聚丙烯(PP)和丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)是现代制造中使用最广泛的两种热塑性塑料。两者都是负担得起的,可回收的,并且可以很好地合作CNC加工,注射成型和工业3D打印。尽管它们相似,但PP和ABS在化学结构,机械性能和环境性能方面有显着差异。本指南提供了详细的,并排的比较,可帮助您选择适合特定应用的合适塑料。
聚丙烯(PP)是通过丙烯单体聚合产生的化学式(C3H6)N的半晶热塑性聚合物。它自然是半透明的乳白色,具体取决于其成绩和加工。 PP的密度低,对酸,碱和许多有机溶剂具有高度抗性。它具有出色的抗疲劳性,良好的冲击强度和非常低的水分吸收。在熔点相对较高的情况下,PP可以承受间歇性的高温而不会变形。
聚丙烯(PP)在两种主要类型上可用:
丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)是一种无定形的热塑性聚合物,通常不透明具有象牙外观。它最常通过乳化过程产生,由三个单体组成,即丙烯腈,丁二烯和苯乙烯 - 贡献了独特的特征:
ABS由于其无定形性而没有固定的熔点,但在105°C(玻璃过渡温度)左右软化。通过添加耐热修饰符,可以提高其耐热性。 ABS具有出色的机械强度,抗冲击力和尺寸稳定性。虽然它不是自然透明的,但可以轻松修改ABS以产生充满活力的彩色部分。它还支持后处理技术,例如绘画,电镀和粘合性粘合,以进行多种美学和功能处理。
PP是从单个单体丙烯(C₃H₆)合成的半晶聚合物。它提供高刚度,非常低的水分吸收和出色的耐化学性。商业等级有时会纳入多达5%的乙烯联盟者,以提高影响力。
ABS是一种无定形的培训,由15–35%的丙烯腈,5-30%丁二烯和40-60%的苯乙烯组成。这种设计的混合物可提供平衡的强度,尺寸稳定性和高质量的表面饰面,使其非常适合需要紧张的公差和优质外观的应用。
下表比较了这两种塑料的典型材料特性:
财产 | pp | 腹肌 |
密度 | 0.90-0.92 g/cm³ | 1.03–1.07 g/cm³ |
熔点 | 160–170°C | 无定形,没有真正的熔点 |
玻璃过渡温度 | 〜 -10°C | 〜105℃ |
热偏转温度(0.45 MPa) | 85–100°C | 95–105°C |
导热率 | 0.10–0.22 w/mk | 0.17–0.19 w/mk |
抗拉强度 | 30–40 MPA | 40–50 MPA |
弯曲模量 | 1200–1600 MPA | 1800–2300 MPA |
缺口IZOD冲击力量 | 20–100 J/m | 200–500 J/m |
休息时伸长 | 200–600% | 20-50% |
疲劳性抗性 | 出色的 | 缓和;可能在重复的循环负载下破裂 |
硬度(罗克韦尔) | 60-80r | 80-100R |
耐化学性 | 出色的;抵抗酸,碱,脂族碳氢化合物,醇 | 缓和;容易受到酮和芳香溶剂的影响 |
耐水性 | <0.01%(几乎是防水) | 0.2–0.4% |
紫外线阻力 | 贫穷的;需要户外使用紫外线稳定器 | 贫穷的;需要保护性涂料或替代材料以户外使用 |
加工性 | 易于霉菌,挤出和热形一个 | 易于塑造,机器和完成 |
饰面和美学 | 略带蜡状的感觉;有限的油漆粘附 | 光滑,高光饰面;出色的油漆粘附 |
PP明显轻巧;它的密度低于1g/cm³,它是少数数量(PE)的商业热塑料之一,其密度低于水。但是与PE相比,PP提供了更高的刚度,更好的耐热性和出色的疲劳寿命。
ABS的密度较高1.03–1.07g/cm³,这会导致较重的部分,增加材料使用,没有浮力。
PP的熔点为160–170°C,使其可以在相对较高的温度下保留其固体形式。这使得PP适用于沸腾灭菌和微波安全容器等应用。但是,其玻璃过渡温度(TG)约为-10°C,因此在冰点附近或以下的温度下可能会变得脆弱。相反,ABS没有真正的熔点。取而代之的是,它逐渐在其TG上逐渐软化约105°C,其机械性能显着恶化。
HDT反映了材料在负载下保持形状的能力。 ABS通常会抵抗最高95-105°C的变形,而PP的HDT较低约为50–70°C,这取决于结晶度和配方。尽管PP的熔点(160-170°C)要高得多,但其较低的模量导致其在较低温度下的负载下变形。在没有机械应力的应用中,PP可以耐受高达〜130°C的短期温度,使其适用于热填充包装和微波安全容器。
ABS通常以刚度和拉伸强度优于PP,其拉伸强度(40–50MPA对30-40MPA)和弯曲模量(1800–2300MPA vs. 1200–1600MPA)具有较高的抗议值。结果,ABS更加刚性,更适合需要承载能力和形状保留的结构应用。虽然PP的强度略低,但它提供了高强度的比率,并且通常用作轻便替代品的重量替代品工程塑料。
在抗冲击力方面,ABS的表现异常很好,并在低温下保持韧性至–40°C左右。相反,在接近或低于其玻璃过渡温度为-10°C的温度下,PP变得越来越脆弱。
但是,PP在疲劳性抗性和反复弯曲中脱颖而出。例如,PP生活铰链可以忍受数百个开放和关闭的周期而不会破裂。相比之下,ABS反复弯曲时更容易破裂。
PP具有出色的化学稳定性;它可以抵抗最常见的酸,碱和广泛的有机溶剂,即使在长期暴露下也是如此。这使得PP成为化学容器,室外产品和经常与油脂或油接触的组件等应用的更安全,更可靠的选择。
ABS具有更有限的耐化学性。它可以被某些有机溶剂(例如丙酮,甲基乙基酮(MEK)和乙酸乙酯)攻击或溶解。但是在大多数日常环境中,ABS仍然稳定,例如淡水,温和的酸和碱以及酒精。因此,ABS仍然适用于一般家庭,消费者和电子应用;但是,它应该远离高度腐蚀性物质。
另一个关键因素是吸水。 PP实际上是水不渗透的,因此即使被淹没,它的尺寸和机械强度也保持稳定。相比之下,ABS略有吸湿性(吸收0.2-0.4%);虽然适度,长时间暴露于高湿度环境可能会导致较小的维度变化和电性能的轻微降解。
PP和ABS均通常用于注射成型:ABS具有中等的熔体粘度,出色的霉菌填充能力和低收缩率,使得很容易产生复杂的精密零件。相比之下,PP会在冷却方面进行更多的缩小 - 如果不仔细控制模具设计和处理参数,则零件会扭曲并失去尺寸精度。因为PP的结晶是放热的,并且快速冷却,厚壁的部分通常会不均匀且变形,因此通常优选ABS,对于高精度组件或大型平板板。
在3D打印中,ABS在受控的环境中很容易打印,提供了良好的维度准确性和强度,而PP的高收缩量和对标准构建平台的粘附不良使得容易扭曲和脱离。
两种材料都可以挤压成空心的形状,但是PP在纤维旋转(例如编织的麻袋,地毯纤维)和薄膜挤出(例如食品包装膜)中表现出色 - 超出ABS触及的应用。相反,ABS机器具有标准切割工具,而PP的高韧性通常会导致工具挠度,热量积聚和材料粘附,从而使精确加工更具挑战性。
ABS提供更大的美学多功能性。它可以轻松地支持绘画,电镀和粘合剂粘合,并可以实现从磨砂到高光泽度的各种表面饰面。 ABS在成型过程中还可以很好地接受颜料,从而允许一致的着色和视觉吸引人的零件。
相比之下,PP具有蜡状,低表面的能量质地,除非经过表面处理(例如火焰,电晕或等离子体激活),否则可以抵抗绘画和粘合。虽然PP可以在复合过程中进行颜色,但其表面并不适合二级精加工,这限制了其在需要精制外观或装饰饰面的应用中的使用。
PP是一种广泛产生的商品塑料,单位成本非常低。在常见的塑料树脂中,PP的成本通常高于ABS,尽管这可能会随市场波动而变化。这使PP成为大型生产的高度成本效益的选择。
ABS被认为是通用工程塑料。它提供了更好的总体性能,但价格更高。对于高性能等级(例如阻燃或增强ABS)的成本增加,但对于增强的机械或美学性能仍然可以接受。
总之:
如果需要,请选择PP | 如果需要,请选择ABS |
低成本和轻巧的性能 | 高刚性和影响力 |
对化学物质和水分的极好耐药性 | 精确的公差和尺寸稳定性 |
重复弹药应用(例如,生活铰链) | 表面饰面适合绘画或镀镀 |
食品接触或可热动物的成分 | 美学,结构性零件供室内使用 |
可耐水的室外就绪零件 | 精确销售的组件需要一致的化妆品质量 |
PP的低成本,化学和耐水性以及出色的疲劳寿命,使其非常适合大量,灵活使用的应用,例如包装,液体储层,医疗装饰物和室外产品。 ABS具有优越的强度和表面质量,是结构上关键或视觉上苛刻的零件的首选材料,包括汽车内部,电子外壳,设备和精密成分。
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延展性是材料科学中的一个基本概念,它解释了为什么某些材料(例如金属)会在压力下显着弯曲或伸展,而另一些材料突然突然会弯曲。在本文中,我们将解释什么是延展性,如何测量,为什么重要以及哪些因素影响它。 延展性的定义 延展性是材料在断裂前张力造成塑性变形的能力。简而言之,可以将延性材料拉长很长的路,而无需捕捉 - 考虑将铜拉入电线中。相比之下,像玻璃这样的脆性材料几乎没有变形后倾向于破裂或破碎。在材料科学中,塑性变形是形状的永久变化。这与弹性变形不同,弹性变形是可以恢复的。延展性与可塑性密切相关,但更具体:可塑性是在任何模式(张力,压缩或剪切)下永久变形的一般能力,而延展性则是指张力的能力。 从原子的角度来看,许多金属的高延展性来自非方向金属粘结以及允许脱位移动的滑移系统的可用性。施加压力后,脱位滑行使金属晶体可容纳塑性应变,因此金属通常弯曲或拉伸而不是断裂。相比之下,陶瓷和玻璃具有定向离子或共价键,并且滑动非常有限,因此在张力下,它们在明显的塑料流动之前倾向于破裂。但是,并非所有金属在室温下都是延性的(例如,某些BCC金属,高碳钢和金属玻璃杯可能相对脆),并且加热玻璃弯曲的玻璃弯曲主要是由于其玻璃转换温度以上的粘性流量,而不是金属式耐耐耐高压。 测量延展性 拉伸测试是量化延展性的最常见方法:标本以单轴张力加载到骨折中,延展性据报道是休息时伸长率的百分比和降低面积的百分比。 休息时伸长百分比(a%) 骨折时量规长度的百分比增加:a%=(lf -l0)/l0×100%,其中l0是原始量规长度,而LF是断裂时的最终长度。较高的A%表示拉伸延展性更大。 减少面积百分比(RA%) 裂缝位置的横截面的百分比降低:RA%=(A0 - AF)/A0×100%,其中A0是原始面积,AF是休息时的最小面积。大的RA%反映出明显的颈部和强烈的颈后延展性。 (对量规长度不太敏感;对于非常薄的纸张而言并不理想。) 这两种措施通常是拉伸测试的一部分。例如,可以描述钢样品的伸长率20%,而在休息时降低了60%的面积 - 表明延性行为。相比之下,脆性陶瓷可能仅显示1%的伸长率,而本质上可能显示出0%的面积减少(几乎没有变薄)。伸长率和降低越大,材料的延展性就越大。 可视化延展性的另一种方法是在应力 - 应变曲线上,这是从拉伸测试获得的图。绘制应力(相对变形)的应力(每单位面积)。此曲线上的要点包括: 杨的模量(E):线性弹性区域的斜率;刚度的度量。 屈服强度(σᵧ):塑性变形的发作(通常由0.2%偏移方法定义时,当不存在尖锐的屈服点)。 最终的拉伸力量(UTS):最大工程压力。超越标本的脖子;断裂发生后期,通常处于较低的工程压力下。 断裂点:标本最终破裂的地方。 延性材料(蓝色)与脆性材料(红色)的代表性应力应变曲线 延性材料的曲线在屈服后显示长塑料区域,表明它可以在骨折前保持较大的应变。相比之下,脆性材料的曲线在屈服点附近结束,几乎没有塑料区域。总而言之,在工程应力 - 应变图(对于规定的规格长度)上,延展性反映了裂缝的总应变 - 延性材料的长时间,脆性材料的较短。但是,明显的断裂应变取决于所选的量规长,一旦颈部开始定位,颈部开始定位,因此工程曲线不是颈后延展的直接衡量。因此,规格通常在休息时报告百分比伸长率(a%)以及降低面积百分比(RA%)。 延展性和延展性有什么区别? 延展性是一种材料在不破裂而伸展张力的能力。我们以拉伸测试的伸长百分比或减少面积来量化它。如果可以将金属吸入电线,则是延展性的。锻造性是一种材料在压缩方面变形的能力(不开裂,可以锤击,滚动或压入纸板);我们通过弯曲/扁平/拔罐测试或减小厚度可以耐受多少判断。 实际上:黄金,铜和铝都是高度延展且可延展的(非常适合电线和纸板)。铅非常具有延展性,但仅适中延展性(易于滚动成薄片,较差,作为细丝)。镁在室温下的延展性有限,而锌在变暖时会更具延展性。为了制造制造,选择延性合金用于绘画,深度拉伸和下拉的功能;选择可延展的合金滚动,冲压和锻造,在压缩占主导地位的地方。温度和晶体结构移动两个特性。快速规则:延展性=张力/电线;锻造性=压缩/表。 为什么延展性很重要 延展性是制造性和服务安全性安全背后的安静主力。在工厂中,它允许将金属卷成纸板,将其拉入电线并锻造而不会破裂。在现场,它使组件能够吸收能量,重新分配应力并在失败前提供警告。 制造的延性材料 高延展性通常意味着一种材料是可行的:它可以锻造,滚动,绘制或挤出成各种形状而不会破裂。低延展性(脆性)意味着该材料很难变形,并且更适合于铸造或加工等过程(在材料不强迫塑料形状过多地改变形状)之类的过程中。 锻造和滚动:这些过程通过锤击(锻造)或在掷骰(滚动)之间将固体金属变形为形状。延性金属耐受涉及的大塑料菌株。实际上,钢板/开花被热卷成薄板,板和结构形状,例如I光束,铝很容易被伪造成组件 - 金属在压缩载荷下流动。相比之下,像铸铁这样的脆性合金倾向于在沉重的变形下破裂,因此通常通过铸造到近网状形式来形状。 挤出和电线/栏绘图:挤出将金属推动通过模具制作长而恒定的截面产品。电线/条形图将固体库存通过模具降低直径。两者都依靠塑料流。可以将延性合金(例如铝,铜和低碳钢)挤出到试管和轮廓(例如窗框,热水链截面)中,并将其抽入细线。在加工温度下没有足够的延展性的材料倾向于检查或裂缝,这就是为什么玻璃或陶瓷不会以固态挤出/绘制的原因;他们的纤维是融化的。 深图:深色绘图形成轴对称的杯子和罐,并用拳头迫使薄板进入模具;法兰向内进食,而墙壁略微稀薄。足够的延性可防止分裂和皱纹。铝饮料罐头是经典的例子。 薄板金属弯曲和冲压:车身面板和外壳的一般弯曲和冲压需要延展性,以避免边缘裂纹和橙色 - 薄荷伸展时。钢制和铝等级是针对形成性量身定制的,因此可以将复杂的形状(例如,汽车引擎盖)盖章而不会故障。 金属3D打印(AM):延展性仍然很重要。当然的零件(尤其是来自激光粉床融合(LPBF))可以显示出由于细,质感的微观结构,残留应力和孔隙率而显示出降低的延展性。压力缓解和热等静止压力(髋关节),然后经常进行轻热处理,恢复延展性并降低开裂风险;然后,TI-6AL-4V和ALSI10MG等合金可以提供有用的服务延展性。 现实世界应用的延性材料 延展性不仅是实验室指标,还直接影响现实世界结构,车辆和设备的性能。这就是为什么它在工程和设计中重要的原因: 防止突然失败并提高安全性:延性材料逐渐失效:它们在断裂前产生和吸收能量,提供可见的警告并允许负载重新分配。在建筑物中,这就是为什么结构钢受到青睐的原因 - 超负荷的梁会弯曲而不是捕捉。钢筋混凝土遵循相同的逻辑:嵌入式钢钢筋增加延展性,因此成员可以在地震需求下弯曲而不是分开。 影响(地震和碰撞应用)中的能量吸收:在动态载荷下,延展性将影响能量变成塑料工作。钢框通过屈服来消散地震力,并以钢或铝折叠的汽车碎区域的控制方式以受控的方式降低机舱减速。现代人体结构平衡强度与延展性(例如DP/Trip Steels),并且航空航天Al/Ti合金保留足够的延展性,以造鸟,加压和冷soak耐受性。 […]
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