塑料胶材料

連接器系列工程塑料塑模開發部大綱•什么是塑料•塑料的分類•熱塑性塑料•添加劑/填充劑/補強劑•連接器系列塑料特性•比比看一.什麼是塑料•塑料(plastics)是一种简单的单体(monomers)经由化学聚合反应(polymerization)而成的长链状高分子聚合物(polymers).•美国塑料工业协会的定义:将全部或部分由碳&氧&氢&氮及其它有机或无机元素使用加热&加压OR两者并用的方式聚合而成,在制造中的阶段是液体,在制造的最后阶段成为固体,此庞大而变化多端的材料族群称为塑料.•可以泛指聚合物或树脂,塑料一般是指添加了塑化剂&安定剂&填充料或是其它改善性能及成形性之聚合物系统,还包括橡胶&纤维&黏着剂&表面涂料.R|2nCHCH当R=H,为聚乙烯;当R=CH3,为聚丙烯;当R=C6H5,为聚苯乙烯;当R=Cl,则成为聚氯乙烯.高分子材料的分子量通常为10,000~1,000,000,分子量愈大,愈增加成形的困难度,200,000为合理的成形上限.簡單的高分子材料呈鏈狀結構,其中最重要的是乙烯基高分子(vinylpolymer)高分子聚合物的分子鏈可以看作成一重復單體長鏈,加上主要分子鏈旁枝的化學基塑料的組成分子鏈的影響力•聚合物分子链的结构、规模大小、化学成分都直接影响聚合物的化学性质与物理性质。•塑料高分子还受到机械加工制程与热历程影响。•例如，聚合物熔胶的黏滞性（亦即流动阻力）随着分子量增加而增加，随着温度上升而降低。玻璃转移温度、机械性质、耐热性、耐冲击性亦随着分子量增加而提高。•此外，作用于材料的高剪应力所造成的整齐分子链配向性也会降低聚合物熔胶的黏滞性。就分子量分布而言，短分子链影响拉伸及冲击强度，中分子链影响黏滞性及剪切流动性质，长分子链影响熔胶之弹性。比如:顯微鏡下PA46/PA66的分子鏈結構很不相同尼龍66與尼龍46結晶狀態圖形比較PA46結晶PA66結晶PA46與PA66分子結構模擬圖差異性PA46PA66結果,單PA46&PA66剛性維持率差異就很大塑料的一般特性•低强度与低韧性(玻纤强化塑料则可以达到高强度与高韧性)•原料丰富,价格低廉•有最高使用温度限制•色彩鲜明,着色容易•受外力作用时会产生连续变形(潜变现象)•易加工程复杂形状(i.e.容易成形,可以量产.)•低密度(i.e.重量轻,塑料比重0.9~2,铝2.7,铁7.8)•耐腐蚀性佳•良好的绝缘性和隔热性•可以具有其它特殊性质,例如透明性&可弯曲性等塑料/金屬/陶瓷之特性比較特性优点缺点低熔点容易加工成形使用温度范围窄高拉伸率Lowbrittleness高潜变强度和低降伏强度低密度成品轻结构强度低低热传导性隔热性佳散热性差低导电性优良的绝缘体不导电着色容易不必在成品着色颜色比对不易溶剂之敏感性可应用为溶液(solution)可能被溶剂(solvent)影响可燃性废料可以燃烧可能产生烟害(fumesorfirehazards)透光性可以产生透明塑件因阳光照射而劣化二.塑料的分類•按受熱特性分–熱固性塑料(thermosets)–熱塑性塑料(thermoplastics)•按用途分–通用塑料–工程塑料熱塑性塑料和熱固性塑料比較微结构线性或分枝分子链,分子间无化学作用化学反应后,分子链产生交联网状结构对热的反应可以再软化（属于物理相态变化）无裂解时,交联后无法再软化一般性质˙较高的耐冲击强度˙加工较容易˙对复杂设计有较佳的适应性˙较好的机械强度˙较好的尺寸稳定性˙较佳的耐热性及湿气绝缘性三.熱塑性塑料•按分子鏈結構分類–不定形(amorphous)塑料–半结晶(semi-crystalline)塑料–液晶(liquidcrystalline)塑料不同塑料的微结构及制程中加熱或冷卻对于为结构的影响不定形塑料與結晶性塑料的結構與性質之比較不定形塑料结晶性塑料常用的材料ABS,压克力（例如PMMA、PAN）,PC,PS,PVC,SANPOM,耐隆(PA),PE,PP,PPS,热塑性聚脂(例如PBT、PET),LCP微结构分子在液相和固相都呈现杂乱的配向性。分子在液相呈现杂乱的配向性，在固相则形成紧密堆砌的晶体。热之反应具有软化温度范围，但没有明显的熔点。具有明确的熔点。性质透明抗化学性差成形时体积收缩率低通常强度不高一般具有高熔胶黏度热含量低半透明或不透明抗化学性佳成形时体积收缩率高强度高熔胶黏度低热含量高DSM依HDT分類的結構工程塑膠成型（連接器成形的例子）四.添加劑/填充劑/補強劑•添加剂(additives)/填充料(fillers)/补强料(reinforcements)是用来改变或改善塑料的物理性质和机械性质•因为纤维的配向性随着流动方向、肉厚方向、缝合线位置而变化，为了预测塑件的性质，预测这些配向性就愈显重要填加劑的影響力填加剂常用村料对聚合物性质的影响强化纤维碳素、碳、矿物质纤维、玻璃、kevlar增加拉伸强度增加弯曲模数(flexuralmodulus)提高热变形温度提升抗收缩与抗翘曲能力导电性填充料铝粉、碳纤维、石墨提高电气性质提高热传导性耦合剂Silanes、titanates改善聚合物与纤维界面之键结力抗燃剂氯、溴、硫、金属盐降低燃烧发生率及扩散速度混合填充料碳酸钙、硅、黏土降低材料成本塑化剂单体液体、低分子量材料改善熔胶的流动性加强挠曲性着色剂（色料或染料）金属氧化物、铬酸盐、碳黑提供耐久的颜色防止热裂解或紫外线造成裂解发泡剂气体、氮复合物、联氨衍生物造成孔穴组织以降低材料密度環保的壓力相關法令:•WEEE•ROHS•美國加州禁鉛令(65號法案)•Azo偶氮禁止指令•京都議定書•日本JPGSSI客戶要求:•SONYSS-00259•DELL6T198A04-00•PIONEERGGP-001•PhilipsAR17-5051-126•MicrosoftH00594五.連接器系列塑料特性•PBT•PPS•PA46•PA9T•PA6T•LCPPBT•特性–結晶快速,易成型–玻纖強化,機械強度佳–吸水率低,尺寸安定性佳–磨擦系數低,耐磨耗–耐化學品/熔劑/耐候性佳–彎曲蠕變性質佳–可制成難熱級,符合94V-0要求–介電強度高,電氣性質佳–可以使用超音波熔接,組立加工容易•缺點–易脆所以要檢測抗折力–耐疲勞性差–不能用于薄壁成型–熔點225°C不能用于無鉛制程•相關資料–新料廠商:長春次料廠商:新光–用于產品:多合一系列–新料型號:CCP4830-104GBK價格低廉PBT標準物性物性單位ASTM4830機械性質引張強度TensileStrengthkg/cm2D6381100-1400引張伸長率TensileElongation%D6384-4.5撓曲強度Flexuralstrengthkg/cm2D7901500-2300撓曲彈性率FlexuralModuluskg/cm2D79070000-100000IZOD衝擊強度IZODimpactStrength(切口1/4)kg-cm/cmD2567.0-13.0硬度RockwellHardnessM-ScaleD78594熱學性質融點MeltingPoint.cDSC225熱變形溫度HDT(18.6kg/cm2).cD648208熱變形溫度HDT(4.6kg/cm2).cD648220線膨脹系數Coef.ofLinearThermalExpansion105cm/cm.cD6963耐燃性Flammability(1/32)_UL94V-0PBT標準物性電氣性質誘電率DielectricConst60HZD1503.5誘電正接DielectricDissipationFactor60HZD1500.001體積抵抗率VolumeResistivityΩ-cmD2571016表面抵抗率SurfaceResistivityΩD2571014絕緣破壞強度DielectricStrength(2mm)KV/mmD14923耐電弧性ARCResistanceSecD495100物理性質比重SpecificGravity_D7921.58-1.64吸水率WaterAbsorption(24hrsimmersion)%D5700.03成形收縮率Shrinkage%D9550.2-1.4玻璃纖維含量GlassFiberContent%ASH30系列區--強化難燃級PPS•特性耐熱性好尺寸穩定性佳成形性好耐化學藥品性/除Teflon(PTFE)外難燃性達到94V-0價格適中•缺點–易跑毛邊/脆性大–熔點低不用于無鉛制程–限量供應•相關資料–廠商:寶理–適用產品:FPC0.5I代等–廠商型號:1140A6PA9T•缺點–薄壁成型困難•相關資料–廠商:允拓/華立代理–適用產品:FPC后蓋等–廠商型號:GN2330等•特性/尼龍共性•在大於80℃以上的環境可維持卓越的剛性(低潛變)•良好的長期耐熱性質(5000小時的連續使用溫度為170℃)•良好的耐磨耗性質及耐磨擦特性•在不同的使用溫度下具有良好的韌性水準•在高溫時具有良好的抗疲勞特性•耐化學藥品、油類及耐水解PA6T•缺點–薄壁成型困難–大部分熔點低不利于無鉛制程/E430N除外•相關資料–廠商:ARLEN–適用產品:SATA等–廠商型號:E430N系列等•特性/尼龍共性•在大於80℃以上的環境可維持卓越的剛性(低潛變)•良好的長期耐熱性質(5000小時的連續使用溫度為170℃)•良好的耐磨耗性質及耐磨擦特性•在不同的使用溫度下具有良好的韌性水準•在高溫時具有良好的抗疲勞特性•耐化學藥品、油類及耐水解LCP•特性•具有自已補強的效果•優異的振動吸收特性•線膨漲率小•優越的耐熱性•不加難燃劑亦屬自消火性•優異的耐藥品性•成形收縮率小•溶融粘度低•不易產生毛邊•薄壁成型/翹曲低等•缺點–價格貴•相關資料–廠商:住友/華立代理–適用產品:CARD類等–廠商型號:E6810-MRB等LCP特性展開•具有自已補強的效果–這種材料當成形時,其分子鎖會隨著流動方向而配列,這一方向的強度、彈性率會呈現出很大的值.縱然是不填加補強劑的品級,也受這种配向的影響,產生自己補強的效果.可以得到在其他材料則須以玻璃纖維或碳纖維補助方能達到相同程度的強度或彈性率•優異的振動吸收特性–雖然彈性率高,亦有非常優異的振動吸收特性.這種特徵在其他樹脂是少有的.LCP特性展開•線膨漲率小–特別是在流動方向的線膨漲率非常小,大約在1*10-5cm/cm/℃.是其他塑膠材料的十分之一,與金屬很接近.有些品級其流動方向的膨漲率甚至呈負數,這種與以往的材料(包含金屬、非金屬)完全相異的現象,特別引入注目.可以利用填充材料的種類、數量的變化,設計出在某些範圍內,達到所希望膨漲率的品級•優越的耐熱性–因具有精密的結晶構造,雖然融點比較低,但仍具有很高的熱變形溫度(依品級之不同在190℃~250℃之間)連續使用溫度(200℃~220℃),焊接耐熱性(260℃10秒~280℃10秒)LCP特性展開•不加難燃劑亦屬自消火性–臨界氧氣指數約30%,UL規範中屬於V-0.•優異的耐藥品性–精密的結晶構造,使更具有耐藥品性.幾乎沒有任何有機溶劑可以溶解LCP,也不受大部份的酸或鹼所侵蝕.•成形收縮率小–LCP雖然是屬於結晶性樹脂,但是成形收縮率卻是非常小,也是它的特徵之一.它在溶融狀態呈有結晶性,不像一般的結晶性塑膠,從無定形的融溶狀態為固化時,而引起體積縮小的情形,是它收縮率小的理由之一.LCP特性展開•溶融粘度低–LCP在溶融時,因分子間的關連性很少,所以流動阻力小,溶融粘度值非常低.也就是說可以用一般塑膠材料數分之一的射出壓力,即可成形•一般的成形設備即可成形–某些超級工程塑膠,其融點及溶融粘度非常高,有時候須要有特殊的成形機,或模具方能成形.LCP則用一般成形設備就可以加工成形•不易產生毛邊–因固化速度很快,雖然流動性很好,但也不易產生毛邊PA46•特性/尼龍共性•在大於80℃以上的環境可維持卓越的剛性(低