ansys 塑料材料的案例
【塑料界黑科技】LCP塑料：高耐溫、高剛性，一次了解這種神奇材料！
若合成反應時通過引入2,6 位置的萘單元（例如基於羥基萘甲酸(HNA)、二羥基萘或萘二酸）進行生產則可生成II 型LCP 材料，Vectra? A 便是II 型LCP 材料的一個代表性例子。HNA 的作用是破壞對氧苯甲酰基單元的結構，借由這項技術可降低熱變形溫度(HDT)、降低加工溫度，并改善流動性能。在進一步的合成變化中，可以添加氨基苯酚以產生聚酯酰胺。III 型LCP 材料可以包含脂肪族聚酯單元，從而改善了流動性，但降低了HDT。例如Unitika 開發了基於聚對苯二甲酸乙二酯和HBA 共聚物的材料。圖2 是商業化LCP 塑料的一般分類表示圖。
圖2：標準商業化LCP 塑料的一般分類與耐熱溫度
LCP 塑料的性質和成型加工特性
LCP 液晶高分子所形成的液晶結構對產品性能具有深遠的影響。LCP 塑料在剪切作用與特定的拉伸應力作用下，可以形成非常高的分子排向程度。LCP 模塑產品的分子排向程度比一般塑料高得多，然而因LCP 熔膠不具有彈性，所以表現出極低的模口膨脹(Die Swell) 現象，并且具有極低的模具成型收縮率。LCP 的分子排向特征與一般常規塑料相反，一般常規型高分子塑料在成型過程中并不希望產生分子鏈排向現象，過程中一旦除去造成分子排向的剪切或應力，常規塑料分子鏈將恢復無規卷曲構型的最適化組態。如果常規塑料在冷卻過程中分子鏈來不及松弛而被凍住，將會導致分子鏈排向產生被限制性的凍結應力產生，這可能會影響產品的耐環境破裂應力能力，并導致產品尺寸穩定性不足（尤其是在高溫環境下），表1 中是幾種常用LCP 塑料的一般性能比較。
表1：常用LCP 塑料的一般性能比較
LCP 液晶高分子塑料具有下列多項特性與優點：
? 具高流動性，可順利流入產品薄壁區域（如連接器射出產品中最薄的0.15mm 肉厚區域）。
展開 【材料知識】各種小家電都在用的塑料材料，你知道嗎？
裝飾件主要用材料
? 透明材料：透明ABS、PMMA、PC等
? 電鍍材料：電鍍級ABS
? 膜材料：PET膜，PC膜
3C關鍵件核心要求
?主要用材料：阻燃PBT、阻燃PP、阻燃PPO
其它關鍵結構件的核心要求
?主要用材料：POM、玻纖增強尼龍、PPS、PPA、PEI
?常見小家電塑膠選材
微波爐
微波爐上的塑料部件主要是外部零件，有外殼、底座、把手、旋鈕等，要求耐熱。
所選用的塑料品種有PBT/PET+GF、PBT+GF、PC/ABS、耐熱ABS、HIPS、耐熱PP、PP。
電飯煲
電飯煲上的塑料部件主要是外部零件，有外殼、底座、蓋、把手、開關等，要求耐熱。所選用的塑料品種有ABS、高光澤PP、PP。
電熨斗
用于電熨斗零部件的塑料材料的性能要求主要是耐熱性，其次是沖擊強度和外觀。
外殼、把手、水槽底座可用ABS、高光澤PP；
靠近加熱區的零部件要求耐熱性高，可用PC、PA+GF、PBT/PET+GF、PBT+GF、耐熱ABS；
底座的耐熱性要求更高，可用PBT/PET+GF、PET+GF代替金屬件。
電暖器
電暖器上用的塑料材料要求耐熱，特別是出風格柵。
展開 塑料/復合材料如何選擇合適的材料卡片類型
仿真精度受很多因素影響，如模型簡化程度、網格尺寸和質量、材料參數等。其中，材料參數是影響仿真精度最重要的影響因素之一。采用不同的材料本構和失效模型或者同樣的材料本構和失效模型采用不同的材料參數，仿真結果將大相徑庭。
塑料材料在汽車、家電、航空航天、電子電器等行業應用越來越廣泛，其力學性能不同于金屬材料的力學性能，塑料材料有其獨特的特點：
彈性模量不是常數，而是應變率的函數，同時也是塑性應變的函數；
在大應變時，真實應力-應變曲線的斜率增加很快；
塑性硬化在拉伸、壓縮、剪切工況各不相同；
材料的失效應變與應變率相關；
塑性材料會產生黏性應變。
現在還沒有一種材料本構能夠準確地模擬塑料材料的所有力學性能，僅為根據分析目的模擬塑料的某些特性。市面上常用的仿真軟件，如LS-DYNA用以模擬塑料的材料本構如下：
(1) mat_024 / mat_piecewise_linear_plastic;分段線性塑性材料，這表示材料的塑性行為遵循分段線性塑性模型，即在不同的應力水平下，材料的剛度（彈性模量）可能發生變化。
(2) mat_123 / mat_modified_piecewise_linear_plastic;修正的分段線性塑性材料，這種材料模型與mat_024類似，但在某些方面進行了修正，以更準確地模擬材料的實際行為。
(3) mat_124 / mat_plasticity_compression_tension;壓縮-拉伸塑性材料，這種材料模型考慮了材料在壓縮和拉伸狀態下的不同塑性行為，可能在壓縮時表現出不同的屈服應力。
展開 盤點 | 塑料也能成為芯片的材料？
然而，在過去的幾年里，邁爾斯一直在把目光投向硅以外的其他材料，比如塑料。這意味著要從頭再來。幾年前，他的團隊開始設計包含數十個晶體管的塑料芯片，然后是數百個，現在，正如《自然》雜志周三報道的那樣，已經有數萬個了。32位微處理器包含18000個邏輯門(你從晶體管中得到的電子開關)和計算機大腦的基本葉:處理器、內存、控制器、輸入和輸出等。至于它能做什么?想想上世紀80年代早期的桌面電腦。
為什么要把科技時光倒流呢?因為現代硅芯片是易碎的，不靈活的電子晶圓。在壓力下，他們會嘎吱作響。雖然硅很便宜，而且越來越便宜，但在某些情況下，它可能永遠都不夠便宜。假設把一個電腦芯片放在牛奶盒里，用一個檢測化學變質跡象的傳感器代替打印的過期日期。有用嗎?有幾分!但只有在成本極低的情況下，才值得增加數十億盒牛奶。Arm正在測試的一種應用是一種安裝在胸部的芯片，它可以監測病人的心律失常(一種不穩定的、輕快的心跳)，但幾個小時后就會被丟棄。因此，你想要一臺便宜的電腦，但更重要的是，一臺能彎曲的電腦。邁爾斯說:“它需要與你一起移動，而不是突然消失。”
一些材料理論上可以滿足這些需要。研究人員已經用有機材料和設計好的襯底制造了晶體管，襯底是晶體管的晶片，襯底是金屬箔甚至是紙張。周三，Myers的團隊描述的芯片是由金屬氧化物制成的“薄膜晶體管”組成，金屬氧化物是銦、鎵和鋅的混合物，可以比硅更薄。襯底是聚酰亞胺，一種塑料，而不是硅片。它便宜、薄、靈活，但在設計上有點麻煩。塑料的熔化溫度低于硅，這意味著一些涉及加熱的生產技術不再適用。
展開 
塑料齒輪件注射成型工藝及材料解析
在溫度相對較低、腐蝕性化學環境或者高磨損環境中，聚乙烯、聚丙烯和超高分子量聚乙烯等材料也已被用于齒輪生產。也考慮了其它的聚合材料，但在齒輪應用中受到了許多苛刻的限要求限制；
聚碳酸酯潤滑性能、耐化學性和耐疲勞性能不好；ABS和LDPE材料通常不能滿足精密齒輪的潤滑性能、耐疲勞性能、尺寸穩定性以及耐熱、抗蠕變等性能要求。這樣的聚合物大多數用于常規的、低負荷或者低速運轉的齒輪領域。
使用塑料齒輪的優勢
與同等尺寸的塑料齒輪相比，金屬齒輪運行良好，溫度和濕度變化時的尺寸穩定性好。但是與金屬材料相比，塑料在成本、設計、加工和性能上具有很多優勢。
與金屬成型相比，塑料成型的固有的設計自由度保證了更高效的齒輪制造。可以用塑料成型內齒輪、齒輪組、蝸輪等產品，而這很難以一個合理的價格使用金屬材料來成型。塑料齒輪應用領域比金屬齒輪寬，因此它們推動了齒輪朝著承受更高負荷、傳送更大動力的方向發展。
塑料齒輪同時也是一種滿足低靜音運行要求的重要材料，這就要求有高精度、新型齒形和潤滑性或柔韌性優異的材料出現。
塑料制造的齒輪一般不需要二次加工，所以相對于沖壓件和機造件金屬齒輪，在成本上保證了50%到90%水平的降低。塑料齒輪比金屬齒輪輕、惰性好，可用在金屬齒輪易腐蝕、退化的環境中，例如水表和化學設備的控制。
和金屬齒輪相比，塑料齒輪可以偏轉變形來吸收沖擊載荷的作用，能較好的分散軸偏斜和錯齒造成的局部負荷變化。許多塑料固有的潤滑特征使得它們成了打印機、玩具和其它低負荷運轉機構的理想齒輪材料，這里不包括潤滑劑。除了運行在干燥的環境中，齒輪還可用油脂或油來潤滑。
材料的增強作用
齒輪和結構材料的說明中，應該考慮到纖維和填料對樹脂材料性能的重要作用。
展開 可視化射出成型技術探討循環再利用塑料材料成型特性──以聚丙烯材料為例
以本研究所使用之塑料為例，聚丙烯（Polypropylene，簡稱PP），為熱塑性塑膠材料，是一款可回收的塑料材質，美國塑膠工業協會塑料材質回收分類編碼為5。對于熱塑性塑料來說，塑料粒在經過射出機螺桿的塑化與剪切，其塑料分子鏈會被剪斷，黏度性質或流動特性可能產生變化，進而影響塑料產品成型。由目前文獻搜集可得知，學術上的研究發表大多在不同回收料添加比例、配方與制程特性上進行研究與探討，但對于塑膠原料經重復射出→粉碎→再射出，且不加入原塑料材料(Raw material)情形下的回收料之成型特性較少探討。
圖1：循環再利用塑料射出成型實驗流程示意圖
因此，本文章分享塑料在經過多次射出→粉碎→再射出的制程中（如圖1所示），透過在模穴內安裝壓力感測組件，觀察回收塑料射出成型過程熔膠流動長度與充填至模穴之壓力變化，并計算其黏度因子；藉以透過成型信息實時感測（成型信息可視化）方式了解不同回收次數之塑膠成型特性。
另一方面，透過熔融指數試驗機(Melt flow index tester)以及熱示差掃描分析儀(Differential scanning calorimetry, DSC)針對不同粉碎次數之實驗材料進行檢測，觀察塑膠原料回收次數增加后其熔融流動特性與熱性質變化。
最后，透過射出成型實驗進行成型試片機械性質測試觀察，將試片（ASTM D638拉伸試片）進行拉伸測試，藉由拉伸測試結果，并整合模穴壓力變化、黏度因子變化，以及相對應的回收料流動特性與熱性質變化，進行探討。
展開 影響塑料材料損耗模量等測試結果的因素終于找到了！！！
其測量結果可以用于產品設計、材料研發、材料結構的研究以及材料壽命性能的評估，同時動態機械分析可以模擬現實中的一些使用狀況及條件，在產品質量控制與工藝優化等方面具有重要作用！
日常工作中，你可以通過DMA獲得獲取如下幾種材料性能。
如何研究材料的阻尼性能？
如何研究復合材料高溫下機械性能？
如何研究橡膠材料在低溫下的彈性性能？
如何研究熱固性樹脂的固化過程及其工藝參數等？
在DMA測試過程中，隨溫度、頻率等的改變，高分子材料機械性能如儲能模量、損耗模量和損耗因子等也會相應發生變化，在譜圖上顯示為一系列的階梯或峰，每一個階梯或峰都表示材料內部的一個分子運動或鏈段松弛過程。
國高材分析測試中心動態熱機械分析儀
DMA測試的基本物理量為力和振幅，進而直接獲得剛度：剛度=力/振幅，根據樣品的尺寸和夾具的類型可以獲得夾具因子，儲能模量=夾具因子x剛度。因此，樣品和夾具對測試均有一定的影響。此外，測試過程中的一些因素如測試參數等也會對測試產生一定的影響。（咨詢電話：13798034445）為了更清晰地了解影響DMA測試結果的影響因素，國高材分析測試中心開展了相應的測試研究，現將測試結果與大家分享。
影響因子選擇
選取以下影響因子進行研究：
1）夾具
2）樣品：樣品尺寸、前處理
3）測試參數：測試模式、升溫速率、振幅、頻率
塑料樣品一般便于制成條狀樣品，一般條狀樹脂類的樣品會選擇雙懸臂或三點彎曲夾具進行測試，為了便于對比，本案例僅選取條狀樣品，夾具僅比對三點彎曲和雙懸臂梁。
展開 塑料螺旋流動測試：評估材料充模能力的核心方法
在塑料注塑成型中，確保熔體能夠完全填滿模具型腔是成功生產的第一步。塑料螺旋流動測試（Spiral Flow Test） 作為一種標準化且直觀的評估方法，被廣泛用于量化樹脂的流動性，從而直接預測其充模能力。該方法通過測量樹脂在特定工藝條件下于螺旋形流道中的流動長度，為材料選擇、工藝設定和質量控制提供了關鍵數據。
01
測試原理
螺旋流動測試的核心在于：模具中的流動長度是樹脂粘度與注射壓力、填充速率（注射速度）、熔體溫度和設定條件的函數。測試使用一個具有特定截面厚度和圓形螺旋流道的專用模具。在模擬的典型注塑條件下，熔體被注入模具，并在流動中冷卻固化。最終測得的流動長度（螺旋流動度） 即是材料在該套條件下流動性的量化體現。粘度越低，流動越長，其潛在的充模能力也越強。
核心裝置：測試使用標準化的螺旋模具，通常為阿基米德螺線形，具有恒定的矩形流道截面和明確的厚度。模具中心設有進料口，材料由此注入。
02
從材料評估到生產指導
螺旋流動測試的價值在于其直接關聯工程實踐的多個方面：
評估批次一致性，監控材料性能：這是測試的基礎應用。流動（粘度）的變化為每批材料的流動性能、結晶度和凍結時間提供了直接指示。“任何主要的批次間流動差異，都將有理由采用更精密的測量方法并與材料供應商討論。” 這對于保證生產穩定性至關重要。
篩選材料，預測復雜模具填充性：在開發新產品或使用新模具時，測試是評估材料是否適用的快速手段。對于難以填充的模具（hard-to-fill tools），它可以明確指出樹脂在標準條件下是否具備填充所需的流動長度。以尼龍材料的選擇為例：在制造電纜扎帶時，尼龍6/6因其優越的流動填充特性成為首選材料。與尼龍6/6相比，尼龍6具有更高的伸長率，但流動性較低。
展開 Moldex3D塑料材料產業解決方案
產業總覽
塑料材料被廣泛的應用，各種合成或半合成的產品被轉化及成型為我們日常的一部份。這些產品含概了消費電子、家庭用品、玩具、各種外包裝、個人護理用具以及汽車零件等等。因為塑料低成本、易于生產且原物料充足等因素，其大部份的用途，用以替代各種傳統材料應用，包含金屬、玻璃、木材以及紙類材料。然而，隨著塑料的應用越來越多樣化，加工的復雜度及多樣性也持續上升，也因此供貨商必須持續優化其制程，以迎合市場所需的產品性能。
Moldex3D如何幫助材料供貨商?
材料供貨商總是需要開發新尖端技術并且修改現有的技術以滿足變化快速的市場需求。在這些新的材料被銷售到制造商前，材料供貨商必須確保材料在成型后，經過嚴苛的成型條件仍具有材料所需的性能，如耐沖擊性、耐久性及抗化學性等等。因此，為了保持競爭優勢，材料供貨商需針對新的材料深入研究其在實際制程中的各種行為及作用，以便提供其下游客戶更好的服務。Moldex3D解決方案透過真實的3D模擬技術，提供材料供貨商驗證及評估其材料在復雜制程中的各種行為。Moldex3D提供進階的模擬技術給材料供貨商，模擬當材料配方改變時成型及材料性質的各種變化。此外，Moldex3D擁有材料研究中心，可為任何需要了解在成型過程中之材料計算及其影響的客戶，包含材料供貨商，提供更全面的材料量測及服務。
問題挑戰與Moldex3D解決方案
熱塑性材料
挑戰與解決方案
聚合物的分子量是主要控制塑料機械性質的因素，較重的分子量將導致更多的鏈結纏繞，也因此提高了材料的機械性質。然后，因為其黏度上升，模具內的充填變得更加困難，也影響在成型階段塑料的可加工性。當塑料的機械性質超過了某個閥值后將趨于穩定。因此，如何找到尚未加工過的聚合物分子量范圍，是至關重要的一環。Moldex3D透過準確的材料數據幫助材料供貨商確認塑料成型過程中的行為，并進一步優化其配方。
展開 Moldex3D模流分析之塑料材料的廣泛應用
塑料材料被廣泛的應用，各種合成或半合成的產品被轉化及成型為我們日常的一部份。這些產品含概了消費電子、家庭用品、玩具、各種外包裝、個人護理用具以及汽車零件等等。因為塑料低成本、易于生產且原物料充足等因素，其大部份的用途，用以替代各種傳統材料應用，包含金屬、玻璃、木材以及紙類材料。然而，隨著塑料的應用越來越多樣化，加工的復雜度及多樣性也持續上升，也因此供貨商必須持續優化其制程，以迎合市場所需的產品性能。
材料供貨商總是需要開發新尖端技術并且修改現有的技術以滿足變化快速的市場需求。在這些新的材料被銷售到制造商前，材料供貨商必須確保材料在成型后，經過嚴苛的成型條件仍具有材料所需的性能，如耐沖擊性、耐久性及抗化學性等等。因此，為了保持競爭優勢，材料供貨商需針對新的材料深入研究其在實際制程中的各種行為及作用，以便提供其下游客戶更好的服務。Moldex3D解決方案透過真實的3D模擬技術，提供材料供貨商驗證及評估其材料在復雜制程中的各種行
熱塑性材料
聚合物的分子量是主要控制塑料機械性質的因素，較重的分子量將導致更多的鏈結纏繞，也因此提高了材料的機械性質。然后，因為其黏度上升，模具內的充填變得更加困難，也影響在成型階段塑料的可加工性。當塑料的機械性質超過了某個閥值后將趨于穩定。因此，如何找到尚未加工過的聚合物分子量范圍，是至關重要的一環。Moldex3D透過準確的材料數據幫助材料供貨商確認塑料成型過程中的行為，并進一步優化其配方。此外，許多添加劑如增塑劑、阻燃劑、熱穩定劑、光穩定劑及增強劑等等，也都會影響其成型及最后的產品性能。舉例來說，著色劑會對塑料的成型以及流動產生極大的影響，如老虎紋。藉由全新的Moldex3D模擬，實時的分析并回饋材料供貨商，對其材料配方進行優化有相當大的幫助。
展開 鋼材及塑料材料種類介紹
鋼材及塑料材料種類介紹
ls-dyna中的塑料材料模型(用于沖擊分析)
前段時間看到有同學問關于dyna中塑料材料模型的選擇。
分享一篇文獻給大家。
Material Models for Polymers under Crash Loads Existing LS-DYNA Models and Perspective.pdf
新加坡科學家將塑料瓶轉化為超輕材料
通過采用涂有阻燃劑的PET氣凝膠作為襯里材料，消防員的外套可以變得更輕、更安全、更便宜。還可以為個人使用生產低成本的耐熱夾克。
二合一面膜，吸收有害的二氧化碳和灰塵顆粒
當涂上胺基時，PET氣凝膠可以迅速從環境中吸收二氧化碳。它的吸收能力可與防毒面具所用的材料相媲美，因為防毒面具既昂貴又笨重。為了說明這一應用，該團隊將一層薄薄的PET氣凝膠嵌入到一種商業精細顆粒面膜中，以創建一種既能有效吸收灰塵顆粒又能有效吸收二氧化碳的原型面膜。
在新加坡等高度城市化的國家，使用PET氣凝膠制作的二氧化碳吸收面罩和隔熱夾克可以與高層建筑中的滅火器放在一起，為逃離火災的平民提供額外的保護。
新加坡國立大學的研究人員還在研究對PET氣凝膠進行簡單的表面改性，以吸收一氧化碳等有毒氣體，一氧化碳是煙霧中最致命的成分。
在他們早期的工作中，研究小組已經成功地將紙張和時裝廢料分別轉化為纖維素和棉花氣凝膠。新加坡國立大學的研究小組最近獲得了2018年“通過科技簡報創造未來設計競賽”可持續技術類別的第一名。
展開 塑料包裝材料的碳排放原來是這樣計算的
國家先進高分子材料產業創新中心，為企業提供從產品設計、原材料獲取、產品生產、產品性能評估和廢棄后回收處理的全生命周期技術服務，通過與LCA專委會的合作，結合在高分子材料行業近30年的大數據沉淀，形成了獨特的針對高分子材料上下游產品全生命周期的碳服務及LCA綜合解決方案。
詳情可致電王工：13798034445（微信同號）
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了解更多國高材分析測試中心信息
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展開 塑料材料常用的幾種抗老化方法及對比分析
高分子材料事實上已經成為現代生活每個方面中的必需品，其在生產及加工中取得的最新進展進一步拓寬了塑料的應用范圍，在某些應用中，高分子材料甚至取代了其他的材料，如玻璃，金屬，紙張及木材。
但高分子材料本身具有的結構特點和物理狀態及其在使用過程中受到的熱、光、熱氧、臭氧、水、酸、堿、菌和酶等外在因素使得其在應用過程中，會出現性能下降或損失，例如泛黃、相對分子質量下降、制品表面龜裂、光澤喪失，更為嚴重的是導致沖擊強度、拉伸強度和伸長率等力學性能大幅度下降，從而影響高分子材料的正常使用。
這種現象簡稱為老化，老化在高分子材料的合成、貯存及加工和最終應用的各個階段均可能發生，可導致材料使用壽命終結而大量廢棄，造成資源的極大浪費和嚴重的環境污染。高分子材料在使用過程中發生的老化更有可能造成巨大的災難和不可挽回的損失。
因此，高分子材料的防老化成為高分子行業不得不解決的問題。實際上，高分子材料的防老化是高分子化學中的一個重要課題。目前，改善和提高高分子材料防老化性能的主要方法有以下四種：
1、物理防護（如加厚、涂裝、外層復合等）
高分子材料的老化，特別是光氧老化，首先是從材料或制品的表面開始，表現為變色、粉化、龜裂、光澤度下降等，然后逐漸往內部深入。薄制品比厚制品更容易提早失效，因此通過加厚制品的方法可以延長制品的使用壽命。
對于易老化的制品，可以在其表面涂覆或涂布一層耐候性好的涂層，或在制品外層復合一層耐候性好的材料，從而使制品表面附上一層防護層，從而延緩老化進程。
2、改進加工工藝
很多材料在合成或制備過程中，也存在老化的問題。如，聚合過程中熱的影響、加工過程中的熱氧老化等等。
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