Термопластичные добавки: повышение прочности, гибкости и долговечности

Термопласты — это полимерные пластики с низкими температурами плавления, которые плавятся при нагревании, затвердевают при охлаждении и могут быть повторно расплавлены после отверждения без повреждения физической целостности материала. Термопласты прочны, но гибки, устойчивы к усадке и ударопоглощающе, и просты в использовании, так как не требуют пост-обработки. Распространенные применения включают прототипирование и широкий спектр потребительских продуктов, таких как мусорные пакеты, посуда, детские игрушки и даже автомобильные детали.

Термопласты естественным образом обладают множеством выгодных химических и механических свойств, но иногда инженеры хотят вывести эти свойства на новый уровень или придать пластику новые характеристики, такие как более высокая прочность или биосовместимость. Именно здесь на помощь приходят добавки и наполнители. Вот все, что вам нужно знать о самых распространенных добавках и наполнителях для термопластов, а также ключевые соображения для инженеров.

Как работают наполнители и добавки?

Практически все пластиковые продукты на рынке сегодня — от спортивного оборудования до синтетических бамперов автомобилей и гипodermических шприцев — являются комбинациями базового полимера и добавки. Без добавок даже самый передовый полимер пластика не будет работать так хорошо, как мог бы. Дополнительные химические и физические свойства, предлагаемые добавками, делают пластики чище, безопаснее и прочнее. Производители также могут использовать добавки для продления жизненного цикла своих деталей без увеличения затрат.

Помимо предоставления дополнительных свойств, наполнители снижают затраты на сырье за счет уменьшения потребления смолы.

Распространенные добавки и наполнители для термопластов

Для практически каждого химического или механического свойства, которого инженер может пожелать достичь, существует добавка или наполнитель. Вот четыре из самых распространенных добавок и наполнителей на рынке сегодня:

Стеклянные волокна

Стеклянные волокна — самый распространенный тип добавки термопласта, используемый для литья под давлением. Стеклянные волокна значительно улучшают прочность и жесткость пластика, которому они добавляются, но волокна также делают пластик более хрупким. Поэтому стеклянные волокна рекомендуются только для применений, в которых деталь не должна выдерживать высокие ударные нагрузки или дефлексию.

Однако добавление стеклянных волокон в термопластичную смоду повлияет на процесс литья и проектирования различными способами. Например, стеклянные волокна могут ограничивать скорость усадки базовой смолы, что создает нелинейный узор усадки и повышает риск деформации. Когда смолы усаживаются неравномерно, могут возникать отверстия, непредвиденные изменения в течении и форме, и изменения толщины стенок. Инженеры должны учитывать эти риски при рассмотрении стеклянных волокон.

Керамические наполнители

Керамические наполнители могут быть добавлены в термопласт, чтобы сделать деталь более термостойкой. Керамические наполнители похожи на стеклянные волокна тем, что оба придают прочность детали — к сожалению, они имеют те же ограничения. Детали с керамическими наполнителями могут быть хрупкими и более подверженными сколу или трещинам при ударе.

Ориентация и форма волокон играют важную роль при использовании керамических наполнителей и стеклянных волокон. Волокна, хлопья, порошки и шарики — все они размерно различны и поэтому могут влиять на определенные свойства детали.

Например, шарики равномерны, стакуемы и увеличивают термическую дефлексию термопласта. Также шарики минимизируют влияние любых внутренних напряжений, вызванных наполнителем. К сожалению, шарики не сильно увеличивают прочность материала. Как только инженеры выбирают наиболее подходящий материал добавки или наполнителя для своих нужд, они также должны учитывать форму этого наполнителя или добавки.

Загустители

Инженеры часто добавляют загустители в жидкие полимеры на основе смол, чтобы сделать их более вязкими. Большинство загущающих добавок поступают из групп полимеров, образующих соли или гидрофильных полимеров, потому что они образуют трехмерные связи, замедляющие движение пластика при низких скоростях сдвига. Загустители можно найти в клеях, герметиках, покрытиях и некоторых средствах личной гигиены.

Антиоксиданты

Когда полимер реагирует с кислородом, материал может потерять свою прочность и удлинение. Также окисление может вызывать деколоризацию и трещины в поверхностной отделке детали. Антиоксиданты добавляются в термопласты для предотвращения окисления и замедления деградации в присутствии чрезмерного тепла, озона и радиации. Антиоксиданты также защищают деталь от свободных радикалов и УФ-света, делая их идеальными для применений, в которых деталь будет контактировать с потенциально вредными погодными условиями.

Начните работу с добавками термопластов

Добавки и наполнители термопластов — важная часть репертуара любого производителя пластиковых деталей, и их универсальность делает их идеальными для широкого спектра вариантов использования. Однако стеклянные волокна, керамические наполнители, антиоксиданты и загустители — это только начало. Этот обзор не охватывает другие категории добавок, такие как антимикробные средства, модификаторы ударной вязкости, пластификаторы, стабилизаторы света и многое другое. Инженерам и продуктовым командам необходимо начинать процесс выбора материалов с четким набором требований для их проекта, чтобы определить, какие добавки или наполнители следует выбрать из широкого спектра коммерчески доступных вариантов.

Выбор правильной добавки или наполнителя термопласта для предстоящего проекта становится гораздо проще с надежным производственным партнером вроде Fast Radius. Мы страстно желаем помогать нашим партнерам инновировать — и это начинается с умного выбора материалов. Наша опытная команда инженеров, дизайнеров и производственных экспертов имеет многолетний опыт, перерастающий в superiores консультационные услуги. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать.

Если этот обзор пробудил ваш интерес, посетите центр обучения Fast Radius для большего количества обзоров материалов и руководств по выбору правильного материала для данного проекта.