Обзор термопластичных добавок

Термопласты представляют собой пластичные полимеры с низкой температурой плавления, которые плавятся при нагревании, затвердевают при охлаждении и могут быть повторно расплавлены после отверждения без нарушения физической целостности материала. Термопласты прочны, но гибки, устойчивы к усадке и ударопоглощающим свойствам, а также просты в использовании, поскольку не требуют последующей обработки. Общие приложения включают прототипирование и широкий спектр потребительских товаров, таких как мешки для мусора, посуда, детские игрушки и даже автомобильные запчасти.

Термопласты, естественно, обладают многими полезными химическими и механическими свойствами, но иногда инженеры хотят вывести эти свойства на новый уровень или придать пластику новые характеристики, такие как повышенная прочность или биосовместимость. Вот где на помощь приходят добавки и наполнители. Здесь есть все, что вам нужно знать о наиболее распространенных добавках и наполнителях для термопластов, а также основные рекомендации для инженеров.

Как работают наполнители и добавки?

Практически все пластмассовые изделия, представленные сегодня на рынке — от спортивного инвентаря до синтетических бамперов на автомобилях и шприцев для подкожных инъекций — представляют собой комбинации базового полимера и добавки. Без добавок даже самый передовой пластиковый полимер не будет работать так хорошо, как мог бы. Дополнительные химические и физические свойства, обеспечиваемые добавками, делают пластмассы чище, безопаснее и прочнее. Производители также могут использовать добавки для продления срока службы своих деталей без увеличения затрат.

Помимо дополнительных свойств, наполнители снижают стоимость сырья за счет снижения расхода смолы.

Распространенные термопластичные добавки и наполнители

Существует добавка или наполнитель практически для каждого химического или механического свойства, которого может захотеть достичь инженер. Вот четыре наиболее распространенных добавки и наполнители, представленные сегодня на рынке:

Стекловолокно

Стекловолокно является наиболее распространенным типом термопластической добавки, используемой для литья под давлением. Стекловолокна значительно улучшают прочность и жесткость пластика, в который они добавлены, но волокна также делают пластик более хрупким. Таким образом, стекловолокно рекомендуется только для приложений, в которых деталь не должна выдерживать сильное ударное напряжение или отклонение.

Однако добавление стекловолокна в термопластическую смолу по-разному повлияет на процесс формования и проектирования. Например, стекловолокно может ограничивать скорость усадки базовой смолы, что создает нелинейную картину усадки и увеличивает риск коробления. Когда смолы усаживаются неравномерно, могут возникать отверстия, непредвиденные изменения текучести и формы, а также изменения толщины стенок. Инженеры должны помнить об этих рисках при выборе стекловолокна.

Керамические наполнители

В термопласт можно добавить керамические наполнители, чтобы сделать деталь более термостойкой. Керамические наполнители похожи на стеклянные волокна в том, что они оба придают прочность детали — к сожалению, они имеют одни и те же ограничения. Детали с керамическим наполнителем могут быть хрупкими и более восприимчивыми к сколам или растрескиванию при ударе.

Ориентация и форма волокон играют важную роль, когда речь идет об использовании керамических наполнителей и стеклянных волокон. Волокна, чешуйки, порошки и гранулы имеют разные размеры и поэтому могут влиять на определенные свойства детали.

Например, шарики однородны, их можно штабелировать, и они увеличивают тепловую деформацию термопласта. Кроме того, шарики минимизируют воздействие любых внутренних стрессоров, вызванных наполнителем. К сожалению, бисер не сильно увеличивает прочность материала. После того как инженеры выберут наиболее подходящую добавку или наполнитель для своих нужд, они должны также рассмотреть форму этого наполнителя или добавки.

Загустители

Инженеры часто добавляют загустители в жидкие полимеры на основе смол, чтобы сделать их более вязкими. Большинство загустителей происходят из групп солеобразующих или гидрофильных полимеров, поскольку они образуют трехмерные связи, которые замедляют движение пластика при низких скоростях сдвига. Загустители можно найти в клеях, герметиках, покрытиях и некоторых продуктах личной гигиены.

Антиоксиданты

Когда полимер вступает в реакцию с кислородом, материал может потерять прочность и растяжимость. Кроме того, окисление может вызвать обесцвечивание и появление трещин на поверхности детали. В термопласты добавляют антиоксиданты, чтобы предотвратить окисление и замедлить разложение в присутствии чрезмерного тепла, озона и радиации. Антиоксиданты также защищают деталь от свободных радикалов и ультрафиолетового излучения, что делает ее идеальной для применений, в которых деталь будет контактировать с потенциально опасными погодными условиями.

Начало работы с термопластичными добавками

Термопластичные добавки и наполнители являются неотъемлемой частью репертуара любого производителя пластиковых деталей, а их универсальность делает их идеальными для широкого спектра вариантов использования. Однако стекловолокно, керамические наполнители, антиоксиданты и загустители — это только начало. Этот обзор не охватывает другие категории добавок, такие как антимикробные вещества, модификаторы ударопрочности, пластификаторы, светостабилизаторы и т. д. Инженеры и команды разработчиков должны начать процесс выбора материалов с четкого набора требований для своего проекта, чтобы определить, какие добавки или наполнители им следует выбрать из широкого спектра коммерчески доступных вариантов.

Выбор термопластичной добавки или наполнителя, подходящей для предстоящего проекта, становится намного проще с надежным партнером-производителем, таким как Fast Radius. Мы стремимся помогать нашим партнерам внедрять инновации, и это начинается с грамотного выбора материалов. Наша опытная команда инженеров, проектировщиков и производственных экспертов имеет многолетний опыт, который воплощается в превосходных консультационных услугах. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать работу.

Если вас заинтересовал этот обзор, посетите учебный центр Fast Radius, где вы найдете дополнительные обзоры материалов и руководства по выбору материала для конкретного проекта.