐蚀性、隔声性、隔热性和易成型性。

工程塑料具有以下重要性能：（1）机械特性机械特性是确定工程塑料使用范围的重要指标之一。

工程塑料具有很高的强度、良好的塑性、强度和耐磨性，通常可以替代制造金属材料的零件和零部件。

特别是，工程塑料具有较轻的重量，广泛用于制造结构构件以减少其自身重量。

工程塑料一、工程塑料是指一类可以作为结构材料，在较宽的温度范围内承受机械应力，在较为苛刻的化学物理环境中使用的高性能的高分子材料，有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。

工程塑料的性能特点主要是：（1）与通用塑料相比，具有优良的耐热和耐寒性能，在广泛的温度范围内机械性能优良，适宜作为结构材料使用；（2）耐腐蚀性良好，受环境影响较小，有良好的耐久性；（3）与金属材料相比，容易加工，生产效率高，并可简化程序，节省费用；（4）有良好的尺寸稳定性和电绝缘性；（5）重量轻，比强度高，并具有突出的减摩、耐磨性。

二、PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）与PPS（聚亚苯基硫醚）、PC（聚碳酸酯）、POM（聚甲醛）、PA（聚酰胺，尼龙）等共称为五大泛用工程塑料。

1、PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）：【一般设计厚度1.5-4】特点：PBT为乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯。

具有高耐热性、韧性、耐疲劳性，自润滑、低摩擦系数，耐候性、吸水率低，仅为0.1%，在潮湿环境中仍保持各种物性（包括电性能），电绝缘性，但介电损耗大。

耐热水、碱类、酸类、油类、但易受卤化烃侵蚀，耐水解性差，低温下可迅速结晶，成型性良好。

PBT 结晶速度快，最适宜加工方法为注塑，其他方法还有挤出、吹塑、涂覆和各种二次加工成型，成型前需预干燥，水分含量要降至0.02%。

PBT（增强、改性PBT）主要用于汽车、电子电器、工业机械和聚合物合金、共混工业。

如作为汽车中的分配器、车体部件、点火器线圈骨架、绝缘盖、排气系统零部件、摩托车点火器、电子电器工业中如电视机的偏转线圈，显像管和电位器支架，伴音输出变压器骨架，适配器骨架，开关接插件、电风扇、电冰箱、洗衣机电机端盖、轴套.10%玻纤增强、20%玻纤增强、30%玻纤增强、阻燃、矿物填充、玻矿混合、耐高温、玻纤防火、耐水解、润滑剂添加、热稳定剂添加、耐紫外线、食品级、导热级、高流动。

常用七大工程塑料的应用及特性常用七大工程塑料的应用及特性一：七大工程塑料：ABS PA PC PBT PET POM PPO二：ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯）1、ABS的性能：ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物,它是无定型聚合物,密度为1.05g/cm3左右,具有较高的机械强度和良好“竖、韧、钢”的综合性能.ABS是一种应用广的工程塑料,其品种多样,用途广泛,也称“通用工程塑料”,(MBS称为透明ABS),易于成型加工,耐化学腐蚀性差,制品易电镀.2、ABS的应用:泵叶轮、轴承、把手、管道、电器外壳、电子产品零件、玩具、表壳、仪表壳、水箱外壳、冷藏库和冰箱内壳.3、ABS的工艺特点:(1)ABS的吸湿性较大和耐温性较差,在成型加工前必须进行充分干燥和预热,将水分含量控制在0.03%以下.(2)ABS树脂的熔融粘度对温度的敏感性较低(与其它无定型树脂不同).ABS 的注射温度虽然比PS稍高,但不能像PS那样有较宽松的升温范围,不能用盲目升温的办法来降低其粘度,可用增加螺杆转速或提升注射压力/速度的办法来提高其流动性.一般加工温度在190～235℃为宜.(3)ABS的熔融粘度属中等,比PS、HIPS、AS均较高,流动性较差,需采用较高的注射压力啤贷.(4)ABS采用中等到注射速度啤贷效果好(除非形状复杂、薄辟制件需用较高的注射速度),产品水口位易产生气纹.(5)ABS成型温度较高,其模温一般调节在45～80℃.生产较大产品时,定模(前模)温度一般比动模(后模)略高5℃左右为宜.(6)ABS在高温炮筒内停留时间不宜过长(应小于30分钟),否则易分解发黄.三：PA（聚酰胺）1、PA的性能:PA也是结晶型塑料,俗称尼龙,密度为1.13g/cm3左右,品种很多,应用于注塑加工的常有尼龙6、尼龙1010、尼龙610等.尼龙具有机械强度高、韧性好、耐疲劳、表面光滑、有自润滑性，摩擦系数小、耐磨、耐热(100℃内可长期使用)、耐腐蚀、制件重量轻、易染色、易成型等优点.PA的缺点是:极易吸水、注塑条件要求苛刻,尺寸稳定性较差;因其比热大,产品脱模时很烫.PA66是PA系列中机械强度最高、应用最广的品种,因其结晶度高,故其刚性、耐热性都较高.2、PA的应用:高温电气插座零件、电气零件、齿轮、轴承、滚子、弹簧支架、滑轮、螺栓、叶轮、风扇叶片、螺旋桨、高压封口垫片、阀座、输油管、储油容器、绳索、扎带、传动皮带、砂轮粘合剂、电池箱、绝缘电气零件、线芯、抽丝等.3、PA的工艺特点:因PA极易吸湿,加工前一定要进行干燥(最好使用真空抽湿干燥器),含水量应控制在0.25%以下,原料干燥得越好,制品表面光泽性就越高,否则比较粗糙;但是干燥不宜太充分,含水分要保证在0.15%左右.PA不会随受热温度的升高而逐渐软化,熔点很明显,温度一旦达到熔点就出现流动(与PS、PE、PP等料不同);尼龙料的流变特性是其粘度对剪切速率不敏感.PA的粘度远比其它热塑性塑料低,且其熔化温度范围较窄(仅5℃左右).PA流动性,容易充模成型,也易走披锋.喷嘴易出现“流涎”现象,最好用弹弓针阀式喷嘴,否则抽胶量需大一点.PA熔点高,凝固点也高,熔料在模具内随时会因温度降低到熔点以下而凝固,妨碍充模成型的完成,易出现堵嘴或堵浇口现象.所以,必须采用高速注射(薄壁或长流程制件尤其这样),保压时间要短,尼龙模具要有充分的排气措施.PA熔融状态时热稳定性较差,易降解;料筒温度不宜超过300℃,熔料在料筒内加热时间不宜超过30分钟.PA对模温要求很高,可利用模温的高低来控制其结晶性,以获得所需的性能.PA注塑时模温在50～90℃之间较好,PA6加工温度在230～250℃为宜,PA66加工温度为260～290℃;PA制品有时需要进行“调湿处理”,以提高其韧性及尺寸稳定性.四：PC（聚碳酸酯）1、PC的性能:PC为无定型塑料,俗称防弹胶,密度为1.2g/cm3,透明性好.它具有优良的“韧而刚”的综合性能,机械强度高、韧性好、耐冲击强度极高、耐热耐候性好、尺寸精度和稳定性高、易着色、吸水率低.PC热变形温度为135～143℃,可长期在120～130℃的工作温度下使用.PC的缺点是:耐化学腐蚀性差、耐疲劳强度低、熔融粘度大、流动性差、对水份极敏感,易产生内应力开裂现象.2、PC的应用:高温电气制品、风筒壳、火牛壳、电工用具、电机壳、工具箱、奶瓶、冷饮机壳、照相机零件、安全帽、齿轮、食品盘子、医疗器材、导管、发夹、吹风筒、理发用品、鞋跟、纤维增强后可作结构更强的工程零件、CD碟.3、PC的工艺特点:PC料对温度很敏感,其熔融粘度随温度的提高而明显降低,流动加快.对压力不敏感,要想提高其流动性,采取升温的办法较快.PC料加工前要充分干燥(120℃左右),水分应控制在0.02%以内.PC料宜采用“高料温、高模温和高压中速”的条件成型，模温控制在80～110℃左右较好，成型温度在280～320℃为宜。

常用工程塑料性能及应用举例名称特征应用举例硬质聚氯乙烯（P VC）软质聚氯乙烯（P VC）聚乙烯（PE）有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）聚丙烯（PP）聚苯乙烯（PS）丙烯腈—丁二烯—苯乙烯（A BS）聚砜（P SU）尼龙 66 聚酰机械强度高，化学稳固性及介电性能优秀，耐油性和抗老化性也较好，易熔接及粘合，价钱较低。

弊端是使用温度低（在 60°C 以下），线膨胀系数大，成型加工性不良。

拉伸强度、抗弯强度及冲击韧性均较硬质聚氯乙烯低，但破碎延长率较高。

质柔嫩、耐摩擦、挠曲，弹性优秀，象橡胶，吸水性低，易加工成型，有优秀的耐寒性，合电气性能，化学稳固性较强，能制各样娇艳而透明的制品。

弊端是使用温度低，在 -15 — 55°C。

拥有优秀的介电性能、耐冲击、耐水性好，化学稳固性高，使用温度可达 80—100° C，摩擦性能和耐寒性优秀。

弊端是机械强度不高，质柔嫩，成型缩短率大。

有极好的透光性，可透过 92%以上的太阳光，紫外线光达 %；机械强度较高，有必定耐热耐寒性，耐腐化、绝缘性能优秀，尺寸稳定，易于成型，质较脆，易溶于有机溶剂中，表面硬度不够，易擦毛。

是最轻的塑料之一，其折服、拉伸和压缩强度和硬度均优于低压聚乙烯，有很突出的刚性，高温（90°C）抗应力废弛性能优秀，耐热性能较好，可在100°C以上使用，如无外力150°C也不变形，除浓硫酸、浓硝酸外，在很多介质中很稳固，低分子量的脂肪烃、芬芳烃、氯化烃，对它有融化和溶胀作用，几乎不吸水，高频电性能不好，成型简单，但缩短率大，低温显脆性，耐磨性不高。

有较高的韧性和抗冲击强度；耐酸、耐碱性能好，不耐有机溶剂，电气性能优秀，透光性好，着色性佳，并易成型。

拥有优秀的综合性能，即高的冲击韧性和优秀的力学性能，优秀的耐热、耐油性能和化学稳固性，尺寸稳固、易机械加工，表面还可镀金属，电性能优秀。

有很高的力学性能、绝缘性能和化学性能稳固，而且在 100— 150°C以下能长久使用，在高温下能保持常温下所拥有的各样力学性能和硬度，蠕变值很小，用 F-4 填补后，可作摩擦零件。

机械工程中常用的材料及其特性分析机械工程是应用物理学和材料科学的领域，其中涉及到广泛的材料选择。

在机械工程中，材料的选择和使用对于提高产品性能和延长寿命至关重要。

本文将分析机械工程中常用的几种材料及其特性。

1. 金属材料金属材料是机械工程中最常见的材料之一。

金属具有良好的导电性、热传导性和可塑性。

常用的金属材料包括钢、铝、铜和铁等。

- 钢：钢具有强度高、硬度大的特点，同时具有较好的塑性。

它被广泛应用于制造机械零件和结构件。

- 铝：铝具有较低的密度和良好的耐腐蚀性，适用于制造轻型结构和航空航天器件。

- 铜：铜具有良好的导电性和导热性，广泛应用于电子设备和导线等领域。

- 铁：铁是常见的结构材料，具有良好的韧性和可塑性。

2. 塑料材料塑料是一种具有可塑性、耐腐蚀性和绝缘性的高分子化合物。

它们在机械工程领域中得到了广泛应用。

- 聚乙烯（PE）：聚乙烯具有较高的强度和良好的耐化学性，常用于制造管道、储罐和塑料零件等。

- 聚丙烯（PP）：聚丙烯是一种具有良好耐腐蚀性和高韧性的材料，常用于汽车零部件和容器等领域。

- 聚氯乙烯（PVC）：聚氯乙烯是一种广泛使用的塑料材料，它具有优异的耐化学性和电绝缘性能，常用于制造管道、电线等。

- 聚苯乙烯（PS）：聚苯乙烯具有低成本、良好的耐冲击性和绝缘性能，在包装和电子器件等领域有广泛应用。

3. 纤维材料纤维材料是由纤维形状的颗粒组成的材料，常用于机械工程领域的结构件和强度要求较高的零件。

- 碳纤维：碳纤维具有极高的强度和刚度，同时重量很轻，被广泛应用于航空航天、汽车和体育器材等领域。

- 玻璃纤维：玻璃纤维具有优异的强度、耐腐蚀性和绝缘性能，在船舶、风力发电和建筑等领域有广泛应用。

- 聚酰胺纤维（ARAMID）：聚酰胺纤维具有很高的强度和耐热性，广泛用于防弹材料、绳索和高温隔热材料等。

4. 陶瓷材料陶瓷材料是一类脆性材料，具有良好的耐磨、耐高温和绝缘性能。

在机械工程中，陶瓷材料主要用于制造轴承、绝缘体和切削工具等。