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浅谈工程塑料在家用电器上的应用技术

  文章加入时间:2018年12月


  随着家电产业往更高端发展,工程塑料在家电产品的应用变得越来越重要。工程塑料相对通用塑料具有更优异的综合性能,相对金属材料具有更廉价,易成型的优势,将在未来的材料舞台上更具发展潜力。
  工程塑料(engineering plastics)是在20世纪50年代开始迅速发展起来,在家电产品中得到了大量采用。它具有比通用塑料更优异的机械强度、耐久性、耐热性、耐腐蚀性等,同时又有金属材料所没有的优越性能(例如:易于成型、价格低、美观、轻量化等)。
  工程塑料的类别
  工程塑料主要包括聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)、聚酯(PET,PBT)、聚苯硫醚(PPS)、聚芳基酯等。
  下面笔者将在家电上应用的几种工程塑料,简单的分析及各自应用上的一些技术点。
  聚碳酸酯PC(聚碳酸酯合金材料PC/ABS)
  PC是一类玻璃态非晶聚合物材料,它比通用塑料最大的优点就是具有出色的耐热和抗冲击能力。
  现在很多家电及汽车部件,会使用PC/ABS合金材料,不但能提升外观的光亮度,同时还具备优良的耐热和冲击性。
  PC/ABS是以聚碳酸酯(PC)、丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)为主体材料,加入一些增容剂,通过熔融混合挤出制得PC/ABS合金。随着家电产品的智能化、外观高级化趋势所向,在满足多样化的功能以外,用户对外观美化的追求也越来越高。目前这一类材料已经逐步开始在电饭煲、吸尘器等小家电的外壳、装饰件等被广泛应用,用于替代ABS等通用塑料(下表为我们对PC/ABS与ABS的各项性能进行对比测试数据,仅供参考),其冲击性能和耐热性能远远优于ABS。
  同时PC/ABS也可被称之为免喷涂材料,因为无需进行喷涂PC/ABS材料本身已具有光亮的外观,可减少喷涂带来的环境污染,为环境事业做出贡献。
  饱和聚酯PBT/PET
  PBT和PET一起统称为热塑性聚酯,或饱和聚酯。它具有较高的机械强度,突出的耐化学试剂性,耐热性和优良的电性能。在电子电器行业主要用于:无熔线断电器、电磁开关、驰返变压器、家电把手、连接器、外壳等。在家电产品部品中一般加入10%-40%不等的玻纤纤维进行增强改性应用。
  由于PBT(或PET)其优异的耐热性能,并广泛应用于电饭煲中的加热盘,这类产品往往还需要非常好的阻燃性能。在我们的开发过程中,值得注意的是PBT要做到良好的阻燃很容易,但是由于电饭煲类家电产品要考虑其阻燃剂在材料中的耐蒸汽性,而这类高温水蒸气很容易将PBT中的阻燃剂析出,导致表面白化,外观恶化。类似于这种加热盘,作为家电产品的二次外观件,如果客户看到表面白化物质,难免会觉得不适感。所以PBT材料中,这个问题是被忽视的,需要对阻燃剂体系进行改善。以下是关于PBT材料耐蒸汽实验后白的具体说明及分析:
  •耐蒸汽试验方法:利用HAST寿命加速老化试验机,在A厂家(日本)及B厂家(中国)的材料,在125℃、100RH%的条件下,放置230H,进行对比试验。
  •白化物质分析方法:①量取5ml丙酮溶液,冲洗白色异物的表面3分钟,量取0.2μml,利用日本岛津公司产的气相质谱分析仪GCMS进行分析。②量取5ml丙酮溶液,冲洗无白色异物表面3分钟,量取0.2μml,利用日本岛津公司产的气相质谱分析仪GCMS进行分析。
  GCMS分析结果:白色析出物为双酚A(BPA)。
  而其中一种常用阻燃剂四溴双酚A就是双酚A的溴化衍生物。BPA物质能导致内分泌失调,威胁着胎儿和儿童的健康。从2011年3月2日起,禁止生产含化学物质双酚A(BPA)的婴儿奶瓶。2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,四溴双酚A在2A类致癌物清单中。所以这类阻燃剂在PBT中的使用需引起重视,预计很快就将被列入出口禁止物质名单中。
  聚苯硫醚PPS
  PPS塑料(聚苯硫醚)是一种综合性能优异的热塑性特种工程塑料,其突出的特点是耐高温、耐腐蚀和优越的机械性能。通过添加玻璃纤维或其他增强材料改性后,可以使冲击强度大为提高,耐热性和其他机械性能也有所提高。PPS因其较小的收缩率(0.15-0.25%)及超强的刚性,在家电产品的螺栓、接头螺口等位置可替代金属使用。相对于金属而言,其易成型、价格低、加工速度快等优势十分明显。
  我们对国内一家改性厂家的玻璃纤维增强PPS的性能进行评估。
  结果表明PPS的刚性可达通用塑料ABS等材料的3-5倍,甚至更强。
  这里顺便也提下,也有人尝试使用玻璃纤维增强尼龙PA6/66替代金属材料。但是尼龙最大的缺陷在于其吸水性导致部件在长期使用后尺寸不稳定,导致配合不良等发生。
  展望
  综上所述,笔者仅是列举了3种不同类型的典型的工程塑料在家电产品应用上的一些关注点及注意点。
  笔者相信随着将来更具科技感的家电产品面市,工程塑料的应用会被越来越重视,诉求也会越来越大。
  提前开发具有高级外观、更高强度、绿色环保、更多功能化的材料是中国国内的一些改性厂家打响未来材料之战的重中之重。 

文章摘编自:CPRJ 中国塑料橡胶


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