Tudo o que você precisa saber sobre plásticos: tipos, propriedades e aplicações

Moldes de injeção são ferramentas usadas para produzir produtos plásticos. Antes de projetar um molde, é essencial entender e dominar as propriedades dos plásticos completamente. Somente estando completamente familiarizado com o processo de formação de plásticos é que as dimensões do molde e dos produtos plásticos podem ser controladas com precisão, garantindo o design de moldes de alta qualidade.

1.1 Plásticos e suas vantagens e desvantagens

1.1.1 O que é plástico?

De acordo com o padrão nacional (GB/T2035-2008), o plástico é definido como um material polimérico, artificial, composto principalmente de resinas orgânicas sintéticas, com ou sem a adição de outros materiais compostos (aditivos). Ele pode ser tipicamente moldado em produtos com um formato específico sob condições de calor e pressão, e esse formato permanece inalterado em temperatura ambiente.

Algumas resinas, como polietileno, poliestireno e nylon, podem ser usadas diretamente como plásticos. No entanto, a maioria das resinas, como resina fenólica, resina amino e cloreto de polivinila, exigem a adição de certos aditivos antes de poderem ser usadas como plásticos.

Os plásticos têm uma ampla gama de aplicações, e seus produtos apresentam grande diversidade. Existem muitos tipos de plásticos, cada um com propriedades diferentes. Os plásticos podem existir em fluxo vítreo, elastomérico e viscoso. Eles são geralmente formados usando moldes, com métodos de moldagem padrão, incluindo moldagem por injeção, moldagem por extrusão, moldagem por sopro, moldagem por compressão e moldagem por transferência.

1.1.2 Vantagens dos Plásticos

As vantagens dos plásticos incluem:

1. Fácil processamento e moldagem, adequado para produção em massa totalmente automatizada a baixo custo

Plásticos podem ser moldados em produtos mesmo com formas geométricas complexas, e sua eficiência de produção excede em muito a do processamento de metal. Especialmente para produtos plásticos moldados por injeção, mesmo itens muito complexos podem ser produzidos em uma única etapa.

Devido à facilidade de processamento e à capacidade de produção em massa com custos de equipamento relativamente baixos, os produtos plásticos são econômicos.

2. Cores personalizáveis e produtos transparentes

Os plásticos podem ser facilmente coloridos para criar produtos vibrantes, coloridos ou transparentes. Por misturando diferentes plásticos, também podem ser feitos produtos com efeito perolado, aumentando significativamente seu valor agregado e dando-lhes uma aparência fresca e brilhante.

3. Leve com alta resistência específica

A maioria dos plásticos tem uma densidade comparável à da água, aproximadamente 1,0 g/cm3. Comparados a metais e cerâmicas, eles são leves. Embora a resistência mecânica dos plásticos não seja tão alta quanto a dos metais ou cerâmicas, sua resistência específica (razão resistência-densidade) é relativamente alta, permitindo a produção de produtos leves e de alta resistência. Além disso, o preenchimento de plásticos com fibras de vidro pode aumentar significativamente sua resistência e resistência ao desgaste.

4. À prova de ferrugem e resistente à corrosão

Plásticos não enferrujam como metais nem corroem quando expostos a produtos químicos. Eles são resistentes a ácidos, álcalis, sais, óleos, produtos químicos, umidade e mofo, tornando-os altamente duráveis em vários ambientes.

5. Baixa condutividade térmica e excelente isolamento

Plásticos têm alta capacidade de calor específico e baixa condutividade térmica, o que os torna maus condutores de calor. Como resultado, eles fornecem excelente isolamento térmico e retenção de calor.

6. Adequado para aplicações condutivas e isolantes

Plásticos são inerentemente bons materiais isolantes. Não há praticamente nenhum componente elétrico hoje que não use plásticos. Ao encher plásticos com pós ou fragmentos de metal, produtos condutores com excelente desempenho também podem ser fabricados.

7. Absorção de choque superior, redução de ruído e transmissão de luz

Plásticos têm excelentes propriedades de absorção de choque e redução de ruído. Plásticos transparentes (por exemplo, PMMA, PS, PC) podem produzir produtos precisos, como lentes, sinalização e capas.

1.1.3 Desvantagens dos plásticos

As desvantagens dos plásticos incluem:

1. Baixa resistência ao calor e inflamabilidade: as desvantagens mais significativas dos plásticos. Comparados aos metais e cerâmicas, sua resistência ao calor é muito menor; eles se deformam em temperaturas ligeiramente mais altas e são propensos a queimar. A maioria dos plásticos pode produzir calor, fumaça e gases tóxicos ao queimar. Até mesmo resinas termoendurecíveis emitem fumaça e começam a lascar ao exceder 200 °C.

2. As propriedades mudam com variações de temperaturaNão apenas em altas temperaturas, mas também em baixas temperaturas, várias propriedades dos plásticos podem mudar.

3. Baixa Resistência Mecânica Comparados a metais do mesmo volume, os plásticos têm resistência mecânica muito menor. Essa diferença é especialmente evidente em produtos plásticos de paredes finas.

4. Suscetível à corrosão por solventes e produtos químicos específicos Geralmente, produtos químicos não corroem plásticos facilmente. No entanto, alguns plásticos, como PC (policarbonato), ABS e PS (poliestireno), são facilmente erodidos por solventes e produtos químicos específicos e têm resistência fraca. Em geral, resinas termofixas têm melhor desempenho e são menos propensas à corrosão.

5. Baixa Resistência às Intempéries e Envelhecimento Plásticos não são duráveis em resistência, brilho de superfície ou transparência e apresentam fluência sob carga. Além disso, todos os plásticos são suscetíveis à exposição a ultravioleta e luz solar e envelhecem rapidamente sob luz, oxigênio, calor, água e condições atmosféricas.

6. Facilmente danificados e propensos à contaminação por poeira e sujeira Os plásticos têm dureza superficial relativamente baixa e são facilmente danificados. Além disso, sendo isolantes, eles carregam eletricidade estática, tornando-os propensos a atrair poeira.

7. Baixa estabilidade dimensional Comparados aos metais, os plásticos têm uma alta taxa de encolhimento e são facilmente afetados pelos parâmetros do processo de moldagem por injeção. Isso resulta em flutuações significativas que são difíceis de controlar, reduzindo a precisão dimensional dos produtos plásticos moldados. Além disso, os produtos plásticos podem absorver umidade durante o uso e, quando ocorrem mudanças de temperatura, suas dimensões são propensas a mudar ao longo do tempo.

1.2 Composição dos Plásticos

O principal componente dos plásticos é uma variedade de resinas, que são polímeros. No entanto, plásticos e polímeros não são a mesma coisa. Polímeros puros geralmente não atendem aos requisitos de processamento, moldagem e uso prático. Eles geralmente não são usados sozinhos, mas adquirem valor industrial apenas quando aditivos são incorporados. Os plásticos combinam ReResinith sintético com vários aditivos (agentes auxiliares) como o componente primário. ReResinetermines sintéticos são as propriedades fundamentais dos produtos plásticos. Seu papel é ligar os diferentes aditivos em um todo coeso. Aditivos são incorporados para melhorar o desempenho de processamento e moldagem do plástico, aprimorar as propriedades do produto final ou reduzir os custos de produção.

Os materiais plásticos contêm muitos aditivos, como enchimentos, plastificantes, corantes, estabilizadores, agentes de cura e antioxidantes. Embora a RResina desempenhe um papel decisivo no desempenho dos plásticos, a contribuição dos aditivos não pode ser negligenciada. Juntos, eles formam o sistema de material completo usado em plásticos.

1.2.1 Resinaesin é um polímero que amolece quando aquecido e tende a fluir sob a influência de forças externas. É o componente mais crítico dos plásticos e atua como um aglutinante, também chamado de material adesivo. A resina determina o tipo e as propriedades básicas do plástico, incluindo propriedades térmicas, físicas, químicas, mecânicas e elétricas.

1.2.2 Aditivos

(1) Enchimentos

Os enchimentos, também conhecidos como agentes de reforço, são componentes essenciais em plásticos, embora não sejam indispensáveis para todos os tipos. Eles são tipicamente substâncias inertes e pulverulentas. Os enchimentos são adicionados aos plásticos para melhorar o desempenho de moldagem e processamento, aprimorar propriedades específicas do produto, conferir novas propriedades e reduzir custos.

Por exemplo, adicionar pó de madeira ao ReResine fenólico reduz a fragilidade e os custos. Enchimentos de cálcio adicionados a resinas de polietileno e cloreto de polivinila criam plásticos rígidos, resistentes ao calor e de baixo custo à base de cálcio. A fibra de vidro como enchimento melhora drasticamente as propriedades mecânicas dos plásticos. Certos enchimentos podem até mesmo fornecer plásticos com propriedades não presentes no ReResin, como condutividade, magnetismo ou condutividade térmica.

Os enchimentos podem ser classificados como inorgânicos ou orgânicos e estão disponíveis em três formas: pulverulento, fibroso e em flocos. Em pó enchimentos incluem pó de madeira, polpa, mármore, talco, mica, amianto e grafite. Enchimentos fibrosos incluem algodão, linho, fibra de vidro, fibra de amianto, fibra de carbono, fibra de boro e fios metálicos. Enchimentos escamosos incluem papel, algodão, linho e tecido de vidro. O enchimento geralmente responde por menos de 40% da composição total dos plásticos.

Enchimentos com formas esféricas ou cúbicas geralmente melhoram o desempenho de moldagem e processamento, mas resultam em menor resistência mecânica, enquanto enchimentos em forma de flocos têm o efeito oposto. Quanto mais finas as partículas de enchimento, mais elas melhoram a rigidez, resistência ao impacto, resistência à tração, estabilidade e aparência dos produtos plásticos.

(2) Plastificantes

Plastificantes são compostos orgânicos de baixa volatilidade e alto ponto de ebulição compatíveis com resinas. Eles aumentam a plasticidade e a flexibilidade, melhoram o desempenho da moldagem e reduzem a rigidez e a fragilidade. Eles reduzem as forças intermoleculares dentro dos polímeros, tornando as moléculas de resina mais móveis e permitindo que os plásticos se tornem mais flexíveis e maleáveis em temperaturas mais baixas.

Por exemplo, adicionar dibutil ftalato à resina de cloreto de polivinila a transforma em um plástico macio, semelhante à borracha. No entanto, embora os plastificantes melhorem o desempenho de moldagem e processamento de plásticos, eles também podem diminuir propriedades específicas, como estabilidade, desempenho dielétrico e resistência mecânica. Portanto, a quantidade de plastificante adicionado deve ser minimizada sempre que possível, e muitos plásticos não requerem plastificantes.

Requisitos para plastificantes:

1. Boa compatibilidade com o ReResinBaixa volatilidade, evitando que ele vaze dos produtos plásticos.
2. Não tóxico, incolor e inodoro.
3. Estável sob exposição à luz e ao calor.
4. Não higroscópico.

Os plastificantes comumente usados incluem ftalato de dibutila (DBP), ftalato de dioctil (DOP) e cânfora.

(3) Corantes

A maioria das resinas sintéticas é naturalmente branca e semitransparente ou incolor e transparente. Corantes são frequentemente adicionados durante a produção industrial para produzir produtos plásticos com uma variedade de cores desejadas para alterar a cor original da RResina e obter produtos vibrantes e esteticamente agradáveis. Alguns corantes também podem melhorar a estabilidade à luz e ao calor dos plásticos. Por exemplo, colorir plástico polioximetileno natural com negro de fumo pode ajudar a prevenir o fotoenvelhecimento.

Os corantes são divididos principalmente em pigmentos e tinturas. Pigmentos são corantes que não se dissolvem em solventes comuns e exigem métodos mecânicos para dispersá-los uniformemente em plásticos para atingir o efeito de coloração desejado. Os pigmentos podem ser categorizados em tipos orgânicos e inorgânicos. Os pigmentos inorgânicos têm excelente estabilidade térmica e de luz e são relativamente baratos, mas têm menor força de coloração e maior densidade (por exemplo, carmesim de sódio, amarelo de enxofre-indolina, azul de pigmento, negro de fumo).
Pigmentos orgânicos têm alta força de coloração, cores brilhantes, gamas de cores completas e densidades mais baixas. No entanto, suas desvantagens incluem menor resistência ao calor, resistência às intempéries e opacidade em comparação com pigmentos inorgânicos (por exemplo, amarelo cromo, óxido de cromo, pó de chumbo). Corantes são compostos orgânicos que se dissolvem na maioria dos solventes e podem ser usados para colorir plásticos. Eles oferecem vantagens como baixa densidade, alta força de coloração e boa transparência, mas suas pequenas estruturas moleculares geralmente resultam em migração durante a coloração (por exemplo, Solvent Blue).

Requisitos para corantes: Os corantes devem ter forte poder de coloração, boa compatibilidade com resinas e ser quimicamente estáveis sem reagir com outros componentes no plástico. Eles devem resistir à degradação e descoloração durante a moldagem sob temperaturas e pressões variáveis e manter a estabilidade durante o uso a longo prazo de produtos plásticos.

Para atingir esses requisitos e garantir uma coloração ideal, máquinas de masterbatch de cores desempenham um papel crucial no processo de coloração de plástico. Essas máquinas medem com precisão e dispersam uniformemente pigmentos e corantes, garantindo os efeitos de cor desejados em produtos plásticos. Para pigmentos insolúveis, especialmente os inorgânicos, os sistemas de mistura eficientes das máquinas de masterbatch de cores superam os desafios de dispersão, alcançando coloração uniforme. Além disso, seus recursos de controle de temperatura protegem pigmentos e corantes orgânicos da degradação e descoloração durante o processamento em alta temperatura, mantendo a estabilidade e a qualidade dos produtos plásticos coloridos.

(4) Estabilizadores

Durante o processamento e o uso, as resinas podem sofrer envelhecimento, também conhecido como degradação. Degradação se refere a reações onde as cadeias moleculares do polímero se quebram, ou sua estrutura química muda negativamente sob a influência de calor, força, oxigênio, água, luz ou radiação. Estabilizadores são adicionados aos polímeros para manter suas propriedades químicas e evitar degradação ou reticulação causada por fatores externos como calor, luz, oxigênio e mofo.

Os estabilizadores são classificados com base em suas funções, incluindo estabilizadores térmicos, estabilizadores de luz e antioxidantes:

1. O Thermal Stabilize inibe a degradação térmica durante a moldagem de plástico, garantindo um processamento suave e alta qualidade do produto. Compostos orgânicos de estanho, que não são tóxicos, mas são caros, são comumente usados em plásticos de PVC.
2. Os estabilizadores de luz previnem a degradação e a perda de desempenho em plásticos causadas pela luz solar, luz artificial ou radiação de alta energia. Os tipos comuns incluem absorvedores ultravioleta (por exemplo, ésteres de ácido benzoico) e agentes bloqueadores de luz (por exemplo, negro de fumo).
3. Antioxidantes: Eles previnem a oxidação e degradação em plásticos em altas temperaturas. Compostos orgânicos à base de fenol e amina são frequentemente usados como antioxidantes.

A maioria dos plásticos requer estabilizadores, respondendo por 0,3% a 0,5% do material total. Requisitos para estabilizadores: Os estabilizadores devem ser compatíveis com resinas, estabilizar polímeros de forma eficaz e resistir à corrosão por água, óleo e produtos químicos. Eles também não devem se degradar durante a moldagem, ter baixa volatilidade e não afetar a cor do plástico.

(5) Agentes de cura

Agentes de cura, endurecedores ou reticuladores são usados para moldar plásticos termoendurecíveis. Estruturas de polímeros lineares em resinas sintéticas requerem reações de reticulação para se transformarem em uma rede de polímero tridimensional, e agentes de cura facilitam essas reações. Por exemplo, etilenodiamina e trietanolamina são comumente adicionadas a resinas epóxi.

Outros aditivos, como agentes espumantes, retardantes de chama, agentes antiestáticos, agentes condutores e agentes magnéticos, podem ser incorporados em plásticos dependendo dos requisitos. Por exemplo, retardantes de chama reduzem a inflamabilidade de plásticos, agentes espumantes produzem plásticos de espuma e agentes antiestáticos fornecem condutividade moderada para eliminar eletricidade estática. A escolha de aditivos e seus tipos depende do tipo de plástico e dos requisitos de aplicação específicos do produto plástico.

1.3.Classificação dos plásticos