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各類工程塑料在電子通信類產品中的具體應用

來源:塑料助劑 作者:周朝禮
發布于:2021-09-14 共4834字

關于電子產品的論文范文第五篇:各類工程塑料在電子通信類產品中的具體應用

  摘要:工程塑料具有優異的耐化學性、耐火性等性能,逐漸成為制造電子通信類產品的重要材料,被廣泛用于電子通信領域。介紹電子通信類產品對工程塑料性能的需求,分析電子通信產品生產過程中對工程塑料的選材方法、產品塑料組件結構設計方法、工程塑料成型方法,了解各類工程塑料在電子通信類產品中的具體應用,并對電子通信類產品用工程塑料未來發展趨勢進行概述。

  關鍵詞:工程塑料;電子產品;應用;

  Abstract:TEngineering plastics have excellent chemical resistance, fire resistance and other properties, and gradually become an important material for manufacturing electronic communication products, which are widely used in the field of electronic communication. This paper briefly describes the requirements of electronic communication products for the performance of engineering plastics, analyzes the selection method of engineering plastics, the structural design method of product plastic components, and the molding method of engineering plastics in the production process of electronic communication products, and introduces the specific application of various engineering plastics in electronic communication products. Finally, this paper summarizes the future development trend of engineering plastics for electronic communication products.

  Keyword:engineering plastics; electronic product; application;

  5G技術的研究和發展,我國信息制造業獲得了迅速的發展,逐漸成為國民經濟發展的基礎性、戰略性、先導性支柱型產業。電子設備和終端通信類產品主要由電子管、集成電路、晶體管等電子元件構成,由數控和程序控制系統、微型計算機控制的電子通信類產品,隨著現代科學技術和工業化水平的提升,電子設備和通信類產品逐漸向著高性能、小體積、多功能方向發展[1].工程塑料質量輕、性能優,逐漸成為電子通信類產品的首選材料。工程塑料種類繁多,電子通信領域對工程塑料的研究從未停止,性能更高、環保性更強的工程塑料不斷被應用于電子通信領域,為制造高性能、多功能、輕便型電子設備和通信產品奠定基礎。

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  1 電子通信類產品對工程塑料性能的要求

  根據電子通信類產品對材料的需求可知,應用于制造電子產品的工程塑料必須具備優異的電性能、阻燃性,良好的力學性能、循環再利用性、和長期熱老化性能。其中電性能和阻燃性能是電子產品材料需要具備的基礎性能,具備長期熱老化性能的材料一般被用于產品特殊部位,材料的尺寸穩定性等其他性能需根據具體產品需求判斷。

  1.1 材料電性能

  材料電性能測試指標包括電阻率、介電常數、耐電弧性、介電強度等,介電常數小、介電強度高、電阻率大的材料電絕緣性能越好。例如,電子接插件的塑料部分對材料電性能的要求為:低頻電子接插件塑料部分需要具備高介電強度和絕緣電阻;高頻電子接插件塑料不僅要具備上述條件,還要求材料介電常數小、高頻介電損耗小。此外,電子接插件塑料部分應具備良好的耐電弧性,確保接插件暗轉過程中電弧不會對塑料組件造成損壞。

  1.2 材料阻燃性

  電子通信類產品中多數電路元器件均會進行各類安全認證,要求器件可燃性符合相關標準,特別是隔板、印制板、防火保護外殼等組件。因此,材料的阻燃性是判斷工程塑料是否能夠應用于制造電子通信類產品的一個重要指標[2].為避免短路等現象導致火災,避免人體吸入有毒氣體,電子通信類產品一般會選取無慮阻燃消煙材料。但材料阻燃級別越高,表明材料中阻燃劑的添加量較大,而大量阻燃劑會對材料的物理機械性能、力學性能等造成影響。因此,電子通信類產品需要選取保留其基本特性的基礎上,阻燃性能良好的工程塑料,便于有效降低火災發生率,確保電子通信類產品使用安全性。

  1.3 材料力學性能

  力學性能是判斷不同工程塑料使用范圍的關鍵性指標。工程塑料具有良好的可塑性、較高強度、耐磨性、韌性,在部分產品中工程塑料可作為陶瓷、金屬等的替代材料,制造電子通信產品的構件和零件。且工程塑料的比剛度遠高于金屬材料,可大幅度降低結構件的自重。力學性能主要包括彎曲強度、沖擊強度、拉伸強度、蠕變性能等,設計和使用電子通信類產品塑料組件時必須重視材料的蠕變性,選取的工程塑料使用過程中,受力后蠕變較小,不能發生翹曲現象,避免塑料組件尺寸不穩定,導致電子通信類產品在使用過程中出現故障。

  1.4 材料長期熱老化性能

  材料的長期熱老化性能指使用工程塑料制成的電子通信類產品在長期使用過程中的最高使用溫度,利用較短時間的性能測試最終制成的電子通信類產品在未來長期受熱工作情況下,由該材料制成的產品性能的保持率。材料長期熱老化性能優異,表明其制成的電子產品在一定溫度環境下正常使用較長時間,產品的性能不會發生明顯變化。電子通信類產品質量測試中包括產品失效測試,一般發生在電子通信類產品使用的初期和末期[3].電子通信產品的帶載老化和高溫老化能夠讓產品快速到達壯年期,避免產品初期失效。因此,用于制造電子通信類產品的工程塑料必須具備良好的長期熱老化性能,增加產品的使用壽命。

  2 電子通信類產品中工程塑料應用方法

  2.1 合理選材

  用工程塑料代替傳統金屬材料作為電子通信設備組件材料是電子通信產品發展過程中的重要突破。不同工程塑料性能各異,電子通信產品選材時具有較多選擇性。設計制造者選擇工程塑料時應當綜合考慮經濟和技術兩個方面,除了滿足組件性能要求外,還必須具備合理的經濟性和良好的工藝性。選材前應當充分了解目標產品對技術性能指標的要求和組件生產加工環節,分析其中存在的決定性因素,針對性的選取需要的工程塑料。例如,高強度的工程塑料一般用于載荷較高的組件;耐腐蝕的工程塑料用于長期在惡劣環境中工作的電子通信產品;耐磨性較強的工程塑料用于摩擦頻繁、經常使用的產品。

  2.2 塑料組件結構設計

  與金屬材料一致,選取合適的工程塑料后需要進行結構設計,然后通過不同的成型工藝和加工投入使用。設計塑料組件時,必須根據產品需求,使工程塑料的尺寸大小、結構形式、表面粗糙度、復雜程度和精度等均滿足產品需求,且材料要和產品模具結構和成型工藝相適應。合理的設計能夠提高塑料組件的質量、簡化零件結構、降低電子通信產品生產成本。例如,塑料的壁厚要均勻一致,厚度適中;組件內、外表面拐角采用圓角過渡設計;組件表面的孔應當設計在不易削弱的部位;塑料外殼要注重電磁兼容和散熱等問題。

  2.3 注塑成型工藝

  進行合理選材、結構設計的同時,還要注意工程塑料組件的注塑成型工藝選擇。工程塑料注塑成型即將顆粒狀、粉末狀、溶液狀等物態的高分子聚合物加工成所需的形狀。工程塑料注塑成型工藝很多,用于電子通信類產品塑料組件的注塑成型工藝包括擠出工藝、注射工藝、澆鑄工藝、壓制工藝等方法[4].如果所需組件類型較多、每種數量較少,對組件尺度精度要求高,生產商可以先制造相應板材,然后進行加工。具體成型工藝應當根據產品所需組件的復雜程度、尺寸大小、數量、精度、使用環境及其結構形式等因素選取。

  3 工程塑料在電子通信類產品中的應用

  3.1 聚碳酸酯

  聚碳酸酯(PC)具有力學性能優異、沖擊強度高、透明度高、尺寸穩定的特點,PC材料不耐溶劑,使用過程中易產生應力開裂。PC材料在較寬的濕度的和溫度范圍內具有較高的強度、良好的絕緣性,可用于制造各類電器組件結構、蓋子和外殼,是電動工具殼體、絕緣套管、真空吸塵器組件、線圈框架等的原材料,也是對尺寸精度要求較高的零件的原材料[5],例如錄像機、計算機、交換器、電視機、繼電器等通信類產品的重要組件。由于PC材料具有優異的尺寸穩定性、光學透明性和光散射性,可應用于制造大于42英寸的大屏幕LCD擴散板。PC/ABS(由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯單體構成的三元共聚物)材料多用于制造顯示器外殼、手機電池、電器外殼、手機外殼、筆記本電腦外殼、電器外殼等電子通信類產品。

  3.2 聚酰亞胺

  聚酰亞胺(PI)材料包括纖維、薄膜、涂料、塑料和絕緣漆等,具有良好的介電性、耐熱性、生物相容性、機械性能,優異的力學性能,是一種綜合性能優異的特種工程塑料,這被廣泛用于電子通信領域[6].PI薄膜材料熱分解溫度高達600℃和優異的力學性能,且其熱膨脹系數、介電系數較低,可用于制造耐高溫電線、撓性印制電路基材、電纜繞包材料等;PI泡沫塑料電學性能優異,可用于制造電器或電機隔熱層、耐高溫芯材,可作為絕緣材料用于大規模集成電路或超高壓電機線圈層間材料。此外,聚酰亞胺樹脂基復合材料不僅具有優異的力學性能、耐高溫性能,還兼具了其他材料的優勢,使得復合材料綜合性能優異,極大地拓寬了PI材料在電子通信領域的應用范圍。

  3.3 聚苯硫醚

  聚苯硫醚(PPS)是一種熱塑性樹脂,被稱為"塑料黃金",與聚醚醚酮、聚酰亞胺、聚砜、液晶聚合物、聚芳酯統稱為六大特種工程塑料,也是八大重要的宇航材料之一。PPS材料具有優異的機械性能、良好的熱穩定性和電絕緣性,在電子通信類產品中應用十分廣泛,電器類設備組件中使用的PPS材料占其總消費量的50%以上[7].PPS材料常用于制造電視機、電腦等的接線柱、高壓元件、外殼、插座等;可用于制造阻流圈、變壓器、繼電器的殼體于骨架;利用PPS材料的高頻性能,可以制造微調電容器和H級繞線架;可作為計數器、復印機、電腦、溫度傳感器、轉速器、照相機等設備的材料。

  4 電子通信類產品用工程塑料發展趨勢

  電子設備、無線通信終端已經逐漸滲透到人們日常生活的方方面面,工程塑料的市場潛力巨大,不同環境、不同領域中使用的電子通信類產品對工程塑料性能的需求各不相同[8].

  (1)工程塑料需要向種類多樣化、高性能化、多功能化方向發展。電子通信類產品向多功能、小體積方向發展,所需的工程塑料量較少,但消費者對產品的多功能、安全性、性能要求逐漸提高。目前,多數產品中使用的工程塑料屬于低端或傳統工程塑料,用途較為局限,因此要加強高耐熱。高模量、高速度、高流動工程塑料的研發,促進電子通信類產品用工程塑料向種類多樣化、高性能、多功能方向發展。

  (2)工程塑料需要向視覺美化方向發展。隨著消費者審美水平的提升,電子通信類產品對工程塑料的視覺美化要求也逐漸提高,例如免噴涂塑料。視覺美化要求的提高為工程塑料表明裝飾技術和母粒行業提供了新的發展空間,例如噴涂、鐳雕、膜內裝飾、電鍍、印刷等技術。因此,工程塑料研發、設計者在設計和生產工程塑料過程中必須將材料的性能和美學結合,為電子通信領域提供高品質材料。

  除上述工程塑料外,常用于電子通信領域的工程塑料還包括尼龍、改性聚苯醚、聚甲醛、熱塑性聚酯等材料,由于現在電子通信類產品的體積逐漸變小、質量逐漸減輕,導致工程塑料在電子通信產品中的應用越來越多。由工程塑料制成的產品整體質量較輕、外形美觀、色澤多樣,受到廣大消費者的喜愛。與傳統金屬材料和單一塑料材料相比,工程塑料優勢突出,將會成為未來電子通信領域的重要材料。

  參考文獻

  [1]楊玉峰,許世魁。關于工程塑料性能與其在電子設備領域的應用分析[J]城市建設理論研究(電子版), 2017(30):115-116.

  [2]王英杰電子產品塑料部件結構設計質量優化研究[J].無線互聯科技, 2019, 16(10):120-121.

  [3]馮剛。我國特種工程塑料產業化發展的問題與對策[J] .現代化工, 2019, 39(08):11-15.

  [4]張麗我國工程塑料產業現狀分析與發展建議[J].化工新型材料, 2018, 46(12):16-22.

  [5]竇立巖,汪麗梅。聚碳酸酯在現代塑料工業的應用及研究進展[J].山東化工, 2019, 48(23)-:84-85.

  [6]魏文康,虞鑫海,李智杰等。聚酰亞胺材料在電子電器領域的應用[J]合成技術及應用, 2020, 35(01):33-36.

  [7]李小東,陳智,巨婷婷聚苯硫醚的合成及其應用研究進展[J].廣州化工,2019, 47(19):17-18, 21.

  [8]賴華林,曹艷霞,葉遠峰環氧基無線通訊終端用工程塑料的研究進展[J]塑料科技, 2018, 46(09):138-142.

作者單位:延安大學物理與電子信息學院
原文出處:周朝禮.工程塑料在電子通信類產品中的應用[J].塑料助劑,2021(03):11-14.
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