塑料与选材
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充电桩 容易开裂,老是“破破烂烂”???
破破烂烂充电桩会引起什么后果,就不用多说了吧。
喏,听听,这轰隆隆的爆炸声 够 不够大!
可能有点夸张,但,没人想为概率事件贡献一个数据吧...
所以,虽然充电桩开裂一直是业内的老大难问题,但,好歹混迹材料圈十几年,可以告诉你,这其中的关键还得是:“对症下药”!
众所周知,导致充电桩开裂的原因很多,与材料相关的一般就这几种:低温韧性差、应力开裂、不耐化...
因此,选材问题更讲究:一个萝卜一个坑,特殊场景特殊料。
为了更全面,更客观,我们拜访了业内几家顶尖的充电桩客户,也联合了十年以上的材料攻城狮,从选材角度,重点分析了充电桩开裂的三大原因,以及如何解决。
各位客官可尽情取用。
1
原因一:低温环境导致的开裂
轻奢还是平替,总有一款适合你!
说到低温韧性,各位可还记得,漠河老板的充电桩?
方案1:抗冻界的“轻奢品” - SI-PC
在塑料等同于玻璃的低温极寒地区,能在极寒条件下抗撞的阻燃SI-PC(硅氧烷共聚PC)材料备受青睐。
在-40℃的极寒条件下,一众阻燃材料纷纷投降,毫无抵抗力之际,只有阻燃SI-PC守住了底线,高达40KJ/m²的缺口冲击强度,在班里一骑绝尘,甚至远超低温条件下 20KJ/m² 的冲击要求,把降维打击这一手玩得66的。
然而,优秀归优秀,比普通PC贵了不止一倍的价格,并不是未来极寒地区市场的最佳选择。
尤其,在流动性本就不佳的PC基础上加了更难流动的SI元素,可想而知,阻燃SI-PC的流动性只会更一般,也就是说,加工性并不佳的阻燃SI-PC,基本很难应对大尺寸、薄壁化等制件的需求,良品率上不去,上不去,根本上不去。
所以,想短时间抢占赛道的客户,基本可以PASS掉它了。
那么,除了含硅PC这个“轻奢品”,市面上是否还存在同样抗冻还耐撞的“平民材料”?
当然有!
方案2:抗冻界的“平替材料” 增韧PC
让我们格局放大,将国内外主流的改性塑料专家企的阻燃材料都搬出来看看,还真发现了几款抗冻界的平替。
看数据:
从-30℃到-60℃,我们都做了尝试,发现随着温度的降低,还能保持低温 20KJ/m² 冲击要求的材料,KS 家的塑优案®系列材料占了半壁江山。
但,其中有两个尖子生,不得不提:
-40℃下,国际S家的抗冲击性让人眼前一亮。
-60℃下,塑优案® PC2503NH 明显更保险。
当然,为了更直观,我们还做了一系列的冷冻落锤实验:
*锤头20mm,4kg重量,2m高度的低温落锤冲击实验 -40℃ & -60℃材料损伤对比
谁最抗冻?显而易见。
结论:与阻燃SI-PC相比,低温冲击强度足够优秀,甚至青出于蓝而胜于蓝的材料,这不还是有挺多选择的吗。
或许,你还担心流动性问题,不急,关于这个,我们也给各位客官测试过了:
-40℃下的尖子,基本流不动。塑优案®PC料流动性一般,同条件下,KS PC/ASA的流动性较KS PC/ABS 8250NH-LTR1的更好。
另外,关于价格,我也帮各位客官打听过了,以上几款抗冻阻燃材料的价格竟然都只有阻燃SI-PC的一半!只有一半!只有一半啊!筒子们!!!
所以,价格只有一半,加工性更好,抗冻能力还不输的平替,你最PICK哪一个?
2
原因二:化学品太多导致的开裂
懂料的都用排除法!
消毒剂、高浓度消杀乙醇、甲醇、油料、盐水、酸雨...这么多化学品,防不胜防。
怎么破?
不急,看看懂用料的,一般都会排除法。
先看耐热性:
首先,排除掉韧性较差,耐热性也不突出的ABS,我们得出了第一批种子选手:PC、 PC/ABS、PC/PET、PC/PBT。
再看耐化性:
去掉耐化性最差的PC,耐化性与刚性均不佳的PC/ABS,最后,只有这二位凭实力冲到了决赛圈:PC/PBT、PC/PET。
既然二者实力不相上下,那,是不是这两种材料都能行呢?
理论上确实如此,但,纸上谈兵基本=耍流氓。
实操验证:PBT的结晶快 ,成型效率好;而PET结晶慢,大制件后续成型收缩会较大,尺寸不稳定...
所以,要想降本增效?
- PC/PBT!
当然,集中PC、PBT二者优点的同时,PC/PBT也继承了较为致命的缺点:缺口敏感(不抗冲击)。
所以,针对这个BUG,譬如,以锦湖日丽为例,材料研发团队就将各基料与增韧剂进行了更科学的配比,再经过合金技术,最终,得到了这款具有良好回弹性及耐疲劳特性的PC/PBT K8550NH。
那么,这款PC/PBT K8550NH 究竟实力如何?
看它的共混物相态基本就能窥探一二,微纳米相态结构,不光具备高冲击性能,同样,也有助于耐化性。
不信的话,PK看看,
首先,机械性能对比:
很显然,与国际知名友商材料相比,有卤PC/PBT K8550NH的缺口冲击强度是其3倍不止,断裂伸长率是其4倍有余。
其次,翘曲变形对比:
*测试条件:低模温注塑出150mm*150mm的样板,固定一条边,测最大变形量
K8550NH抗变形性能明显优于友商。
以及,更低的收缩率,可以防止翘曲,产品后收缩,后续装配更省心。
最后,你最关心的耐化性对比来了:
AF3湿巾下:
友商材料的拉伸保持率高达92.9%,更胜一筹。
Virex®II 256下:
K8550NH的拉伸保持率在95.2%,扳回一城。
....
当然,还有各种溶剂种类(油类、醇类)的实测结果,这里不一一展开,总之,各有千秋,不知道怎么选的朋友,悄悄告诉你:机械性能更强的K8550NH具备一定的价格优势。
篇幅有限,感兴趣的朋友,私信或留言吧。
3
原因三:应力导致开裂real诡异?
增强基材PA,诠释啥叫柔中带刚!
应力开裂也分多种,但常常与基材和注塑有关。
尤其这类:制件常常放置一段时间后,自动就开裂了。
听起来有点诡异,
但,内应力开裂,了解一下。
基材本身内应力大导致开裂,注塑工艺导致内应力大从而开裂...
今天主讲基材,所以,如何化解?
以下内容有点专业,请,做好小笔记。
首先,基材选择:分子量越大,抗应力开裂能力越强。
所以,基于分子量大小,可以知道,主流基材内应力大小排序基本如下:
PC>PC/ABS≈PC/ASA>ABS≈ASA>PA6
也就是说,PC内应力最大,制件最容易开裂。反之,PA6制品最不容易开裂。
其次,基材改性:用增强纤维进行增强改性,可以降低制品的内应力。
原理就是,利用纤维缠结很多大分子链,从而提高抗应力开裂能力。
例如,30 % GF + PC 的耐应力开裂能力,就比纯 PC 提高6倍之多。
所以,基于以上,我们不妨试试,将PA6进行增强改性,看看会有什么惊喜?
以锦湖日丽改性结果示例:
可以看到,锦湖日丽材先胜®PA6+30%GF的低浮纤特性一目了然。
我们知道,玻纤增强尼龙注射成型过程中,“浮纤”现象经常出现,是一大痛点。
但是,很显然,材先胜®PA6+30%GF很好地解决了这一问题,就是与国内外知名改性企相比,低浮纤特性也是青出于蓝而胜于蓝的存在。
除此之外,该材料的热稳定性,同样经得起考验:
*材先胜® PA6 30%GF热氧老化曲线
另外,增强后的PA6力学性能也得到了大幅提升,比强度超越金属材料,具备高刚高强属性。
也因此,材先胜® PA6一直在业内颇受欢迎,尤其在汽车行业,应用案例众多。
譬如:
▶某知名汽车后视镜支架
材料:材先胜® PA6 50%GF (高刚性、高强度、高耐候、无浮纤)
▶某知名客车出风口
材料:材先胜® PA6 50%GF (高刚性、低浮纤、自润滑 、耐湿热老化)
...这只是冰山一角,感兴趣可私信或留言。
以上就是今日关于制件(尤其是充电桩)开裂的选材方案,请各位客官参考。如您还想了解更多或有不同意见,欢迎私信或评论区留言。
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原文始发于微信公众号(塑料与选材):充电桩各种开裂场景汇总,哪种材料能搞定?