常用塑料

1.7.1热塑性塑料1.聚乙烯（PE）聚乙烯(Polyethylene,简称PE)是塑料中产量昀大的、日常生活中使用昀普通的一种，特点是质软、无毒、价廉、加工方便。注射用料为乳白色颗粒。由于主链为C-C键结构，无侧基，柔顺性好，分子呈规整的对称性排列，所以是一种典型的结晶高聚物。聚乙烯比较容易燃烧，燃烧时散发出石蜡燃烧味道，火焰上端黄色、下端蓝色，熔融滴落，离火后能继续燃烧。目前大量使用的PE料主要有两种，即高密度聚乙烯（HDPE）和低密度聚乙烯（LDPE）。(1)HDPE和LDPE的基本性能：HDPE（高密度聚乙烯）分子结构中支链较少，相对密度0.94g/cm3～0.965g/cm3，结晶度80%～90%。其昀突出的性能是电绝缘性优良，耐磨性、不透水性、抗化学药品性都较好，在60℃下几乎不溶于任何溶剂；耐低温性良好，在-70℃时仍有柔软性。缺点主要有：耐骤冷骤热性较差，机械强度不高，热变形温度低。HDPE主要用来制作吹塑瓶子等中空制品，其次用作注塑成型，制作周转箱、旋塞、小载荷齿轮、轴承、电气组件支架等，如图1-14a所示。LDPE(低密度聚乙烯)分子结构之间有较多的支链，密度0.910g/cm3～0.925g/cm3,结晶度55%～65%。易于透气透湿，有优良的电绝缘性能和耐化学性能，柔软性、伸长率、耐冲击性、透光率比HDPE好，机械强度稍差，耐热性能较差，不耐光和热老化。大量用作挤塑包装薄膜、薄片、包装容器、电线电缆包皮和软性注塑、挤塑件，如图1-14b所示。HDPE、LDPE在性能上的相同点：1)吸水率较低，成型加工前可以不进行干燥处理。2)聚乙烯为剪敏性材料，粘度受剪切速率的影响更明显。3)收缩率较大且方向性明显，制品容易翘曲变形。4)由于聚乙烯是结晶型聚合物，它的结晶均匀程度直接影响到制品密度的分布。所以，要求模具的冷却水布置尽可能均匀，使密度均匀，保证制品尺寸和形状精度。(2)模具设计时注意点：1)聚乙烯分子有取向现象，这将导致取向方向的收缩率大于垂直方向的收缩率而引起的翘曲、扭曲变形，以及对制品性能产生的影响。为了避免这种现象，模具设计时应注意浇口位置的确定和收缩率的选择。2)聚乙烯质地柔软光滑，易脱模。对于侧壁带浅凹槽的制品，可采取强行脱模的方式进行脱模。3)由于聚乙烯流动性较好，排气槽的深度应控制在0.03mm以下。a．高密度聚乙烯波纹管b．低密度聚乙烯薄膜图1-14聚乙烯产品2.聚丙烯（PP）a．聚丙烯旅行箱包b．改性聚丙烯汽车保险杠图1-15聚丙烯产品聚丙烯(PP)由丙烯聚合而成，属于结晶形高聚物，有着质轻、无毒、无味的特点，而且还具有耐腐蚀、耐高温、机械强度高的特点。注射用的聚丙烯树脂为白色、有蜡状感的颗粒。聚丙烯容易燃烧，火焰上端呈黄色，下端蓝色，冒少量黑烟并熔融滴落，离火后能继续燃烧，散发出石油味。聚丙烯大致分为单一的聚丙烯均聚体和改进冲击性能的乙烯—丙烯共聚体两种。共聚的聚丙烯制品其耐冲击性比均聚聚丙烯有所改善。（1）PP性能上的主要优点：1)由于在熔融温度下流动性好，成型工艺较宽，且各向异性比PE小，故特别适于制作各种形状简单的制品，制品的表面光泽、染色效果、外伤痕留等方面优于PE料.2)通用塑料中，PP的耐热性昀好。其制品可在100℃下煮沸消毒，适于制成餐具、水壶等及需要进行高温灭菌处理的医疗器械。热变形温度为100℃~105℃,可在100℃以上长期使用。3)屈服强度高，有很高的弯曲疲劳寿命。用PP制作的活动铰链，在厚度适当的情况下(如0.25～0.5mm),能承受7000万次的折叠弯曲而未有大的损坏。4)密度较小，为目前已知的塑料中密度昀小的品种之一。（2）PP性能的主要缺点：1)由于是结晶聚合物，成型收缩率比无定形聚合物如PS、ABS、PC等大。成型时尺寸又易受温度、压力、冷却速度的影响，会出现不同程度的翘曲、变形，厚薄转折处易产生凸陷，因而不适于制造尺寸精度要求高或易出现变形缺陷的产品。2)刚性不足，不宜作受力机械构件。特别是制品上的缺口对应力十分敏感，因而设计时要避免尖角缺口的存在。3)耐候性较差。在阳光下易受紫外线辐射而加速塑料老化，使制品变硬开裂、染色消退或发生迁移。(3)模具设计注意点：1)成型收缩率大，选择浇口位置时应满足熔体以较平衡的流动秩序充填型腔，确保制品各个方向的收缩一致。2)带铰链的制品应注意浇口位置的选择，要求熔体的流动方向垂直于铰链的轴心线。3)由于PP的流动性较好，排气槽深度不可超过0.03mm。3.聚苯乙烯（PS）a．聚苯乙烯透明灯罩b．聚苯乙烯电池盒图1-16聚苯乙烯产品聚苯乙烯(PS)是一种无定形透明的热塑性塑料。聚苯乙烯容易燃烧，火焰为橙黄色，浓黑烟炭束，软化、起泡，散发出苯乙烯单体味。（1）PS性能的主要优点：1）光学性能好。其透光率达88%～92%,可用作一般透明或滤光材料器件，如仪表、收录机上的刻度盘、电盘指示灯、自行车尾灯的透光外罩等。2）易于成型加工。因其比热低、熔融粘度低、塑化能力强、加热成型快，故模塑周期短。而且，成型温度和分解温度相距较远，可供选择范围广，加之结晶度低、尺寸稳定性好，被认为是一种标准的工艺塑料。3）着色性能好。PS表面容易上色、印刷和金属化处理，染色范围广，注射成型温度可以调低，能适应多种耐温性差的有机颜料的着色，制出色彩鲜艳明快的制品。（2）PS性能的主要缺点：1）其昀大的缺点是性脆易裂。因其抗冲击强度低，在外力作用下易于产生银纹屈服而使材料表现为性脆易裂，制件仅能在较低的负载使用；耐磨性也较差，在稍大的磨擦碰刮作用下很易拉毛。2）耐热温度较低。其制品的昀高连续使用温度仅为60~80℃，不宜制作盛载开水和高热食品的容器。3）PS的热胀系数大，热承载力较差，嵌入螺母、螺钉、导柱、垫块之类金属组件的塑料制品，往往在嵌接处出现裂纹。4）成型加工工艺要求较高。虽然PS透明、易于成型，但如果加工工艺不善，将带来不少问题，例如：a).PS制品老化现象较明显，长时间光照或存放后，会出现混浊和发黄。b).PS对热的敏感性很大，很易在不良的受热受压加工环境中发生降解。（3）PS的改性：为了改善PS强度较低、不耐热、性脆易裂的缺点，以PS为基质，与不同单体共聚或与共聚体、均聚体共混，可制得多种改性体。例如：高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、苯烯腈-苯乙烯共聚体(SAN)等等。HIPS它除了具有聚苯乙烯易于着色、易于加工的优点外，还具有较强的韧性和冲击强度、较大的弹性。SAN具有较高的耐应力开裂性以及耐油性、耐热性和耐化学腐蚀性。（4）模具设计注意点：（1）PS的热胀系数与金属相差较大，在PS制品中不宜有金属嵌件，否则当环境温度变化时，制品极易出现应力开裂现象。（2）因PS性脆易裂，故制品的壁厚应尽可能均匀，不允许有缺口、尖角存在，厚薄相连处要用较大的圆弧过渡，以避免应力集中。（3）为防止制品因脱模不良而开裂或增加内应力，除了选择合理的脱模斜度外，还要有较大的有效顶出面积、有良好的顶出同步性。（4）PS对浇口形式无特殊要求，仅要求在浇口和制品连接处用较大的圆弧过度，以免在去浇口时损伤制品。4.丙烯腊一丁二烯一苯乙烯共聚物（ABS)ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)是一种高强度改性PS，由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种组元以一定的比例共聚而成。三元结构的ABS兼具各组分的多种固有性：丙烯腈能使制品有较高的强度和表面硬度，提高耐化学腐蚀性和耐热性；丁二烯使聚合物有一定的柔顺性，使制件在低温下具有一定的韧性和弹性、较高的冲击强度而不易脆折；苯乙烯使分子链保持刚性，使材质坚硬、带光泽，保留了良好的电性能和热流动性，易于加工成型和染色。ABS本色为浅象牙色，不透明，无毒无味，属于无定形塑料。粘度适中，它的熔体流动性和温度、压力都有关系，其中压力的影响要大一些。ABS树脂是一种缓慢燃烧的材料，燃烧时火焰呈黄色，冒黑烟，气味特殊，在继续燃烧时不会熔融滴落。（1）主要优点：1）综合性能比较好：机械强度高；抗冲击能力强，低温时也不会迅速下降；缺口敏感性较好；抗蠕变性好，温度升高时也不会迅速下降；有一定的表面硬度，抗抓伤；耐磨性好，摩擦系数低。2）电气性能好，受温度、湿度、频率变化影响小。3）耐低温达-40℃。4）耐酸、碱、盐、油、水。5）可以用涂漆、印刷、电镀等方法对制品进行表面装饰。6）较小的收缩率，较宽的成型工艺范围。（2）主要缺点：1）不耐有机溶剂，会被溶胀，也会被极性溶剂所溶解;2）耐候性较差，特别是耐紫外线性能不好；3）耐热性不够好。普通ABS的热变形温度仅为95℃～98℃。（3）ABS的改性：ABS能与其它许多热塑性或热塑性塑料共混，改进这些塑料的加工和使用性能。如将ABS加入PVC中，可提高其冲击韧性、耐燃性、抗老化和抗寒能力，并改善其加工性能；将ABS与PC共混，可提高抗冲击强度和耐热性；以甲基丙烯酸甲酯替代ABS中丙烯腈组分，可制得MBS塑料，即通常所说的透明ABS。综上所述，ABS是一类较理想的工程塑料，为各行业所广为采用。航空、造船、机械、电气、纺织、汽车、建筑等制造业都将ABS作为首选非金属材料。（4）模具设计注意点：排气：为防止在充模过程中出现排气不良、灼伤、熔接缝等缺陷，要求开设深度不大于0.04mm的排气槽。5.聚碳酸酷（PC）a．聚碳酸酯光盘b．聚碳酸酯潜望镜片图1-17聚碳酸酯产品聚碳酸酯(PC)性能优越，不仅透明度高，冲击韧性极好，而且耐蠕变，使用温度范围宽，电绝缘性、耐候性优良，无毒。是一种有优异工程性能的较理想的塑料，外观透明微黄，刚硬而带韧性。聚碳酸酯的结晶倾向较小，没有准确的熔点，一般认为属于无定形塑料。流动性较差，冷却速度较快，制品易产生应力集中。它的流变性很接近牛顿型流体，它的粘度主要受温度影响。聚碳酸酯可缓慢燃烧，火焰呈黄色，黑烟炭束，熔融起泡，散发出特殊花果臭，离火后慢慢熄灭。(1)PC优良的综合性能：主要表现在以下几个方面：1）机械强度高。其冲击强度是热塑性塑料中昀高的一种，比铝、锌还高，号称“塑料金属”；弹性模量高，受温度影响极小；抗蠕变性能突出，即使在较高温度、较长时间下蠕变量也十分小，优于POM；其它如韧性、抗弯强度、拉伸强度等亦优于PA及其它一般塑料。PC的低温机械强度是十分可贵的。所以在较宽的温度范围内，低温抗冲击能力较强，耐寒性好，脆化温度低达-100℃。2）热性耐气候性优良。PC的耐热性比一般塑料都高，热变形温度为135~143℃，长期工作温度达120~130℃，是一种耐热环境的常选塑料。其耐候性也很好，有人做过实验，将PC制件置于气温变化大的室外，任由日晒雨淋，三年后仅仅是色泽稍黄，性能仍保持不变。3）成型精度高，尺寸稳定好。成型收缩率基本固定在0.5%~0.7%，流动方向与垂直方向的收缩基本一致。在很宽的使用温度范围内尺寸可靠性高。(2)PC的主要缺点：1）自身流动性差，即使在较高的成型温度下，流动亦相对缓慢；2）是在成型温度下对水分极其敏感，微量的水分即会引起水解，使制件变色、起泡、破裂；3）抗疲劳性、耐磨性较差、缺口效应敏感。4）PC优良的综合性能使其在机械、仪器仪表、汽车、电器、纺织、化工、食品等领域都占据着重要地位。制成品有：食品包装、餐饮器具、安全帽、泵叶、外科手术器械、医疗器械、高级绝缘材料、齿轮、车灯灯罩、高温透镜、窥视孔镜、电器连接件和镭射唱片、镭射影碟等。(3)模具设计注意点：PC制品与模具设计除了遵循一般塑料制品与模具的设计原则外,还需注意以下几点：1）PC的流动性较差，所以，流道系统和浇口的尺寸都应较大，优先采用侧浇口、扇形浇口、护耳式浇口。2）熔体粘度较大，要求型腔的材料比较耐磨。3）熔体的凝固速度较快，流动的不平衡对充填过程影响明显。为了防止滞流，型腔应该获得较好的充填秩序。4）PC对缺口较为敏感，要求制品壁厚均匀一致，尽可能避免锐角、缺口的存在，转角处要用圆弧过渡，圆弧半径不小于1.5mm。5）成型过程中出现排气不良现象，需开设深度小于0.04mm的排气孔槽.6．聚甲醛（POM）a．聚甲醛密封件b．聚甲醛链片图1-