Изучение стойкости полипропилена и нейлона к ультрафиолетовому излучению

Сегодня на рынке существует бесчисленное множество термопластов, от акрила до полиэфиримида. Полипропилен и нейлон — два других термопласта, широко используемых в производстве, поэтому важно понимать качества каждого из них, прежде чем рассматривать эти материалы для своего следующего проекта.

Полипропилен — недорогой кристаллический термопласт, часто используемый в медицинском оборудовании, пищевых контейнерах, упаковке и водопроводных трубах. Чаще всего он используется в производственных процессах литья под давлением или на станках с ЧПУ, но также возможна 3D-печать полипропилена. Однако, прежде чем вы решите 3D-печатать свои детали из полипропилена, важно отметить, что он склонен к деформации легче, чем многие другие материалы для 3D-печати, и могут быть более подходящие варианты в зависимости от того, что вы делаете.

Точно так же нейлон также совместим с 3D-печатью, литьем под давлением и обработкой с ЧПУ и используется в различных отраслях промышленности для производства всего, от канатов до компонентов двигателя. Он может принимать различные формы, включая листы, волокна, нити и пленки, и часто используется вместо низкопрочных металлов.

Как видите, нейлон и полипропилен — это универсальные пластики с множеством преимуществ. Однако проектирование деталей для наружного использования требует выбора подходящего пластика, устойчивого к ультрафиолетовому излучению или устойчивого к ультрафиолетовому излучению, поэтому важно учитывать свойства каждого материала в отношении ультрафиолетового излучения, чтобы конечный продукт мог выдерживать длительное воздействие солнечных лучей без разрушения. В этой статье мы рассмотрим свойства нейлона и полипропилена, устойчивые к ультрафиолетовому излучению, чтобы помочь вам сделать осознанный выбор материала.

Что такое устойчивый к УФ-излучению пластик?

Если ваша часть будет проводить значительное количество времени на улице или иным образом подвергаться воздействию устойчивого уровня УФ-излучения, вы можете использовать пластик, устойчивый к УФ-лучам. Например, вы могли видеть, что некоторые сиденья на стадионах, автомобильные детали и садовые стулья страдали от обесцвечивания, потери четкости изображения и/или снижения механической прочности и ударопрочности; это потому, что они были сделаны из пластика с низкой устойчивостью к ультрафиолетовому излучению. Воздействие УФ-излучения также может сделать пластиковые детали более хрупкими и восприимчивыми к поломке, растрескиванию, деформации или разрушению.

Хотя почти ни один материал не является полностью устойчивым к УФ-излучению, некоторые из них могут поглощать УФ-излучение. Добавление стабилизаторов или добавок может улучшить устойчивость к ультрафиолетовому излучению для пластмасс, которые не могут поглощать ультрафиолетовый свет. Эти неустойчивые к УФ-излучению материалы производят свободные радикалы (атомы с неспаренным электроном), которые могут разрушать межмолекулярные связи, отрицательно влиять на механические свойства и вызывать износ пластика.

Стойкость полипропилена к УФ-излучению при производстве

Полипропилен – чрезвычайно прочный, но гибкий и легкий материал. Он устойчив к плесени, бактериям, воде, маслу, гниению, электричеству и химическим веществам. Тем не менее, полипропилен не лучший вариант для продуктов, которые живут на улице или регулярно подвергаются воздействию солнечного света, потому что на него сильно влияет воздействие УФ-излучения. В частности, он чувствителен к УФ-излучению с длинами волн 290–300 нанометров, 330 нанометров и 370 нанометров. Воздействие УФ-излучения высокой интенсивности в течение всего лишь шести дней может привести к тому, что полипропилен потеряет до 70 % своей механической прочности, что приведет к очень хрупким деталям.

Изделия из полипропилена обычно разрушаются через несколько месяцев прямого воздействия солнечных лучей, поскольку излучение возбуждает фотоны и создает свободные радикалы. Однако использование добавок и покрытий может помочь защитить детали из полипропилена от солнечного света. Например, волокна оксида цинка или оксида титана могут блокировать и поглощать УФ-излучение, уменьшая воздействие УФ-излучения на полипропилен и продлевая срок службы детали. Точно так же разработка полипропиленовой детали с защитными уплотнениями может помочь ей лучше противостоять солнечному свету, хотя заставить полипропилен соединиться с другими материалами может быть сложно, поскольку он практически не впитывает влагу и довольно скользкий.

Даже с добавками полипропилен будет быстро разлагаться по сравнению с естественно устойчивыми к ультрафиолетовому излучению пластиками, такими как акрил или полиэтилен высокой плотности (HDPE). Таким образом, мы рекомендуем не использовать его для продуктов, которые будут подвергаться длительному воздействию прямых солнечных лучей.

Стойкость нейлона к УФ-излучению при производстве

Точно так же нейлон подвержен деградации при длительном воздействии УФ-излучения, поскольку УФ-излучение создает свободные радикалы, влияющие на свойства нейлона. При длительном воздействии солнечных лучей нейлоновые детали ослабевают и теряют цвет. Нейлон чувствителен к УФ-излучению с длиной волны 290–315 нанометров.

Тем не менее, существует несколько вариантов нейлона с разной степенью устойчивости к ультрафиолетовому излучению. Например, нейлон 6/6 менее устойчив к УФ-излучению, чем нейлон 6 или нейлон 12. Таким образом, при принятии решения важно учитывать механическую прочность, термостойкость, стойкость к истиранию и водостойкость каждого варианта нейлона в дополнение к предполагаемому применению вашего продукта. какой тип нейлона использовать для вашего проекта.

Выбор между полипропиленом и нейлоном

Ни нейлон, ни полипропилен не обладают особой устойчивостью к ультрафиолетовому излучению, но полипропилен, скорее всего, будет разлагаться быстрее при постоянном воздействии ультрафиолетового излучения. Однако вы можете повысить как полипропилен, так и нейлон, стойкость к УФ-излучению с помощью:

• Стабилизаторы: Когда образуются свободные радикалы, эти добавки улавливают их, предотвращая разрушение межмолекулярных связей внутри нейлона или полипропилена. Светостабилизаторы на основе затрудненных аминов (HALS) являются наиболее распространенным типом стабилизаторов.
• Блокаторы: Блокаторы в первую очередь предотвращают попадание УФ-лучей на полипропилен или нейлон. Углеродная сажа — распространенный высокоэффективный блокатор для наружного применения, но пигмент диоксида титана также может помочь увеличить срок службы вашего продукта.
• Поглотители: С другой стороны, поглотители могут поглощать УФ-излучение и преобразовывать его в тепло или другие менее вредные длины волн. Наиболее распространенными поглотителями являются бензофеноны и бензотриазолы, но существуют и другие варианты.

Стоит также отметить, что стойкость к ультрафиолетовому излучению — не единственный фактор, который следует учитывать при выборе между полипропиленом и нейлоном.

Полипропилен прочнее и более устойчив к влаге, чем нейлон, а его низкая вязкость расплава делает его идеальным для использования в литье под давлением. Полипропилен также устойчив к электричеству, маслам и бактериям, хотя он легко воспламеняется и чувствителен к хлорсодержащим растворителям и окислению.

С другой стороны, нейлон имеет более высокую вязкость расплава, чем полипропилен. Он также имеет хорошее электрическое сопротивление и идеально подходит для приложений с высоким коэффициентом трения, поскольку может сохранять свою форму без особого обслуживания или смазки. Нейлон также более податлив, чем полипропилен, что позволяет дизайнерам создавать более сложные формы.

Производство деталей из полипропилена и нейлона с помощью Fast Radius

Полипропилен и нейлон являются приемлемыми материалами для деталей, подвергающихся прерывистому воздействию УФ-излучения. Однако фторполимеры (такие как политетрафторэтилен, поливинилиденфторид и фторированный этиленпропилен), имиды (такие как полиимид и полиэфиримид), акрил, полиэтилен высокой плотности или поликарбонат могут лучше подходить для деталей, подвергающихся длительному воздействию УФ-излучения. Если полипропилен или нейлон в других отношениях является наилучшим материалом для ваших нужд, добавление блокаторов, стабилизаторов или поглотителей может повысить устойчивость вашего продукта к ультрафиолетовому излучению и увеличить срок его службы.

Когда вы работаете с Fast Radius, наша команда опытных инженеров может помочь вам выбрать правильный материал для вашего проекта. Мы будем работать с вами от этапа проектирования до производства, чтобы гарантировать, что ваши детали будут соответствовать задуманному. Кроме того, создав учетную запись и загрузив файлы своих деталей с помощью нашего облачного программного обеспечения, вы можете получить доступ к мгновенному DFM-анализу ваших конструкций и сравнить варианты материалов и методы производства, чтобы обеспечить максимально эффективное производство деталей с точки зрения затрат и времени. Если вам нужна помощь в начале работы, просто свяжитесь с нами, чтобы обсудить наши возможности и то, что Fast Radius может сделать для вас.